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气缸盖三坐标检测工序流程《资讯》

发布时间:2020-08-17 13:13:23 阅读: 来源:COC厂家

2018-03-14 15:38:32来源:《金属加工(冷加工)》

气缸盖是柴油机部分动力组的核心零部件,精度要求高,精度合格与否轻则影响柴油机功率的正常发挥,重则将会造成机破等质量事故。按产品工艺要求,气缸盖应进行100%三坐标检测。气缸盖在加工中由于毛坯问题、刀具问题、装夹问题及机床精度等,需对加工程序、刀具和装夹方法进行调整,为了降低加工过程更改带来的风险,避免造成批量质量问题事故,必须实现气缸盖的生产现场在线测量,把造成机破等质量事故控制在源头。

1.设备的选型、安装及试验

(1)测量设备的正确选型。三坐标测量设备是一种高效、精确的全自动设备,相对来说价格较高,而且规格越大、精度越高,价格差异较大。因此应根据被测产品的外形尺寸和精度要求,选择合适规格、合理精度要求的三坐标设备。

测量机的规格尺寸、各轴行程,需根据被测气缸盖外形尺寸和所要测量的面及孔深进行选择,本着既要满足测量要求(涵盖各型机车用柴油机气缸盖),又要避免能力浪费的原则,确定所需三坐标的行程要求,测量范围:X≥900mm(沿横梁移动方向);Y≥1 500mm(桥架移动方向);Z≥650mm(高度方向),工件空间要求:X≥1 000mm;Y≥1 600mm;Z≥800mm。同时考虑到测量单件产品和测量工装的重量,确定了承载能力:m≥1 200kg。

根据气缸盖测量项点的精度要求、检验方法,选择在线测量三坐标机的精度要求。气缸盖的阀座孔与导管孔的同轴度是典型的长距离、短精孔,是同轴度中较难测量的一种,同时导管孔母线平行度要求为0.006mm,这两个项点既是气缸盖的核心测量内容,也是精度要求最高的地方,从而明确了所需三坐标的精度要求,尺寸测量最大允许示值误差:MPEE≤(1.4+L/330)μm,最大允许空间探测误差:MPEP≤1.5μm,重复性:1.5μm,扫描探测误差:THP≤1.7μm(标明扫描时间或扫描速度),固定多探针探测系统或万向探测系统的误差: MPEMF/MPEAF=3.0μm,MPEMS/MPEAS=2.8μm,MPEML/MPEAL=3.2μm。

根据测量工件深孔的深度和直径,明确探针系统的加长能力,测量机探针系统的探针加长能力L≥300mm,可以满足气缸盖深度300mm、直径28mm、长度120mm通孔圆柱的全范围单向测量要求。

通过选型比对,选择能满足测量要求且性价较好的英国LK公司生产的LKV15.10.8SL型号的中型三坐标测量机(见图1)。

(2)设备安装与设施配套。要实现气缸盖的在线测量,前提是三坐标测量机要安装在生产车间现场,但由于车间现场环境较差,如振动大、温差大,如果无法满足高精度测量机所需的基本工作环境要求,那对三坐标测量精度将会产生较大影响。在解决恒温问题上,需要在车间现场搭建恒温房,还要兼顾测量机及辅助设施的放置、工件的恒温存放、起吊行车的有效起吊范围、测量机的高度行程、室内行车的轨道运行空间以及室外的空调外管道安装,最重要的是车间内跨度间的行车与房顶的干涉距离,通过测量、平面布置规划,最终确定了空调房的长、宽、高三维尺寸,墙面采用100mm厚的铁皮泡沫板进行无缝搭接,窗户采用密封双层玻璃,门选用密封冷库门,再配上六出风口的顶式中央空调,进而满足了恒温房(20±2)℃的恒温要求。

在解决抗振问题上,邀请振动专家对车间现场进行地表环境的振动测量,根据测量报告中振动波的走向,将测量机的长轴确定在干扰小的方向;在地基的设计和施工上,采用了整体水泥防振岛结构,并在防振岛的下面放置了6个抗振单元,防振岛与地坑四周设置防振沟,宽度为200mm,其间填满了黄沙,这样的设计最大限度地阻隔了周边环境对防振岛的振动干扰,同时测量机的工作平台上配置了气囊防振结构,进一步提升了防振功能。

