自動檢測技術在連桿毛坯上的探索與應用

文／唐蘭晶·白城中一精鍛股份有限公司

自動檢測技術在連桿毛坯上的探索與應用

文／唐蘭晶·白城中一精鍛股份有限公司

白城中一精鍛股份有限公司自1993年建廠以來，一直延續(xù)著20世紀90年代德國鍛造生產(chǎn)工藝，從渦流檢測到包裝都采用人工方式完成，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，產(chǎn)品質量要求不斷提高，為了滿足生產(chǎn)、質量的需求，提高顧客滿意度，我公司在2015年自主研發(fā)建立了4條自動檢測線。本文將從“人工檢測線與自動檢測線工藝流程對比”、“自動檢測線彎厚檢檢測方法介紹”及“自動檢測線對比人工檢測線的優(yōu)勢分析”三方面做介紹。

人工檢測線與自動檢測線工藝流程對比

圖1所示為人工檢測線流程圖，圖2所示為自動檢測線流程圖。通過對比可發(fā)現(xiàn)人工檢測線與自動檢測線主要有以下差異點：⑴調整檢測順序。將撓度檢測提前到渦流檢測之前，將重量檢測提前到探傷之前，人工檢測線這兩個檢測項目均在外觀檢測工序完成；⑵增加兩個檢測項目。分別是產(chǎn)品識別檢測和毛坯厚度檢測；⑶在撓度檢測、重量檢測、自動磁化、防銹油自動噴淋、烘干幾個工位實現(xiàn)自動化代替人工操作。圖3所示為自動檢測線全景圖。

彎厚檢檢測方法介紹

圖1 人工檢測線工藝流程圖

在自動檢測線中最大的亮點就是實現(xiàn)自動檢測厚度和彎曲（撓度），厚度檢測比較簡單，在此不做贅述，主要對連桿撓度的檢測方法做一下介紹。連桿的彎曲撓度是指連桿理論中心平面與聯(lián)接部分實際中心平面的最大差值，彎曲撓度的方向有上彎、下彎兩個方向。

圖2 自動檢測線工藝流程圖

圖3 自動檢測線全景圖

連桿撓度人工檢測方法

使用彎檢工裝，并用專用量塊調整好彎檢工裝的檢測高度。操作者手工把連桿的一面水平放置在彎檢工裝的平面上。推動連桿，檢測連桿桿部（容易發(fā)生彎曲部位）是否可通過極限撓度量塊。因連桿各種誤差累計和檢測連桿撓度的基準變換，還需要將連桿翻轉180°，將另一面水平放置在彎檢工裝的平面上，再次檢測連桿是否可通過撓度量塊。雙面通過為合格工件，單面通不過，為不合格工件。圖4所示為人工檢測彎檢工裝。

影響連桿的彎曲撓度檢測因素較多，主要有：①聯(lián)接部分彎曲誤差；②連桿聯(lián)接部分外形誤差；③連桿大、小頭公共平面度誤差；④聯(lián)接部分中心與大、小頭公共平面的平行度誤差；⑤檢測過程中，檢測基準變化誤差；⑥連桿的最大彎曲撓度發(fā)生在連接部分靠近小頭處。人工檢測連桿優(yōu)點在于量具結構簡單、操作方便；缺點在于操作者勞動強度大、檢測結果準確率低。

圖4 人工檢測彎檢工裝

連桿撓度自動檢測方法

采用自動檢測線檢測連桿撓度時，當工件進入檢測部件定位后，用激光微測儀，檢測連桿桿部長度約40～50 mm實際中心平面的彎曲撓度，如圖5所示。

激光微測儀由發(fā)射端、接收端構成。兩端之間有多條平行激光束。被測工件放置在激光束間，微測儀根據(jù)光束通過或遮擋，輸出多種不同的測試數(shù)據(jù)供用戶選擇、使用。

圖5 測量位置示意圖

為提高檢測精度，由位移傳感器按設定的數(shù)據(jù)間距X1、X2、X3……Xi的間距，發(fā)出采集△Y數(shù)據(jù)指令。激光微測儀根據(jù)指令完成多點連桿彎曲撓度△Y數(shù)據(jù)采集、傳輸。經(jīng)計算機系統(tǒng)處理后得到連桿實測中心對稱平面曲線△Y。△Y曲線上的1點或多點超出△Ys（撓度上偏差）時，工件是上彎不合格工件。△Y曲線上的1點或多點超出△Yx（撓度下偏差）時，工件是下彎不合格工件?！鱕曲線在△Ys、△Yx控制公差之間時，工件合格。圖6所示為實測彎曲撓度數(shù)據(jù)示意圖。

自動檢測方法有如下弊端：⑴檢測連桿厚度，實際上檢測的是高度，而非厚度，檢測值受定位基準影響，存在測量誤差；⑵檢測的撓度值是與連桿理論對稱平面對比得到，不可能所有的連桿都是理論高度，所以存在一定的測量誤差；⑶當連桿向下彎時，動態(tài)坐標系的原點建立在連桿厚度測量點上，它隨連桿的大頭厚度不同而不同，相對于固定坐標系是變化的，因此也存在一定的測量誤差。

目前，為了進一步提高檢測精度，我們正在研究另一種測量方法：微測儀由輸出1個檢測數(shù)據(jù)改為輸出2個檢測數(shù)據(jù)，在測量撓度的同時，檢測桿部相對于大小頭平面的對稱度。

