發(fā)動機缸體缸蓋機加檢測技術(shù)發(fā)展

化海挺 羅代富 肖春春 李 琴

（重慶長安汽車股份有限公司工藝技術(shù)部，重慶 401120）

隨著中國汽車企業(yè)全球化市場擴(kuò)展的速度日益加快，面臨的市場競爭也日趨白熱化，除了性能、價格、外觀造型、服務(wù)等因素以外，汽車產(chǎn)品自身的質(zhì)量競爭力也在隨著市場擴(kuò)大而提高要求。這樣的市場需求同時也促進(jìn)了檢測行業(yè)的快速發(fā)展，信息化智能化的技術(shù)理念也深入到檢測行業(yè)中，這使得檢測技術(shù)在近些年取得了前所未有的發(fā)展。發(fā)動機零部件機加行業(yè)為典型的大批量生產(chǎn)企業(yè)，具有整個機加行業(yè)的代表特點，在零部件生產(chǎn)過程的多數(shù)受控質(zhì)量特征中，幾何尺寸參數(shù)所占的比例最大，幾乎達(dá)到了70%-80%。

一、檢測工藝與裝備的幾種模式：

1 在上世紀(jì)八十年代中期以前，計數(shù)型的通用和專用量規(guī)再加上少數(shù)工位配備的浮標(biāo)式氣動量儀構(gòu)成了一般機加生產(chǎn)線的檢測系統(tǒng)。有些企業(yè)的組織機構(gòu)設(shè)計不同，有計量組織機構(gòu)的企業(yè)一般還在計量室配置諸如萬工顯、測長儀之類的傳統(tǒng)測量儀器及平臺測量方面的設(shè)備。

2 計量型機械式量、檢具和單管/多管氣動與電動量儀，再配備一些位于生產(chǎn)線終端的少量機械綜合位置度檢具，形成了九十年代中后期機械加工行業(yè)工序間檢測手段的主體。與此同時，企業(yè)開始在計量室配備三坐標(biāo)檢測機，提升其幾何尺寸測量能力。

3 在本世紀(jì)的前幾年，專用量規(guī)仍然在機械加工行業(yè)占據(jù)較大比重，機械式讀數(shù)檢具仍然是工序間檢測手段的主體、單管/多管電子柱量儀，但隨著統(tǒng)計過程控制（SPC）理念的進(jìn)入，帶有數(shù)據(jù)處理功能控制器的綜合檢具也慢慢進(jìn)入發(fā)動機機加檢測市場。因為控制電箱兼具一些統(tǒng)計分析功能，因此能方便、快捷地獲取生產(chǎn)線的各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并快捷的計算出反映過程能力的Cp/Cpk、Pp/Ppk等指標(biāo)，通過分析這些數(shù)據(jù)可以了解生產(chǎn)線各工序的運行穩(wěn)定性。但在實際上，受到當(dāng)時企業(yè)在管理經(jīng)驗、硬件手段和思想認(rèn)識上的各種制約，SPC的應(yīng)用大多流于形式，并未取得顯著效果。

圖1 數(shù)顯深度規(guī)

4 2008年以后，隨著市場需求的不斷擴(kuò)大，汽車產(chǎn)品多樣化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)平臺化的發(fā)展已成為一種主流趨勢，同時更先進(jìn)的檢測技術(shù)、質(zhì)量管理理念能較好地適應(yīng)當(dāng)今制造業(yè)信息化、柔性化和產(chǎn)品可溯源性的要求。工序檢測的智能化、光學(xué)非接觸式檢測技術(shù)的成熟、三坐標(biāo)測量水平的不斷提升等都給發(fā)動機機加行業(yè)帶來巨大的革新。

二、新環(huán)境下的發(fā)動機缸體缸蓋機加檢測技術(shù)

1 工序間檢測的智能化、通用化

除了生產(chǎn)必須使用的專用量具以外，過去在機械加工生產(chǎn)中長期占有很大比重的機械式計數(shù)型檢具已難覓蹤跡。為了適應(yīng)生產(chǎn)線快速轉(zhuǎn)型的需要，通用化線邊量具已成為機加行業(yè)的一個主流趨勢，以數(shù)顯深度塞規(guī)為例，如圖1所示，可以適應(yīng)相同精度孔徑不同深度的各種系深度測量。

所有手持式電子量規(guī)（卡規(guī)、塞規(guī)、環(huán)規(guī)等）、氣電量儀測得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，將檢測出的數(shù)據(jù)信息采用標(biāo)準(zhǔn)輸出格式傳入到具有SPC統(tǒng)計分析功能的計算機中，計算機自動計算出生產(chǎn)系統(tǒng)的Cp、Cpk指數(shù)，這樣就構(gòu)成了生產(chǎn)現(xiàn)場的實時監(jiān)控系統(tǒng)。以我公司新采購的一個智能化SPC工序間檢測臺為例，測量臺上除了一些專用計數(shù)型量規(guī)外，所有的檢測結(jié)果都傳入到旁邊的計算機中。工作臺上的這些量具有很強的通用性，同時計算機具有符合中國以及國際標(biāo)準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)處理功能，以及實時監(jiān)控所需要的統(tǒng)計分析功能。利用這種統(tǒng)計分析功能，可通過預(yù)先設(shè)置的方式，對某一項或幾項工序特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，給出工序運行狀態(tài)的評價信息。電腦顯示屏上不但能顯示實測值，還能反映出經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后工序各指標(biāo)的曲線、圖形等，反應(yīng)設(shè)備運行趨勢。通過切換畫面，不但可以方便、快捷地獲取豐富的信息，還可以利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)把信息送至車間乃至企業(yè)的質(zhì)量管理控制中心。可通過圖2的圖形示例來簡單的描述。

