車間型測量機在動力總成制定中的應用

現(xiàn)代化的動力總成加工車間將配備高速、高精度的加工制造設備，網(wǎng)絡化和數(shù)字化的控制平臺對測量系統(tǒng)提出了更新、更高的技術要求。本文結(jié)合?？怂箍涤嬃康腉lobal Silver SF測量系統(tǒng)介紹了車間型測量機在先進動力總成生產(chǎn)線中的配備過程及在制造工程中的有效應用。
?？怂箍涤嬃康腉lobal Silver SF測量機擁有866mm/s的空間移動速度和2600mm/s2的空間加速度與加工效率完美匹配，配備了Leitz LSP-X5系列探頭，支持最大負重500g，最大加工長度500mm，將確保動力總成部件在高精度條件下一次性完成接觸掃描測量。本文結(jié)合該設備為大家介紹Global Silver SF測量系統(tǒng)在先進動力總成生產(chǎn)線中的配備過程及在制造工程中的應用。

動力總成檢測規(guī)劃階段
項目規(guī)劃人員將確定在線CMM設備的數(shù)量，以確保測量效率與加工、抽檢頻次有效配合。這方面將主要考慮測量設備的動態(tài)性能，如：空間運動速度與空間運動加速度、探頭的掃描速度和加速度等。根據(jù)工件的制造精度和加工環(huán)境確定測量設備的精度及設備類型，這方面主要考慮測量設備MPEE、MPEP和MPETHP/t等ISO-10360指標以及探測系統(tǒng)的承載能力（懸掛加長桿和探針的重量及長度）。同時，根據(jù)用戶現(xiàn)場的需求配備相關輔助系統(tǒng)，如：用于車間環(huán)境下穩(wěn)定電壓、氣壓的PUP系統(tǒng)，用于用戶進行快速、安全更換工件的上下料系統(tǒng)，用于確保工件測量狀態(tài)和穩(wěn)定性的夾具系統(tǒng)和用于適應車間環(huán)境防塵等。

車間型測量系統(tǒng)的驗收

不是任意一款測量系統(tǒng)都適應與生產(chǎn)車間的環(huán)境，按照車間的規(guī)劃以及對成本的考慮，生產(chǎn)車間對溫度控制一般在15～30℃之間，測量系統(tǒng)在生產(chǎn)車間安裝后，將根據(jù)控制計劃的要求編輯完成測量程序，按照前期規(guī)劃的要求控制檢測的節(jié)拍。在車間環(huán)境下完成機器精度及測量程序驗證，其中最重要的驗證為按MSA的要求完成測量設備的GR R。GR R的指標由重復性和再現(xiàn)性兩項指標組成，廣義上可以理解為這兩項指標的誤差值占尺寸總公差的10％視為測量系統(tǒng)通過。
GR R（見圖1）的通過確定了測量系統(tǒng)，可以用于生產(chǎn)線的驗收及生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。由于GR R測試使用加工工件并涵蓋整個零件尺寸，整個測試過程一般會超過48h。在寬溫度環(huán)境下，測量系統(tǒng)的寬溫帶設計以及溫度補償功能在整改測試環(huán)節(jié)中將起到至關重要的作用。Global Silver SF機型配備結(jié)構(gòu)性溫度補償系統(tǒng)，是針對時間/空間溫度波動進行測量結(jié)果補償?shù)男录夹g?；?5個溫度傳感器（測量機上14個，工件上1個）所組成的網(wǎng)絡，可識別測量機和被測工件溫度的變化并對測量結(jié)果進行補償。這種技術不僅考慮了材料的自然線性擴張，也通過測量機的數(shù)學模型，考慮了復雜結(jié)構(gòu)的變化。因此，測量機可在15～35℃的寬溫度范圍內(nèi)進行測量。圖2中展示了在42 h溫度漸變中結(jié)構(gòu)型溫度補償系統(tǒng)的表現(xiàn)。

用于生產(chǎn)線的驗收階段
在這個過程中，車間型測量機將提供測量數(shù)據(jù)用于生產(chǎn)制造設備供應商調(diào)整加工設備。在這個階段，測量系統(tǒng)大約需要在車間環(huán)境下連續(xù)工作約60天的時間，測量系統(tǒng)的誤差將直接影響Cm、Cmk的能力指數(shù)，其中環(huán)境溫度的變化對整個測試過程的影響是最大的。同時，測量軟件將提供設備驗收支持的用戶界面及產(chǎn)生符合Q-DAS規(guī)范的數(shù)據(jù)報告。通過車間型測量機提供的首件（1parts）、5parts和50parts數(shù)據(jù)，質(zhì)量工程師通過在Q-DAS軟件中按照要求進行能力分析，判斷生產(chǎn)制造設備是否可以通過驗收。通常使用能力指數(shù)Cm、Cmk表示（PQC尺寸能力一般要求在2.0以上，STD尺寸能力一般要求在1.33以上）。

