汽车减震器阀片自动分选关键技术分析

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摘要：我国目前已经成为世界上拥有汽车数量最多的国家，而汽车减震器作为汽车必不可少的组成零件之一，其国产化程度也越来越高。在汽车减震器的生产过程中，减震器的装配技术是减震器生产过程的重要一环。在装配过程中，减震器的阀片自动化装配技术是装配技术实现自动化的重要条件。因此，研究阀片自动分选技术能够在提高工厂自动化程度的同时降低生产成本，并对研究减震器的自动化装配技术具有重要的意义。

关键词：汽车减震器；阀片分选；减震器自动化装配；降低成本

1前言

汽车减震器作为重要的汽车组成零部件之一，随着汽车行业的发展而不断地进化，目前其装配技术也正在从手工化装配向自动化装配转变［1］。减震器的贮液缸焊接［2］、总成装配等环节由于其零件完整、易于安装、结构简单等特性早就实现了自动化生产线装配，但在减震器底阀及活塞部位存在的阀片机构分散、细小且难以拾取等特性，给减震器的自动化装配提出了技术上的难题。

2减震器装配现状及问题

一台汽车减震器约有50余个零件组成，其中包含吊环、贮液缸、工作缸、连杆、端盖油封等较大的零件，同时还有阀片、活塞、阀座等较微小的零件。因此，在装配时大的零件容易实现线上自动的装配过程，但是微小的零件则不便于进行装配，这已经成为行业的共识。据统计，目前仅有30%左右的减震器生产厂家能够实现装配过程的完全自动化，其中包括上海的萨克斯、一汽东机工等生产厂家，而这些厂家的装配方式也不尽相同，生产效率也不一致。多数减震器生产厂家在组装阀片的环节仍然采用人工手数的方式，这间接地导致了减震器的生产成本上升及装配的产能下降，因此，探究减震器阀片的自动化装配方法非常重要。目前市场的主流减震器结构有电磁悬挂［3］减震器、麦弗逊式［4］减震器以及筒式减震器等。其中麦弗逊式减震器多作为汽车的前减震器与悬挂连接，它的内部主要结构为阀片式或弹簧式结构，而汽车的后部减震器一般为筒式减震器，它的内部结构一般为阀片式，所以底阀或活塞组件为阀片式结构的减震器占比最大，这主要是因为阀片式减震器具有相对稳定的功力值。因此，本文主要讨论阀片结构减震器的阀片自动分选及装配技术。减震器可分为胶套、油封、贮油缸总成、防尘罩、连杆、工作缸总成活塞组件和底阀组件等部分结构，如图1所示，其中，工作缸总成和贮油缸总成是减震器的主要工作部分，而在这两部分中起关键作用的部位是底阀组件和活塞组件。

3阀片式减震器的自动化装配

阀片结构减震器的活塞组件和底阀组件均为阀片［5］等小件零件装配而成，我们以减震器的底阀组件为例来讨论其装配方式。图2所示为某型号皮卡车的后减震器底阀组件结构，通过开孔阀片及流通阀片形成阀系，为整个的工作缸部分提供减震的阻尼力［6］，进而保证了汽车在震动路面时的滤震性能。装配零件由垫圈、流通阀片、阀座、开口阀片、调整阀片、螺母等组成，因为零件体积相对来说比较小，同时对阀片的数量还有要求，因此，使用自动化装配会有一定的难度，而主要的困难主要集中在如何将每种阀片按照图纸要求的数量装配到同一个组件上面。所以，阀片的分选方式成为装配底阀或活塞组件的主要技术障碍。

