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海克斯康制造智能

汽车转向器智能制造解决方案

面临的挑战:
来自海克斯康的解决方案:

转向器本质上就是减速传动装置。循环球式转向器作为目前国内外汽车上较为流行的一种结构形式,循环球式转向器正、逆袭率都很高,故操纵轻便,寿命长,工作稳定可靠。所以转向器的质量监控被各大汽车制造商视为重点检测项目。

循环球式转向器其主要组成部分为转向螺杆、转向螺母、摇臂等。

I 行业检测难点:

在转向器的制造过程中,经常面临以下难点:

工件结构复杂,检测项目难:其核心零部件有转向螺杆、转向螺母、摇臂等。转向螺杆与螺母重点检测其滚动形状、导程变化;摇臂需要检测渐开线轮廓等;

3D自定心扫描需求:对于丝杠、转向器、V型槽等零件加工特征,有时需要找到V型槽(或滚道)中的量棒(或模拟滚珠)圆心/球心的位置,以建立坐标系或评价尺寸。汽车转向器螺杆、螺母螺旋线须采用3D自定心扫描,同时要求软件具有曲线分析及变公差分析功能等;

螺旋线展开评价需求:转向螺母中的球道,需要将球道螺旋线进行展开评价其周节偏差以及轮廓误差,因此要求测量软件需要有曲线展开功能;

齿轮渐开线计算及评价困难:摇臂齿扇为不完整锥面齿轮,并且其横截面为渐开线轮廓,在评价时需要按照滚动角度而非直角坐标进行变公差评价,因此对检测软件算法提出了很高的要求;

变直径螺杆检测困难:转向螺杆的直径是变化的,因此需要专业的算法进行检测分析,准确计算螺杆直径和角度之间的理论数据,并出具专业报告;

扫描性能要求高:95%以上的测量项目需要扫描,对扫描精度和性能提出了严格的要求;

检测成本高:同时满足转向器关键部件的高精度检测,需要配置不同的夹具的检测方案,拥有成本高;检测过程复杂,需要大量的编程时间和专业操作人员,人工成本高 。

测量报告格式单一:测量报告格式单一,无法满足企业定制化的需求,后期处理优化困难。

“信息孤岛”:设计、制造及检测数据无法进行统一的有效分析,实现生产制造过程的闭环及质量监控,进而实现企业的综合质量管理系统。

II 汽车转向器智能制造解决方案:

来自海克斯康的汽车转向器智能制造解决方案为转向器提供了一键式检测方案,以专业的测量设备和权威的测量软件为平台,加之针对工件定制化开发的装夹、自动检测、结果判定、定制报告等一体化的解决方案,提供涉及工件设计与工程、生产加工、计量检测和智能数据监控与分析等丰富的选项,打造贯穿产品全制造周期的综合性解决方案。

适用行业:汽车行业

适用零部件:转向螺杆、转向螺母、摇臂

检测项目:转向螺杆:滚动形状、导程变化等;转向螺母:滚动形状、导程变化、齿条参数等;摇臂:渐开线轮廓等

系统功能:自动定位装夹、自动建立坐标系、自动生成测量路径、3D自定心扫描、一键式检测、自动识别合格件、定制化报告输出

方案效益

1)高柔性:兼容螺杆及螺母工件的智能检测,集成的参数化界面,可根据用户需求定制开发;多个选项模块,可以同时实现转向螺杆、螺母和摇臂的测量;

2)提升测量效率:螺旋滚道检测采用四轴联动的3D自定心扫描技术,大幅缩短检测时间,相较于普通的测量方式,测量效率提高30%以上;集成的参数化界面,可同时实现转向螺杆和螺母的滚道和法向截面参数、螺母的齿条参数和摇臂渐开线轮廓的一键式测量,编程效率提升10倍以上;