圖2 工序檢驗智能化模塊

圖3 光學(xué)表面檢測原理

2 光學(xué)非接觸式檢測技術(shù)

由于光學(xué)檢測技術(shù)具有高效、無損等技術(shù)特點，非常適合于大批量生產(chǎn)企業(yè)的檢測應(yīng)用，所以光學(xué)檢測技術(shù)早在上個世紀(jì)就已經(jīng)開始研發(fā)投向市場，自上世紀(jì)90年代中后期起，為了提高測量效率，尤其是為了強化對生產(chǎn)過程的監(jiān)控，利用先進(jìn)的光學(xué)測量系統(tǒng)，在車間現(xiàn)場實施在線檢測的方式已越來越多地被現(xiàn)代汽車制造業(yè)所采用。尤其在車身沖壓、焊接件等方面使用范圍較廣，但在發(fā)動機機加領(lǐng)域以往涉及較少。近年來，隨著激光傳感器技術(shù)和機器視覺技術(shù)的發(fā)展，兩者的相結(jié)合的一種新產(chǎn)品也隨之出現(xiàn)。光學(xué)平面度檢測儀就是其中一種，其測量部分（包括激光傳感器和CCD圖像攝取裝置）位于檢測工作臺的頂端，采用三角測量法原理對工件表面進(jìn)行檢測，由半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束經(jīng)過聚焦，照射在被測物體表面，其反射光通過成像透鏡，成像于圖像攝取裝置的CCD面陣上，據(jù)此實現(xiàn)對工件表面的測量。圖3所示的就是光學(xué)表面檢測的基本原理。

3 三坐標(biāo)檢測機（CMM）應(yīng)用水平不斷提高

近年來，CMM（三坐標(biāo)檢測機）在機械加工行業(yè)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平也不斷提高，現(xiàn)在基本上已經(jīng)成為加工企業(yè)測量室的主要檢測工具，甚至有些企業(yè)還將CMM直接布置在生產(chǎn)線內(nèi)，成為加工過程的組成部分，直接用于在線檢測。所以在確保其測量精度的同時，更強調(diào)其很高的測量速度、很好的柔性、很強的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的能力，尤其是有軟件提供的豐富測量、評價功能。一個大的產(chǎn)業(yè)必須由許多較小的產(chǎn)業(yè)群來支撐服務(wù)，同樣，CMM產(chǎn)業(yè)的市場帶動了附屬設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，而且市場對這種輔助設(shè)備的需求層次也在不斷的提高。著名的HEXAGON公司近年研制的工件輸送、裝夾、定位一體化系統(tǒng)就是典型的例子，集成化的輸送小車、滑臺、專用夾具能與測量機的工作臺實現(xiàn)無縫對接，在夾具上準(zhǔn)確裝夾、定位的工件由滑臺送入CMM，即可實現(xiàn)快速測量，節(jié)省了輔助時間，提高了測量效率。

近年隨著3D數(shù)字化模型技術(shù)的不斷發(fā)展，利用工件的3D數(shù)據(jù)模型進(jìn)行脫機編程已完全替代了以往利用工件取點找坐標(biāo)的低效模式，通過個人PC電腦編程然后經(jīng)過在機程序調(diào)試和優(yōu)化，即可傳輸給位于檢測室或生產(chǎn)現(xiàn)場中的坐標(biāo)測量機，測量機據(jù)此對包括車身在內(nèi)的工件進(jìn)行檢測。形成的反映檢測結(jié)果的報告并不一定要打印出來，完全可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，任何需要獲知這方面信息的人員都有可能通過自已的網(wǎng)絡(luò)終端了解檢測結(jié)果。

從近年來汽車產(chǎn)量與行業(yè)內(nèi)坐標(biāo)測量機銷量的對比情況可以清楚地看出，隨著汽車產(chǎn)量的增加，坐標(biāo)測量機的銷量也在同步上升。在銷出的測量機中，汽車發(fā)動機行業(yè)占了高端機型中的極大部分，這也表明了一個事實：坐標(biāo)測量機的應(yīng)用已日趨普遍。

結(jié)語

綜合的來講，批量化生產(chǎn)中專用的工裝能夠高效穩(wěn)定的支持生產(chǎn)工作，但市場需求的多樣化帶來汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代頻率加快，為了能盡快的適應(yīng)市場，搶占商機，柔性化生產(chǎn)將成為汽車行業(yè)內(nèi)的主要生產(chǎn)方式。同時，檢測行業(yè)作為一種派生市場，需要通過不斷的技術(shù)提升，模塊化的設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)來滿足市場的各種需求，也能夠大幅度的降低其研發(fā)制造成本。

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