發動機缸體缸蓋機加檢測技術發展

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部，重慶 401120）

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

一、檢測工藝與裝備的幾種模式：

1 在上世紀八十年代中期以前，計數型的通用和專用量規再加上少數工位配備的浮標式氣動量儀構成了一般機加生產線的檢測系統。有些企業的組織機構設計不同，有計量組織機構的企業一般還在計量室配置諸如萬工顯、測長儀之類的傳統測量儀器及平臺測量方面的設備。

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工序間檢測手段的主體。與此同時，企業開始在計量室配備三坐標檢測機，提升其幾何尺寸測量能力。

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

圖1 數顯深度規

4 2008年以后，隨著市場需求的不斷擴大，汽車產品多樣化，產品結構平臺化的發展已成為一種主流趨勢，同時更先進的檢測技術、質量管理理念能較好地適應當今制造業信息化、柔性化和產品可溯源性的要求。工序檢測的智能化、光學非接觸式檢測技術的成熟、三坐標測量水平的不斷提升等都給發動機機加行業帶來巨大的革新。

二、新環境下的發動機缸體缸蓋機加檢測技術

1 工序間檢測的智能化、通用化

除了生產必須使用的專用量具以外，過去在機械加工生產中長期占有很大比重的機械式計數型檢具已難覓蹤跡。為了適應生產線快速轉型的需要，通用化線邊量具已成為機加行業的一個主流趨勢，以數顯深度塞規為例，如圖1所示，可以適應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（卡規、塞規、環規等）、氣電量儀測得的數據通過數據轉化，將檢測出的數據信息采用標準輸出格式傳入到具有SPC統計分析功能的計算機中，計算機自動計算出生產系統的Cp、Cpk指數，這樣就構成了生產現場的實時監控系統。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型量規外，所有的檢測結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準的檢測數據處理功能，以及實時監控所需要的統計分析功能。利用這種統計分析功能，可通過預先設置的方式，對某一項或幾項工序特征參數進行統計分析，給出工序運行狀態的評價信息。電腦顯示屏上不但能顯示實測值，還能反映出經過數據處理后工序各指標的曲線、圖形等，反應設備運行趨勢。通過切換畫面，不但可以方便、快捷地獲取豐富的信息，還可以利用數據網絡把信息送至車間乃至企業的質量管理控制中心?？赏ㄟ^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 光學表面檢測原理

2 光學非接觸式檢測技術

由于光學檢測技術具有高效、無損等技術特點，非常適合于大批量生產企業的檢測應用，所以光學檢測技術早在上個世紀就已經開始研發投向市場，自上世紀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過程的監控，利用先進的光學測量系統，在車間現場實施在線檢測的方式已越來越多地被現代汽車制造業所采用。尤其在車身沖壓、焊接件等方面使用范圍較廣，但在發動機機加領域以往涉及較少。近年來，隨著激光傳感器技術和機器視覺技術的發展，兩者的相結合的一種新產品也隨之出現。光學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行檢測，由半導體激光器發出的光束經過聚焦，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，據此實現對工件表面的測量。圖3所示的就是光學表面檢測的基本原理。

3 三坐標檢測機（CMM）應用水平不斷提高

近年來，CMM（三坐標檢測機）在機械加工行業的應用范圍不斷擴大，應用水平也不斷提高，現在基本上已經成為加工企業測量室的主要檢測工具，甚至有些企業還將CMM直接布置在生產線內，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，更強調其很高的測量速度、很好的柔性、很強的數據處理和適應現場環境的能力，尤其是有軟件提供的豐富測量、評價功能。一個大的產業必須由許多較小的產業群來支撐服務，同樣，CMM產業的市場帶動了附屬設備的產業鏈發展，而且市場對這種輔助設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無縫對接，在夾具上準確裝夾、定位的工件由滑臺送入CMM，即可實現快速測量，節省了輔助時間，提高了測量效率。

近年隨著3D數字化模型技術的不斷發展，利用工件的3D數據模型進行脫機編程已完全替代了以往利用工件取點找坐標的低效模式，通過個人PC電腦編程然后經過在機程序調試和優化，即可傳輸給位于檢測室或生產現場中的坐標測量機，測量機據此對包括車身在內的工件進行檢測。形成的反映檢測結果的報告并不一定要打印出來，完全可以通過網絡發送，任何需要獲知這方面信息的人員都有可能通過自已的網絡終端了解檢測結果。

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

結語

綜合的來講，批量化生產中專用的工裝能夠高效穩定的支持生產工作，但市場需求的多樣化帶來汽車產品的更新換代頻率加快，為了能盡快的適應市場，搶占商機，柔性化生產將成為汽車行業內的主要生產方式。同時，檢測行業作為一種派生市場，需要通過不斷的技術提升，模塊化的設計、標準化的生產來滿足市場的各種需求，也能夠大幅度的降低其研發制造成本。

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