3.1阀片分选原理

分选阀片等小件通常的减震器生产厂家会采用手工装配的方式，也有的会采取手工装配与阀片分选结合的形式。这种阀片分选方式是指采用特定的机器设备，通过推送机构将阀片按照特定的厚度进行分选。这种机构需要不断地打磨阀片推选装置，以保证阀片推送装置的表面精度，这种半自动的生产模式尽管有效地改善了分选阀片的方式，但是有时会出现阀片推送错误或者上料卡顿的情况，因此，我们需要更加先进、更加现代化的方法。阀片的材料以不锈钢为主，不锈钢含量最少的阀片也要占到阀片材料分布比例的70%，这就意味着这些阀片都具有能够被磁化的特点。这就为我们的阀片分选提供了思路，利用阀片被磁化后同极相斥的原理能够将阀片在某一个维度上进行分离，这也可以保证零件分离后设备拾取张数的准确。基于以上的原理设计出如图3所示的减震器阀片分选装置。图3中的装置由同化磁极、料棒、气动吸盘装置、传送带装置等几部分组成。同化磁极分别位于料棒的两边，起着磁化料棒上阀片的作用，而其中料棒虽然是金属类的材料，但是选取了不能被磁化的金属材料制成，以此保证料棒上面的阀片被磁化而料棒本身不具有磁性。气动吸盘装置利用接触阀片后产生的空气负压每次只拾取一张阀片，这就很好地保证了阀片的分离。图4表示的是阀片分选的一个动作过程，包括有上料分离阶段、吸盘拾取阶段、阀片移动阶段及吸盘复位阶段。在这四个阶段中，每一次吸盘只吸取一张阀片，并且如果组合该动作，那么需要伺服系统保证传送带和气动吸盘的动作互相配合，进而实现阀片分选的自动化过程。这个过程中吸盘首先下降并吸取一张阀片，此时只是气缸1工位内有空气负压，其余各个工位内没有空气负压的存在。吸取阀片后气缸沿竖直及水平方向移动至传送带上方，负压消失，阀片被放置在传送带的料棒上。气缸放置完阀片后回归原来的位置，伺服系统驱动传送带向前移动一个工位，并与后一工位的料棒对齐。这便是一张阀片分选过程，依此类推，我们只需要按照产品的结构要求进行摆放，就可以实现减震器底阀或活塞组件的阀片自动化装配。

3.2阀片分选时间对比

在装配减震器底阀组件的阀片时，还需要考虑装配的时间，如果因为阀片采用自动分选的方式而造成生产效率的打折，那么显然这种方案是无法被接受的。因此，我们将对比纯手工模式、半自动模式及全自动阀片分选三种装配方式。同时为了更清晰地展示装配每部分零件所用的时间，我们以某产品的活塞阀总成为例，将采用工人手工装配方式及阀片分选自动化装配方式所用时间在图5中进行对比，该类型的活塞阀总成中共有七张阀片组成，其中包括三张调整阀片、一张开口阀片、一张流通阀片及两张限位片。使用工人手工装配时，在理想状态下工人每装配一张阀片大约时间在1.5s；而在自动装配过程中取七个工位装配活塞组件，到最后装配完成活塞阀总成平均每装配一个总成所用时间为4s左右。因此，阀片分选自动化装配设备的装配时间要明显小于工人手工装配的时间，即此装备在实现自动化的同时能够满足工厂的生产产能，从而降低了工厂生产的成本。

4结语

通过以上三种装配数据的对比可以得出，使用此种阀片分选方式进行装配，降低了装配中的错误发生概率，还缩短了阀片的分选时间，降低了人工的成本。这种磁力分选阀片的装配技术能够符合目前减震器装配厂家的降本增效的目的，也为减震器等具有微小零件的总成自动化装配提供了新的思路。

参考文献：

［1］董颖，韩道刚.汽车减震器的现状及其发展趋势［J］.内燃机与配件，2019（11）：96-97.

［2］卞金玉，侯志勇.汽车减震器储油缸双环缝焊接专机的设计［J］.焊接技术，2013，42（8）：48-50.

［3］张进秋，岳杰，彭志召，等.车辆电磁悬挂系统技术综述［J］.拖拉机与农用运输车，2014，41（3）：4-12.

［4］罗杰，袁雪松，黄海峰.关于汽车麦弗逊式悬架结构及装配技术的研究与创新［J］.企业科技与发展，2021（3）：57-58+61.

［5］周安江，杨礼康，杜嘉鑫，等.减震器阀片尺寸对阻尼力影响仿真及试验研究［J］.浙江科技学院学报，2018，30（5）：421-428.

［6］张旭.基于动刚度调节和稳定性提升的垂向阻尼力控制研究［D］.长春：吉林大学，2022.

作者：任天猛 单位：成都航空职业技术学院