(3)工件测量方式。在设备安装调试完成后,便开始了工件的测试验证。气缸盖的主要测量项点在高压面和低平面上,其上的阀座孔和导管孔属于细长深孔,长直径是测量较大行程的一个方向,故明确了工件的摆放位置。然后通过探针的合理选择,编制调试好HXN5机车柴油机的气缸盖自动测量程序,使工件有了一个科学的测量方案;对测量系统进行GaugeR&R评价:按照气缸盖工艺图样要求,采用编制好的气缸盖自动测量程序,进行气缸盖三坐标测量系统的重复性和再现性分析,做GaugeR&R评价,要求GaugeR&R≤15%。实际为13.11%。

(4)测量精度和功能的验证。根据GB/T 16857/ISO 10360标准的各项规定进行,对引进的设备进行精度检测,三坐标测量机精度调试结果如表1所示。

新增的LK中型三坐标测量GEVO16气缸盖的测量结果与检测技术部ZEISS三坐标测量结果的比对。比对结果如表2所示。

按照检测技术部编制的GRR评价一般方法、GRR作业指导书的要求,对气缸盖关键项点进行了重复性和再现性评价验证,取10只气缸盖,采用两人,每人每只3次的测量方法,分别对气缸盖产品的关键特性值进行检测能力评价。

通过上述精度和功能验证,说明了所选的测量机和辅助设施是满足气缸盖测量功能的,达到了预期的目标,可以实现气缸盖产品的在线测量。

2.推广应用的领域和项目的优化完善

本项目可推广应用至柴油机其他零部件如:加强套、凸轮轴和连杆等核心产品的三坐标在线检测。

在项目实施过程中通过优化完善,提升测量效率。一方面通过测量程序的优化、最佳探针的选配、测量吊具、工装的投用以及长短程序的结合使用;另一方面结合2010年的大量检测数据,统计出各检测项点的工序性能指数ZST值,根据质量控制能力的高低,调整确定各产品检测项点的个数和检测频次,进而提升检测效率。

(1)三坐标测量机检测能力的释放工作。我们统计并汇总了从2010年6——12月所加工的气缸盖三坐标测量情况,零件的机加工合格率基本保持在100%,部分测量项点的工序能力指数ZST较高。同时我们跟踪零部件的组装使用及生产实际情况,提出在不影响零件质量的前提下,适当降低零件部分项点的检测比例(见表3)。

在产品质量检测过程中,一是三坐标测量时可采用长短程序相结合的测量方式;二是对尺寸质量特性可采用人工方式测量,因而能有效确保零件的加工质量。

(2)程序的调整,最佳探针的选择。

(3)工装、吊具的使用。气缸盖和加强套的测量工序流程为:工件测量孔面的清洁→上料吊运→工件装夹找正→测量→工件拆装→下料吊运。在辅助流程中工件孔面的清洁是在自动测量时完成的,在余下的4个辅助流程中,工件的装夹找正工序最为费时,工件找正装夹是手工完成,在气缸盖的三坐标测量工作中,为避免测量导管孔和油泵孔时工件和探针杆身干涉,要求工件基准面和测量机坐标轴平行度偏差小于0.2mm,手工找正难度较大,只能借助辅助测量进行找正,要反复找正几次才能完成。为此,只有降低上料、装夹找正、拆卸和下料四道辅助工序的时间,才可提高整体的测量效率。

为了解决工件吊装问题,我们在装夹和吊运两个方面都进行了改进。装夹上,吸收了GE公司设计专用测量工装的方法,设计制作了有定位基准的专用三坐标测量工装。工件在工装上的定位由定位基准完成,无需手工找正,测量工装(见图2)在工作台面上的定位由接触面和联接孔完成,也无需手工找正,联接螺钉紧固后,工装定位准确、无偏移。吊运方面,我们借用了加工中心一、二工位的吊具(见图3、图4),一工位吊具用于工件进出三坐标房的运输,二工位吊具用于工件上下料。

工装、吊具改善后,由工装的设计定位结构,满足了工件的准确、快速定位要求,工件装夹找正只要拧紧螺钉即可,节约找正时间;使用吊具后,可以对工件进行平稳、快捷地上下料,既节省了时间,又避免了工件碰伤问题的发生。接下来,就只剩吊工件和紧螺钉了,这两步只需5min左右,非常简单高效。

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