摘要：随着科学和技术的不断发展，工业自动化的应用越来越高，传统的人工生产操作方式已难以满足生产要求，因此需要加快推进自动化生产布局，加快普及人工智能和自动化设备来提高生产效率。
本课题属于汽车零部件行业领域，关于一种汽车尾门电动推杆产品测试。电动推杆是一种将电机的旋转运动带动丝杆做直线往复运动的电力驱动装置，将该推杆使用于汽车尾门的电动开闭系统，能够实现推杆电动执行和机械传动为一体，方便控制汽车后备箱自动开闭，满足使用者的快捷舒适性要求，具有灵活简便、减少噪音等优点。
论文主要分析了工装设计结构、工作原理及测试要求。
关键词 自动化；工装设计；工作原理；
1. 自动化工装的设计背景及意义
当今社会人们的生活水平持续提高，大家对汽车的整体性能要求越来越高。而传统的汽车尾门关闭时，需要用手按压汽车尾门，在操作上费时费力，且会造成较大的声音，给汽车尾门的开闭带来不便。
因此国内外开发了各类新型电动尾门推杆，现有技术中，需要一种良好的统一测定电动推杆各类数据指标的检测工具。正因如此，研发多功能自动测试工装并投入产线已迫在眉睫。
2. 产品结构组成
2.1 电机组件
产品第一道工序为电机总成，电机组件包含电机、减速箱、O型密封圈1组成。
2.2 轴承座组件
轴承座组装为第二道工序，该工序零件有：轴承座、Y型密封圈、轴承、U卡簧、O型密封圈2、 O型密封圈3组成。
2.3 丝杆组件
丝杆组装为第三道工序，该工序零件有：丝杆、圆卡簧、轴承座组件组成。
2. 4 联轴器组件
联轴器总装为第四道工序，该工序零件有：连接头1、缓冲垫、连接头2组成。
2.5 推杆总装组件
推杆总装为第五道工序，该工序零件有：PCB板线束组件、密封垫、电机套、连接杆、联轴器组件、丝杆组件、电机组件组成。
2.6 电动撑杆总成
电动撑杆总成为第六道工序，该工序零件有：上球窝、耐磨垫片、内套管、外套管、弹簧、推杆总装组件组成。
以上零部件为撑杆组装全部零件，工序为重要组装工位，其余涂油涂脂、激光标刻二维码等工位略过，所有工序组装完后，进入最后测试工位，也就是 本课题所要讲的工装设计内容。
3. 工装设计基本方法和步骤
3.1 产品托盘结构设计
根据要求考虑产品竖直测试，需要一个能精确固定产品的托盘，方便产品的测试。
观察产品，设计一个以下球窝外形为参考尺寸的底座，上方外套管做一个导向护套，保证产品放入后的垂直度。
使用一种弹簧顶块结构，使产品不能轻易晃动。再在底部两端安装一对感应探头，检测产品有无放到位。为保证产品受负载测试时，撑杆的垂直稳定性，因此添加一个气缸加持机构，起到固定辅助作用。
另外外套管激光打标处，安装一个二维码扫描仪，确保所测试的产品参数与产品序列码一一对应，并通过电脑保存起来，方便以后单独查找某件产品参数。
托盘线束端安装有各类型号的母头，方便不同产品型号连接选用，母头连接程控电源，使导通产品的电压可精确控制。前端还有线卡箍方便线束有序排列固定。
以上为产品托盘的设计，该托盘可实现产品稳定竖直向上放置，且附带产品电源的接通和扫描二维码的功能。
3.2 滑台设计
考虑工位的区分，还有每个测试项的固定，因此需要托盘带着产品移动至测试处，所以考虑使用电动滑台来推动托盘移动，电动滑台其优点速度可变，精度较高，移动过程较稳定，托盘两端各配一套滑块滑轨，使托盘平稳受力均匀。
3.3 负载测试结构设计
此项技术要求撑杆头部需要有一个恒定负载，撑杆通电受力情况下来回测试。