車間型CMM用于PPAP階段
當生產(chǎn)設備完成驗收后，用戶將使用加工機床連續(xù)加工250個工件或更多，然后通過每2件或5件的方式使用車間型CMM進行抽檢，一般需要得到至少125個工件的Q-DAS數(shù)據(jù)。質(zhì)量工程師通過在Q-DAS軟件中按照要求進行能力分析。通常使用能力指數(shù)Pp、Ppk表示（PQC尺寸能力一般要求在1.67以上，STD尺寸能力一般要求在1.33以上），判斷是否可以進入SOP階段。在這個階段，測量系統(tǒng)將連續(xù)運行約120 h左右，測量的效率以及車間的溫度變化都將影響PPAP階段的進程。同時，測量設備的誤差也將直接影響Pp、Ppk的結(jié)果。換而言之，測量系統(tǒng)的誤差比越小越能真實地反映加工線的加工能力。

車間型CMM用于SOP

當完成PPAP后已確定生產(chǎn)線處于統(tǒng)計受控狀態(tài)。此時，車間型CMM系統(tǒng)將用于生產(chǎn)過程的工件抽檢環(huán)節(jié)，這個測量過程是一個長期恒定的檢測過程，整個檢測周期將跨越4個季節(jié)，也就意味著測量系統(tǒng)將經(jīng)歷15～30℃的漸變過程，這對測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。現(xiàn)場操作人員將根據(jù)質(zhì)量工程師和現(xiàn)場ME的要求，對生產(chǎn)制造工件首件、中件、末件、不定期抽查件和換刀件、換型件進行檢測。車間型CMM軟件操作界面將提供一切可以用于追查質(zhì)量的輔助信息交付窗口，如：為用戶提供2D matrix 掃描槍，用戶可以使用掃描槍掃描噴在零件上的2D碼；軟件將根據(jù)2D matrix的編碼信息自動完成測量程序的選擇、生產(chǎn)線編號等，并且提供可選擇的測量目的以及操作者的信息等。車間型CMM軟件操作界面還將提供用戶選擇測量程序的交付窗口，通過該窗口用戶可以根據(jù)需求按工序測量、按刀具測量、按項目或尺寸測量，在提高檢測效率的同時降低操作的復雜性和出錯的概率（見圖3）。
車間型CMM提供的報告

在完成檢測后將車間型CMM提供三種形式的測量報告用于現(xiàn)場操作者、ME和質(zhì)量工程師用戶不同目的數(shù)據(jù)分析。“紅、黃、綠臉”報告（見圖3）用于現(xiàn)場操作人員快速判斷加工工件的狀態(tài)。紅臉表示超差，綠臉表示合格，黃臉表示超過公差的80％需操作人員注意并通知現(xiàn)場ME。“測量報告”（見圖4）用于現(xiàn)場ME調(diào)整測量設備或更換刀具。“Q-DAS報告”用于上傳至Q-DAS數(shù)據(jù)庫，用于質(zhì)量工程師進行按每月或每季度的生產(chǎn)能力分析，及時對生產(chǎn)線的加工能力和生產(chǎn)設備的加工狀態(tài)做出正確判斷，有效防止加工失效和批量報廢的產(chǎn)生；同時，質(zhì)量工程師也可以根據(jù)車間型CMM輸入的輔助信息，在Q-DAS數(shù)據(jù)庫中按照時間、加工設備和操作者等進行篩選，準確獲得希望分析的數(shù)據(jù)。
結(jié)語

車間型測量機系統(tǒng)因更接近生產(chǎn)制造現(xiàn)場大大縮短了送檢周期。同時，更接近現(xiàn)場的工件制造環(huán)境，不需要建立單獨的溫控測量間將有效地消除加工環(huán)境與測量環(huán)境不一致的問題以及檢測成本的問題。因此，車間型測量機系統(tǒng)將成為動力總成質(zhì)量在線控制規(guī)劃的首選。