3)减少人工及设备成本:转向螺杆、螺母和摇臂齿的编程均十分复杂,采用本方案后,编程时间从至少两天缩短至1小时左右,大幅降低编程人工成本;普通测量方式,无变速扫描,无法兼顾效率和精度,本方案采用四轴联动和3D自定心扫描技术,最大化的节约了测量时间,降低了时间成本;

4)独特的3D自定心扫描:汽车转向器螺杆、螺母螺旋线须采用3D自定心扫描,可以精确找到V型槽(或滚道)中的量棒(或模拟滚珠)圆心/球心的位置,进而进行尺寸分析和评价;

5)独特的摇臂渐开线轮廓评价:齿扇为不完整锥面齿轮,其横截面为渐开线轮廓,方案采用了独特的摇臂渐开线轮廓误差评价算法,针对中间齿进行评价,并出具专业渐开线K图报告;

6)定制化报告:提供定制化报告,满足各种个性化需求;

7)加工中心接口:提供可供机加机床读取的测量结果数据,反馈至机床,及时补偿加工参数,打破“信息孤岛”。

A 专业的转向器检测方案 

a)适用范围广:转向器检测方案可通过灵活的检测模块配合,适用多种转向器构件检测,如转向螺杆、转向螺母、齿条、扇齿等。除此外,我们也可以根据客户的特殊需求进行个性化定制,以满足不同用户的不同需求。

b)全尺寸检测:其核心零部件有转向螺杆、转向螺母、摇臂等。可一次性完成转向螺杆与螺母的法向截面形状、导程变化和螺母的齿条参数,摇臂的渐开线轮廓等项目的检测,为转向器部件的加工、修正提供了更加可靠的质量依据。

c)超高速四轴联动扫描:转向器检测的难点在于螺杆螺母的截面形状和导程值的测量,Hexagon超高速四轴扫描完美地解决了这个问题,自动计算转台角度算法,根据当前转台角度计算需要移动的高度和旋转的角度对滚道内孔安全避让。

高精度无极旋转转台,允许工件以任意角度进行测量,有效减少测头转换角度或者测针配置数量,并能根据工件曲率变化,自动调整转台运行速度,极大的简化了测针配置方式,采用四轴联动扫描方式一根测针即可完成测量。

d)3D自定心扫描功能:对于丝杠、转向器、V型槽等零件加工特征,有时需要找到V型槽(或滚道)中的量棒(或模拟滚珠)圆心/球心的位置,以建立坐标系或评价尺寸。汽车转向器螺杆、螺母螺旋线须采用3D自定心扫描,扫描结束后,可自动评价螺旋线直径、导程、轮廓等误差。

自定心扫描的测量过程是实际装配过程的模拟。测量过程中需要采用模拟扫描测头和类似于测量棒(球)相同直径的测针。将测针卡在工件槽内,配合高精度四轴联动扫描,以及参数化的自定心软件界面,无需复杂设置即可实现自定心测量,生成PCD圆和其它相关参数,测量更加便捷。  

e)转向器滚道检测:集成的参数化界面,封装的检测程序,让操作更加简便快捷,大大提高编程效率;合理规划测量路径,自动更换测针,提高测量效率。

同时测量滚道螺旋线及法向截面

支持手动及自动原点定位

支持精建坐标系功能

f)转向器螺母齿条检测:针对转向螺母齿条部分的检测,集成的参数化界面,封装的检测程序,让操作更加简捷;同时支持齿条齿廓及螺旋线的检测,同时支持已知路径和未知路径扫描测量方式,方便用户进行选择;根据不同用户检测需求,支持检测项目的定制开发。

g)圆柱齿轮检测:针对摇臂顶端的扇齿,可选用圆柱齿轮检测模块,参数化的界面,封装程序,支持应用转台检测和多探针检测,支持各种圆柱齿轮的全尺寸检测,并出具专业的检测报告。一机多用,大幅节省拥有成本。