为此，在工位上方设置一个精确配重块结构，安装电尺精确测定升降值，下部再安装一个压力传感器，精确测量配重块实际值重力，配重块常态下两侧用气缸托举，测试时，气缸下降最低点，配重块随之下降并接触撑杆开始测试伸缩杆行程、电机转速、电机电流值；并在工序两侧一定距离内放置分贝仪进行噪音检测最合适。
3.4 压力测试结构设计
该工位只要测试某些区间段的压力值，因此基于此类要求则相对简单，考虑一套电缸加一个压力传感器，选择电缸是因为速度可控，随时可精确停留于某段行程，结构设计上与负载测试相似。
在顶板处安装电缸，电缸头部连接一块连接导柱的导向板，导向板下方安装压力传感器，传感器处安装测试头，托盘带动产品到达到指定位置处但产品不通电，电缸向下运动测量伸缩杆头部分别被压缩各处压力值及产品通电情况下伸长和压缩压力值及测量电机霍尔值。
3.5 球窝角度测试结构设计
根据技术要求，需要对撑杆上下球窝进行角度值测量。
因此首先需要设计一个对中机构来减小误差，可以参考车床三爪卡盘原理，以中心圆为参考点，四周均布四个气缸，每个气缸限位点限死，气缸推动头部进出一致，将其作用于上球窝圆面处，即可使撑杆上下点一致。
将该结构固定于升降板下方，将摄像头安装于导向上方，升降板与电缸头部相连，并安装有位移尺，电缸推动升降板行进到指定位置，上球窝对中后，摄像头拍摄上球窝横截面，读取断面处并判断出与下球窝断面处角度值（因下球窝固定，可判断下球窝平面处始终与工装台面近似平行状态）。通过摄像头的图像处理，使角度测量更加精确，产品更加符合要求。
3.6 外框架结构设计
完成测试主体结构后，开始搭建外框架结构，其上半部分主要选用铝型材加亚克力板门窗，整体简洁美观，操作台处配备触摸显示屏、三色报警灯、启动急停按钮以及保护员工的安全光栅，下半部分主要选用铝型材和钣金门框，内置配电柜。以上为该工装整体结构设计。
3.7 整体动作解析
本工装完整测试动作设想如下：
1.首先将产品线束端朝外拿起，产品沿着导向套放入底座，弹簧销顶住下球窝平面端，使产品无法晃动，且使下球窝始终保持同一角度。
2.将产品接头与托盘母头相接，产品放到位后，底部两旁对射光纤传感器产品到位触发，按下启动按钮，夹爪夹住产品，同时滑台将产品移动到一道测试位置。
3.滑台移动到位后，两端气缸开始下降到底，配重负载自由下降接触上球窝，设备开始测量产品上球窝头部实际接触压力值、电机电流值、电机转速、 产品噪音值、伸缩杆行程。
4.一道工位结束后，滑台移动产品到二道工序位置，电动执行器推动压力传感器下降并接触上球窝面开始测试；测试产品未通电和通电情况下：各压力值及电机霍尔值。
5.二道工位结束后，托盘移动到三道工序位置，电动执行器推动摄像头及教中板下降至预定位置，教中板气缸动作，使上球窝对中；摄像头拍摄上球窝截面，计算出与下球窝角度值 。
6.滑台移动到初始位置，取出产品，测试结束。
4. 结束语
随着现代生产和科学技术的发展，对自动化技术要求越来越高，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。如今自动化应用开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域。未来自动化将在更大程度上模仿人工智能，在各个领域，全面取代人的作用。
本文通过运用所学的机械设计制造及其自动化专业知识来对撑杆工装设计思路、零件结构、测试动作进行了探讨，通过消除各种浪费，达到缩短制造周期，整合工序流程，设计出了比较优化、经济、合理的测试顺序，缩短了制造周期。
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