遮阳板总成撕开力数显检测仪

    在汽车生产过程中，作为内饰件之一的遮阳板，是必不可少的。优质的遮阳板能够为驾驶者提供舒适性和安全性。在遮阳板总成工艺流程中，其中一道工序就是将上/下包皮放入电热恒温箱加热，温度为50～80℃，取下包皮放在热合模上，再将粘合后的泡沫塑料衬板放上，然后将上包皮放在泡沫衬板上进行封口。要求30mm 长度热合接缝承受拉力不小于50N，精确到1N。

　　图1 遮阳板

　　通常检具的设计，主要是检测工件的形状和位置公差，因而遮阳板总成撕开力一直未进行检验。随着ISO9000 贯标工作的开展和VDA质量体系的贯彻，撕开力的检验也成为了必检项目。

　　1 方案的分析和确立

　　通过到生产现场的了解和对工件的掌握，查阅相关的技术资料，得到如下三种方式的测量方案：

　　1.1 弹簧秤法

　　弹簧秤法，即：将工件定位、夹紧，利用弹簧秤的机械结构进行检测。此种方法的优点是读数直观，便于判断；缺点是弹簧回复性差，刻线显示精度低，不能满足检测要求。

　　1.2 挂砝码法

　　挂砝码法，即：在检验夹具的结构中，增加一个定滑轮，悬挂定值砝码测量。这种方法的优点是检测结果准确；缺点是用临界值测量，没有量的显示，不直观。

　　1.3 机电结合法

　　机电结合法 ，即：将MCS-51 单片机的应用技术引入到检验夹具的设计当中。此方法综合前述两种测量方案的优点，既能对测量过程进行实时跟踪，又能做到测量力的最大值保持。

　　综上所述，采用了机电结合的设计方案，见图2。

　　图 2

　　2 设计过程的具体阐述

　　遮阳板总成撕开力数显检测仪的设计分为机械和电气两个部分。

    2.1 机械部分

　　机械部分由定位机构、夹紧机构、测量机构以及支架等辅助部分组成。

　　2.1.1 定位机构

　　定位机构包括固定夹板、活动夹板、滚珠滑板、推力器等部件。在夹板的表面，增加保护层，避免与工件接触时划伤工件；滚珠滑板采用单V 型加平面的三个滚珠的结构，V 型确定了滑板的运动方向，滚珠保证了运动的轻便与灵活；推力器具有调整环节，确保定位机构在适当的位置，夹持工件，更好的起到定位作用。

　　2.1.2 夹紧机构

　　夹紧机构由左右相同的两个部件组成，分为三个部分，即：夹紧托架、弹力回复夹头、夹紧器。在这一环节，主要考虑夹紧力和夹头与工件的摩擦系数，产生足够的摩擦力，保证工件在测量过程中，无相对位移，测量结果正确。

　　2.1.3 测量机构

　　测量机构安装在定位机构的上方，分为左右两部分：左侧是预紧部分，采用了丝杠滑块运动结构；右侧是测量部分，采用了两个THK 直线轴承运动部件，通过支架和传感器联结成一个整体，由丝杠螺母结构控制测量动作，同时，将传感器的信号传入到数显装置，进行数据处理。[page]

　　另外，根据现场工作环境的要求和外观质量的需要，设计了相应的辅助部分。

　　2.2 电气部分

　　电气部分由信号接收和数据处理两部分组成。

　　2.2.1 信号接收

　　这部分主要是传感器的选择。通过对工作环境、测量量程、分辨率（精度）、性价比等因素的分析，选择传感器的各项参数，确定传感器的使用型号。

　　2.2.2 数据处理

　　数据处理即数显装置的设计，包括机箱设计和电路设计两部分。机箱设计主要考虑显示、操作功能和外观质量；电路设计包括：稳压电路、放大电路、A/D 转换、单片机应用电路四个部分。

　　电气部分工作框图如图3 所示，传感器将采集到的信号传送到放大电路，再将放大后的信号经模数转换，转变为数字信号，进入单片机，按程序流程，最终输出显示。

　　图 3

　　在这次设计中，选用了MCS-51 系列8051 型号的单片机，具有4KB 的ROM，方便了程序的编写，使应用电路的设计得到了简化。图4 是单片机程序流程图。

　　图 4

2.3 误差分析

　　由前面的阐述可知，误差也分为机械和电气两个部分。

　　2.3.1 机械部分误差

　　机械部分误差，主要是由机械结构自身的特性产生的，一部分来自于加工制造、装配的精度，另外是运动部件在运动中产生的摩擦力。这两方面对测量结果均有影响，前者可以通过严格要求，减小产生的误差；后者，考虑运动的情况，采用纯滚动运动方式，降低摩擦系数，同时提高运动接触面的表面质量。

　　2.3.2 电气部分误差

　　电气部分误差，主要是电子元件在工作状态的热稳定性。选择合格的电子元件，使其构成的电路工作在线性区内，消除零飘，增加抗干扰环节，使得电气部分误差可以忽略。

　　2.3.3 误差的消除

　　根据电子技术的特殊功能，调整输出显示的示值，校验机电结合后的检测仪的系统误差，通过示值标定的方式，消除系统误差。因而，误差可视为零。

　　3 应用效果

　　经过对制造和使用过程的跟踪服务，遮阳板总成撕开力数显检测仪实现了对工件撕开力的准确测量，达到了实时跟踪和最大值保持两种方式显示测量力，自动进行检测结果合格提示。测量节拍为1 件/min，显示精度0.1N，稳定度为0.1N，满足了生产的工艺技术要求。