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汽车座椅的关键零部件是滑轨总成｡相关标准[1-3]对座椅电动滑轨的质量提出具体要求,要求生产企业严格实施电动滑轨噪音限值标准｡某公司为满足汽车座椅电动滑轨的生产检测需求,原设计制造了一台座椅电动滑轨噪音检测设备,整体外形粗糙,结构布置不规范,工装全部裸露在外,达不到噪音检测标准,且人工加载,操作费力,劳动强度大,作业环境差｡基于此,文中设计了一种汽车座椅电动滑轨负载运行噪音自动检测设备｡
功能特性与技术指标
汽车座椅电动滑轨总成包括固定座椅的外滑轨､连接座椅的内滑轨､丝杠､蜗轮蜗杆箱､电机､软轴､电机支架等,如图1所示｡通过电机的正转和反转,传动软轴带动左右滑轨内置的蜗轮蜗杆转动,蜗轮蜗杆与丝杠啮合,丝杠向前或向后转动,带动滑轨上滑道前后移动,从而带动座椅调整前后距离,确保驾乘人员安全､舒适｡根据座椅电动滑轨性能参数要求,噪音自动检测设备功能与技术指标要求如下:具有2个检测工位,1个工位检测,1个工位上下工件,交替循环完成;电动滑轨总成部件搬运至工位具有自动装夹松开功能,隔音门具有自动闭合和打开功能;自动检测电动滑轨总成负载运行噪音;电气控制采用PLC控制技术和传感技术;手工与自动操作模式可自由切换;具有安全､噪音监控报警功能｡
总体方案与结构设计
方案设计 根据功能指标与技术要求,噪音自动检测设备设计[4-5]主要包括隔音室设计､加载装置设计和噪音自动检测电气控制系统设计｡文中仅讨论机械结构设计与造型设计｡总体设计方案如图2所示,根据工艺节拍需要,设置了1个隔音门､2个检测工位及2个隔音室｡同时,每个工位配置1套座椅电动滑轨总成､1个负载运行加载装置和1套滑轨总成夹紧装置｡
结构设计 噪音自动检测设备机械结构设计包括隔音室､滑轨总成夹紧装置､滑轨总成负载运行加载装置等设计内容,如图3所示,总体结构主要由机架､隔音门总成､隔音门移位驱动装置､夹具与加载装置､隔音室组成｡设置2个隔音室,每个隔音室内设置夹具与加载装置;隔音门装在支撑座滑道上,与隔音门移位驱动装置连接,通过气缸驱动隔音门左右移动;为保证操作人员上下料安全,在隔音室门框的两旁设置了安全光幕｡设备运行时,工件由人工或机械手放入左右隔音室内的工位上,接着按下自动按钮,工件被自动夹紧及加载,隔音门随滑轨总成检测工艺顺序启闭左右移动,整个工艺过程交替自动循环完成｡
隔音室主要解决车间生产产生的噪音,其设计包括结构设计和隔音屏障材料的选择｡选择具有吸音效果好､耐油､耐热等特性的平板阻性隔声屏障板,组成封闭的箱式结构｡为提高隔音效果,在隔音室内6个面上增加1层隔音材料;同时在隔音室门两边安装液压缓冲器,减少冲击､降低噪音｡
加载装置结构设计 根据功能指标要求,拟定加载装置机械结构如图4所示,主要由基座､滑轨总成夹紧装置､滑轨总成､橡胶垫､加载块､支架､三轴气缸等组成｡夹紧装置安装在基座上,用于滑轨总成的定位夹紧;三轴气缸体安装在支架上,活塞杆头与加载块活动连接｡设备运行时,气缸活塞杆与加载块下行,加载块放置到滑轨上,电动滑轨负载运行｡
造型设计
造型草图设计 设备造型包括加载装置､隔音室､隔音门､机架､操作面板､三色灯等基本零部件外形结构和整体造型。
外观形态设计 根据草图按比例采用Rhino三维软件中建立模型,设备的外观造型､内部构造､运动空间､加载装置摆放位置､控制操作件等基本零部件外形结构和整体结构如图6所示｡外观形态从整体和局部综合考虑,采用多组封闭式矩形､简洁､无复杂的造型和结构,给人简单明了的视觉效果｡规整的形态使制造工艺简单,便于高质量､低成本批量生产｡ 设备左右形体对称;机体的上下部分形成上轻下重的视觉效果,整体均衡｡设备运行中容易使操作人员产生安全舒适感｡隔音门的设计是关键｡隔音门在造型设计上以直线､平面为主,面与面之间圆滑过渡的造型相匹配｡“运动方向箭头标志”“三色灯”“急停按钮”等警示装置设置在操作人员的最佳视野区｡为便于观察隔音室内各机构的运行情况,在隔音室内设置了摄像头,在隔音门面板上加装了显示屏,实现了视觉观察和操作的一致性｡为保持设备外观形态整体美观及整洁,在隔音室有2个而隔音门只有1个的情况下,增加了1个活动防护门罩,在设备停止工作时罩住,起到了安全清洁防护作用｡
效果图渲染 造型设计时主要考虑人机､色彩､形态方面｡根据人机协调的原则,外观色彩搭配适当会带给人美的享受｡色彩设计主要受色彩颜色值RGB､色彩明度L､色彩亮度Y等因素的影响｡各分量中,数值越小,亮度越低,数值越大,亮度越高｡ 将颜色库里给出的数值代入式(1)进行计算,得出色彩设计数值,如表1所示｡色彩特征比较如表2所示｡通过Keyshot软件渲染三维模型[8-9],效果如图7所示｡为了使检测设备给予人以典雅､大方､沉稳的感觉,使操作人员使用时感到轻松､心情舒畅,选取方案2颜色进行设计,主色调采用白色和蓝色进行搭配｡ 选择设备名称和标志颜色时,为了使文字说明表达清晰明了,选用浅色背景和黑色字体,与设备整体颜色相适应,并且能突出设备名称｡
设备综合性能评价 原人工检测设备如图8a所示,新研制的自动检测设备如图8b所示｡新设备在原有基础上进行改进,满足了用户要求,已投入生产｡表3列出了新旧设备综合性能比较评价｡
结论
依据人机工程学理论及人机操作之间的安全设计要素,通过Rhino三维建模软件,根据噪音自动检测设备设计尺寸进行造型设计｡外观造型以长方体为主的设计风格,使得设备造型给予操作人员整体简洁明了的感觉｡主色调采用白色和蓝色相搭配,使操作人员在工作时感到轻松､心情舒畅｡在设备造型设计上注重“以人为本”和“绿色设计”的设计理念,结构新颖,造型美观,代替了原人工操作检测设备,改善了作业环境,提高了工作效率和检测准确性,保证了座椅电动滑轨的品质｡