自動檢測線對比人工檢測線的優(yōu)勢分析

圖6 實測彎曲撓度數(shù)據(jù)示意圖△Y-連桿實測中心對稱平面曲線△Ys-撓度上偏差； △Yx-撓度下偏差YL-連桿理論對稱平面與檢測表面高度差

⑴增加產(chǎn)品識別裝置，杜絕混件現(xiàn)象發(fā)生。在檢測線入口和涂油機出口處，各增加了一臺照相機。通過設置產(chǎn)品標識和特征形狀，來區(qū)分產(chǎn)品的類型，排除人為因素影響，杜絕混件事件的發(fā)生；人工線完全靠人眼來識別，有些產(chǎn)品外形十分接近，只能通過零件號標識區(qū)分，容易誤判，造成混件。

⑵厚度檢、彎檢由設備代替人工檢測，降低漏檢風險。自動檢測線增加了一個厚度檢測裝置（圖7），對連桿大頭厚度進行100%檢測，厚度不合格件自動被剔除，從根本上避免以下兩個問題的發(fā)生：①防止錘前未熱壓件流入用戶。熱壓工序在切邊工序之后，風冷工序之前，采用人工擺件方式，存在漏熱壓風險，導致漏壓件流入客戶；②防止厚度不足件流入客戶。如果模鍛后毛坯尺寸偏薄沒有熱壓量或熱壓時能量過大，都將導致毛坯厚度不足，厚度不足件一旦流入客戶，就會導致加工余量不足，加工后有黑皮現(xiàn)象發(fā)生。

⑶由自動稱重儀代替了電子秤。自動檢測線采用自動稱重儀，不滿足工藝要求重量的產(chǎn)品將會被自動分選出來，防止人工漏檢情況的發(fā)生，并且檢測精度由原來的0.5g提高到現(xiàn)在的0.1g。自動檢測線與人工檢測線重量分選工位對比見圖8。

⑷提升生產(chǎn)效率，降低勞動強度。自動檢測線探傷工序磁化工位實現(xiàn)自動磁化，每次可磁化4件，而人工線每次只能磁化1件。自動檢測線保證磁化效果，提高生產(chǎn)效率，同時降低操作者勞動強度。自動檢測線與人工檢測線磁化工位對比見圖9。

⑸實現(xiàn)產(chǎn)品周轉不落地，降低磕碰傷風險。自動檢測線所有工序間流轉均通過傳送帶，產(chǎn)品周轉過程實現(xiàn)不落地；而人工線工序間全靠叉車周轉，自動檢測線降低了勞動強度，同時也降低了鍛件中轉過程的磕碰傷風險。自動檢測線與人工檢測線周轉裝置對比見圖10。

圖7 自動檢測線彎厚檢工位

圖8 重量分選工位對比

圖9 磁化工位對比

圖10 周轉裝置對比

圖11 涂油裝置對比

圖12 裝箱工位對比

⑹實現(xiàn)噴淋涂油并烘干，提高涂油質量。自動檢測線的防腐采用噴淋式涂油機且涂油之后有烘干功能，保證涂油均勻，且沒有多余油殘留，杜絕在客戶處箱底有積油、污染客戶現(xiàn)場的現(xiàn)象發(fā)生。自動檢測線與人工檢測線涂油裝置對比見圖11。

⑺保證裝箱數(shù)量準確。自動檢測線在裝箱控制柜系統(tǒng)里可以設置裝箱數(shù)量，如一箱計劃裝700件，在鍛件滿足700件時，蜂鳴器會自動報警提示。人工線完全靠人統(tǒng)計，有時會有多件或少件的風險，自動線完全消除了這種風險。自動檢測線與人工檢測線裝箱工位對比見圖12。

結束語

綜上所述，在連桿毛坯的出口檢測方面，自動檢測線具備以下優(yōu)勢：⑴增加產(chǎn)品識別裝置，杜絕混件現(xiàn)象發(fā)生；⑵大部分工位由設備代替人工檢測，降低漏檢風險；⑶提高檢測精度，更好地保證質量；⑷提升生產(chǎn)效率，降低勞動強度；⑸實現(xiàn)產(chǎn)品全線周轉不落地，降低磕碰傷風險；⑹實現(xiàn)噴淋涂油并烘干，保證涂油均勻，且沒有多余油殘留，杜絕在客戶處箱底有積油、污染客戶現(xiàn)場的現(xiàn)象發(fā)生；⑺保證裝箱數(shù)量準確，杜絕多件、少件現(xiàn)象發(fā)生；⑻自動檢測線上每道檢測工序設有一組計數(shù)裝置（生產(chǎn)總數(shù)、每箱總數(shù)分別計數(shù)，均可單獨清零）；⑼工件輸送線具有防堵塞自動報警、停車功能（前段自動停車，后段正常工作）；⑽外觀檢測、磁粉探傷工位預留返修工件上線接口，以方便返工件的檢測。

隨著我國制造業(yè)自動化程度的提高，集合多種檢測功能的快速自動檢測設備才是我們真正所需要的，我們不僅追求高速、連續(xù)和大批量生產(chǎn)，還追求靈活、柔性生產(chǎn)。因此，自動化技術與現(xiàn)代企業(yè)的關系已經(jīng)遠遠超越了為企業(yè)提高效益的范疇，而是成為企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎之一。