車間型測量機在動力總成檢測的應用

現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，網絡化和數字化的控制平臺對測量系統提出了更新、更高的技術要求。本文通過描述動力總成企業對檢測規劃、設備選型到測量系統的驗收，再到動力總成生產線設備調試、設備驗收至批量生產的幾大工作步驟，得出了車間型測量機系統作為生產線規劃布局中重要質量控制組成單元的必要性和優越性。

在整個動力總成加工制造環節，零件加工的節拍將精確到“秒”， 如此快節奏的生產過程要求快速、準確的提供檢測報告。測量報告的快速呈現，可以有效控制產品的質量和防止制造產品的批量報廢。同時，通過現代化的數據庫管理系統使車間型測量機成為生產過程的一部分，車間型測量機在完成工件測量后將在軟件窗口通過圖形化的標識和數字化報告快速呈現被檢測零件合格與否，同時將通過網絡把數據上傳至用戶的數據庫管理中心，如： 目前在全球動力總成方面應用廣泛的Q-DAS 數據庫系統。

本文將介紹來自海克斯康計量的Global Silver SF 測量系統在先進動力總成生產線中的配備過程及在制造工程中有效應用。

動力總成檢測規劃階段

項目規劃人員將確定在線CMM 設備的數量，以確保測量效率與加工、抽檢頻次有效配合，主要考慮測量設備的動態性能，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。根據工件的制造精度和加工環境確定測量設備的精度及設備類型，主要考慮測量設備MPEE, MPEP， MPETHP/t 等ISO-10360 指標以及探測系統的承載能力( 懸掛加長桿和探針的重量及長度)。

同時，根據用戶現場的需求配備相關輔助系統，如：用于車間環境下穩定電壓、氣壓的PUP 系統，用于用戶進行快速、安全更換工件的上下料系統，用于確保工件測量狀態和穩定性的夾具系統和用于適應車間環境防塵等。

Global Silver SF 機型擁有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。所配備的Leitz LSP-X5 系列探頭，支持最大負重500 克，最大加長長度500 mm，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。

車間型測量系統的驗收

不是任意一款測量系統都適應生產車間的環境的。按照車間規劃及成本考慮，生產車間對溫度控制一般在15℃ 至30℃之間。測量系統在生產車間安裝后，將根據控制計劃的要求編輯完成測量程序，按照前期規劃的要求控制檢測的節拍。

在車間環境下完成機器精度及測量程序驗證，其中最重要的驗證是按MSA 要求完成測量設備的GR&R。GR&R 指標由重復性和再現性兩項指標組成，廣義上可理解為這兩項指標的誤差值占尺寸總公差的10%，就可視為測量系統通過。

GR&R 的通過，確定了測量系統可以用于生產線的驗收及生產制造環節的質量控制。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48 小時。在寬溫度環境下，測量系統的寬溫帶設計及溫度補償功能，在整改測試環節中會起到至關重要的作用。Global Silver SF 機型配備結構性溫度補償系統，是針對時間/ 空間溫度波動進行測量結果補償的新技術。

基于15 個溫度傳感器( 測量機上14 個、工件上1 個) 所組成的網絡，可識別測量機和被測工件溫度的變化并對測量結果進行補償。這種技術不僅考慮了材料的自然線性擴張，也通過測量機的數學模型， 考慮了復雜結構的變化。因此測量機可在15 - 35°C 的寬溫度范圍內進行測量；圖1 中展示在42 小時溫度漸變中結構型溫度補償系統的表現。

用于生產線的驗收階段

在這個過程中，車間型測量機將提供測量數據，用于生產制造設備供應商調整加工設備。在此階段，測量系統大約需要在車間環境下連續工作60 天左右，測量系統的誤差將直接影響Cm、Cmk 能力指數。其中環境溫度的變化對整個測試過程的影響最大。

同時，測量軟件將提供設備驗收支持的用戶界面及產生符合Q-DAS 規范的數據報告。通過車間型測量機提供的首件(1part)、5parts、50parts 數據，質量工程師會通過在Q-DAS 軟件中按照要求進行能力分析，以判斷生產制造設備是否可以通過驗收。

通常使用能力指數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

當生產設備完成驗收后，用戶將使用加工機床連續加工至少250 個工件，然后通過每2 件或5 件的方式，用車間型CMM 抽檢，一般需要得到至少125 個工件的Q-DAS 數據。

質量工程師通過在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。

評估報告的數據顯示，在這個階段， 測量系統將連續運行約120 個小時左右， 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，測量設備誤差也將直接影響Pp、Ppk 的結果。換言之，測量系統的誤差比越小，越能真實地反映加工線的加工能力。

車間型CMM 用于SOP

完成PPAP 后，已確定生產線處于統計受控狀態。此時，車間型CMM 系統將用于生產過程的工件抽檢環節。這個測量過程是一個長期恒定的檢測過程。整個檢測周期會跨越4 個季節，也就意味著測量系統將經歷15℃至30℃的漸變過程，這對測量系統的穩定性提出了更高的要求。

現場操作人員將根據質量工程師和現場ME 的要求，對生產制造工件首件、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量的輔助信息交付窗口，如：為用戶提供2D matrix 掃描槍， 用戶可使用掃描槍掃描噴在零件上的2D 碼，軟件將根據2D matrix 的編碼信息自動完成測量程序的選擇、生產線編號等， 提供可選擇的測量目的以及操作者的信息等等。

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復雜性和出錯概率。(end)