变齿厚齿扇检测

测量过程自动分针,测量截面个数可选,提供自动扫描参考齿精确建立角向坐标系功能,自动输出图形化的变齿厚齿廓检测报告,极大方便用户。

h)摇臂渐开线变公差分析:为保证摇臂的机械性能,针对其加工和检测,均有特殊要求。齿扇为不完整锥面齿轮,并且其横截面为渐开线轮廓,在评价时需要按照滚动角度而非直角坐标,进行变公差评价。本方案采用了独特的摇臂渐开线轮廓误差评价算法,并可出具渐开线K图报告。

i)集成的参数化界面:集成的参数化界面,封装的测量程序,极大简化了测量程序,只需根据图纸将工件的几何参数输入到模块界面中即可完成测量与评价,同时提供可选的评价项目,更加人性化。

合理规划测量路径,同时自动进行测针更换,无须人工操作,方便快捷。 

j)定制化图形报告:图形化的检测报告,可根据用户自身需求专业定制不同样式,获得权威具有校验资格机构认可的参数误差评价算法,配搭专业化的图形报告,让检测变得更加智能直观。

转向螺母中的球道,需要将球道螺旋线进行展开评价其周节偏差以及轮廓误差。借助Hexagon测量软件的曲线展开功能,实现相关要求。

专业的转向螺杆变径分析算法,可以准确计算螺杆直径和角度之间的理论数据,并直观的体现在K形图报告中。

B.方案组成

a)检测专机

专为解决最复杂的计量问题而设计,具有有效扫描功能的活动桥式测量机。 

独特的TRICISION(精密三角梁)横梁设计,提供了良好的刚性质量比。轻合金桥架,与传统设计相比较刚性提高了25%,X向导轨重心降低50%,从而保证了平稳、精确的运动。移动桥上轴承跨距更宽,降低了由于桥架自转而引起的误差,从而保证了整机空间精度更高,降低了重复性误差,提高了加速和减速性能,使得测量效率更高。 

经过精密加工的整体燕尾型导轨,提高了机器的精度和重复性。非接触式光栅尺避免了摩擦,装配时一端固定,另一端可随温度变化而调整,光栅热膨胀系数获得PTB认证。

适用于测量箱体类工件,包括各种形状以及对叶片、齿轮和螺旋转子等复杂几何元素的测量,同时还包括了自由曲面。

技术特色:

超强刚性的全铝结构并配以TRICISION桥架设计

花岗石工作台,配以燕尾形导轨

各轴预应力空气轴承

高分辨率钢光栅尺,具有PTB认证的热膨胀系数

模块化设计的微处理器控制系统,并获CE认证

三轴方向可同时高速扫描测量的三维矢量测头

伺服电机并配以强化同步带传动,降低高速扫描时的机器振动

设置模式下提供探测系统的防撞保护

各轴及工件的自动温度补偿系统

探测系统:

专为高速、高精度测量机设计而成。此测头系统的每个轴均由高精度的LVDT(线性可变微分传感器)组成,从而允许携带长达800 mm以及重达650 g的探针和加长杆。其探测模式包括单点触发测量、自定中心和高速扫描,可完成各种复杂的测量任务,包括复杂轮廓和外形的扫描。

能够兼容各种附件,包括各种探针、加长杆、连接座和关节,从而可完成任何测量任务。能够直接通过具备高度重复性的探针吸盘更换测针,而不需重新校正,仍保持测量精度。

超高速四轴联动转台

回转体类零件的检测难点在于扭曲的复杂型面,Hexagon高精度转台完美地解决了这个问题,实现高速联动扫描。

测量软件根据工件曲率变化自动计算出每个测量点的转台角度和测针进出安全点的位置,节约了大量的编程时间。

b)专业测量软件

海克斯康集团拥有功能强大的计量软件。基于特征进行检测,程序编辑直观,人机良好互动,适合各种操作水平的测量人员使用。支持最新的Windows 10操作系统,具有CAD功能,I++接口,嵌入式界面和可订制的用户界面,便捷的操作,给操作者带来简单明了的操作体验。

目前世界上功能最强大的计量软件之一,其基本测量特征包括点、线、圆弧、椭圆、抛物线、平面、球、圆柱、圆锥、双曲面、椭球、抛物面等。可以对测量元素进行相交投影等多种处理。根据ISO几何产品规范进行形位公差的评价,提供图文并茂的检测报告。

所有标准几何元素的测量和处理

联机/脱机自动生成元素探测点

自由编制子程序和循环

用户自定义区域的图形化软件包

形状和位置误差评定(按ISO R1101的标准,包括最大实体原则处理)

3D数模导入,IGES和STEP格式,在CAD几何特征上生成测量点

针对专业的计量需求,开发出了多种类型的可选配的测量模块,可完成包括齿轮、齿轮刀具、蜗轮蜗杆、凸轮及凸轮轴、叶片、螺纹、螺旋转向器、齿条等在内的多种复杂形状工件的检测。海克斯康测量软件在专业计量领域,具有难以比拟的经验优势。

c)转向器应用检测模块

海克斯康专业的转向器模块,实现转向器的智能化检测,并可根据客户需求进行开发定制,成本低且十分灵活。

基于海克斯康强大的计量检测软件,整合3D自定心扫描技术、螺杆变径分析算法、摇臂渐开线轮廓误差评价算法和转台角度自动生成功能等,有效测量转向螺杆、螺母和摇臂等转向器关键部件,过程专业化,满足转向器测量高精度、高效率和全扫描的检测需求。

转向器滚道检测模块

同时支持左右旋向的转向螺杆及转向螺母工件的检测,同时支持滚道螺旋及滚道法向截面的测量与评价,为客户节省拥有成本;支持手动及自动原点定位,支持精建坐标系功能;集成的参数化界面,封装的检测程序,让操作更加简便快捷,大大提高编程效率;合理规划测量路径,自动更换测针,提高测量效率。 

转向器齿条检测模块

转向器齿条检测模块,应用于转向螺母齿条部分的检测,集成的参数化界面,封装的检测程序,让操作更加简捷;同时支持齿条齿廓及螺旋线的检测,同时支持已知路径和未知路径扫描测量方式,方便用户进行选择;根据不同用户检测需求,支持检测项目的定制开发。

2D自定心模块

对于丝杠、转向器、V型槽等零件加工特征,有时需要找到V型槽(或滚道)中的量棒(或模拟滚珠)圆心/球心的位置,以建立坐标系或评价尺寸。

自定心模拟功能是将扫描得到的工件真实滚道轮廓形状,通过量棒(钢球)模拟自定心,可以精确计算出接触点角度、接触点压力角,对于双圆弧滚道还可以计算得到滚道两端圆弧的偏心距等参数,简单方便快捷。

变齿厚齿扇应用检测模块(选项)

针对变厚齿扇的测量模块,测量过程自动分针,测量截面个数可选,提供自动扫描参考齿精确建立角向坐标系功能,自动输出图形化的变齿厚齿廓检测报告。

圆柱齿轮应用检测模块(选项)

齿轮测量模块,参数化界面,无需编程,一键式测量方便快捷,提供专业的齿轮分析算法,检测完毕自动输出专业的齿轮报告,效率提升明显;

圆柱齿轮检测模块不仅可以支持摇臂扇齿检测,还适用于其它通用的圆柱齿轮检测,真正做到一机多用,大大节省了客户的设备采购成本。

d)加工中心接口模块(选项)

可选的加工中心接口模块,可提供可供机加机床识别的测量数据格式,有效通讯加工机床,将测量结果反馈至机加环节。

e)装夹系统

高质量自定心三爪卡盘,适用于多种尺寸工件的装夹。

工件支撑高度可通过增加或减少转接立柱进行调整,适应不同工件的测量要求;

夹具与底板之间可通过球锁快速定位锁紧,可实现多种工件夹具的快速更换。

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海克斯康测量技术(青岛)有限公司