现代电子技术在汽车零部件检测中的应用

作者：王俊伟 张威 周晓春 李志鸿 孙明瑞

欢迎访问e展厅 展厅 6 量具展厅 检具, 方箱, 平台/平板, 角尺/平尺, 弯板, ... 摘要：通过对现代电子技术在汽车零部件检测领域的应用的具体阐述和总结，进一步提高检测技术水平。 关键词：现代电子技术 检测 显示智能化 力的测量 形位公差 中国一汽的汽车生产，经历了五十个春秋，在这五十年的历程中，经受了由卡车到轿车；由单一产品到多元化产品；由手工制作到年产一百万辆的历练，发生了重大的转变。而汽车零部件质量的检测，伴随着汽车生产规模的扩大，也日益重要。随着科学的日新月异，检测技术得到了长足的进步。 现代电子技术在汽车零部件检测领域广泛的应用，取得了显著的成果。主要在显示智能化、力的测量、形位公差的测量、轴/孔尺寸的高精度测量等方面： 1 显示智能化 汽车零部件在生产过程中的检测，是保证质量的重要环节。测量技术的提高，是加工精度提高的前提条件。通常测量精度应高于加工精度一个数量级。 汽车零部件在生产过程中的检测，就是对工件是否合格的判定。只有合格，才可以进入下一道工序，最终安装在整车上。对检测结果的显示方式，通常有两种方式： (1) 界限显示：通过控制加工公差的上限和下限，当工件在这一区间内，合格，落在区间外，则超差，不合格。优点是使用方便，具体应用如：塞规、卡规、水柱式量仪、电子柱量仪等。 (2) 读数显示：通过使用百分表（或千分表）对工件测量，读出数值，在要求的公差范围，为合格，否则即为不合格。优点是测量准确。有两类不同的使用场合：直接读数法——应用于尺寸的测量（有校准件）；间接读数法——需要读取最大值（或最小值），并对读数进行简单计算，应用在平面度、垂直度、同轴度、对称度、跳动等方面测量。 通过应用现代电子技术，在汽车零部件检测领域，引入传感器技术、单片机应用技术，实现了显示智能化。它综合了前述两种方式的优点，使测量更准确、更方便。应用范围更广泛。 车轮轮辐、轮辋测量跳动的检具，传统上采用指针式粗测表来显示数值，由于每种产品检测多个跳动值，操作者要记住每块表变化的最大值，非常不方便，不同的操作者也容易产生不同的测量结果，这对用户控制产品质量造成一定的难度,也影响到整车质量。 通过对上述问题进行分析、调研并与用户探讨，最后确定采用智能化显示来改善传统检具的不足，具体方案是通过电子部件将产品转动一周变化的最大值记录下来，并通过数显装置将其显示出来。对一个产品的多个检测项目可以通过一块显示面板来实现，给使用者带来极大方便。另外，在测量上采用了传感器，提高了测量准确性。 在为车轮厂设计6.00G－16 轮辋与轮辐总成跳动检具时，我们根据上述方案，设计完成了两套机电检测量仪。该量仪的显示装置均采用工装公司自行研制的TD 型跳动测量仪（见下图），它通过传感器与机械装置相连，用数字形式反映产品公差，同时对产品是否合格用红绿灯显示来提示用户，既方便又提高了准确性。解决了困扰质量的这一难题。 TD 型跳动测量仪是由我公司研制的，实现自动测量的电子检测仪器。可配合不同检验夹具使用，检测轴类零件的径向、端面跳动。能同时测量1~4 个参数，可预置公差，有合格状态显示。另外，它的设计原理可以适用于其他以读数差为显示结果的形位公差的检测。 显示智能化测量是检具向电子化发展迈出的关键一步，并且这种智能化显示使测量更加方便可靠，对于一些测量参数多，精度要求高的产品尤为适用。显示智能化测量不仅广泛适用各类检具，同时，为发展自动化检具、乃至智能化检具，打好基础。 2 力的测量 关于力的测量是在汽车零部件检测领域一次突破性的应用。 遮阳板总成撕开力的检测，通常不在检测设计范围内，因而一直未进行检验。如果采用机械式的测量方案，即：将制件定位，用弹簧秤或加挂砝码的机构，实现测量。这样，得到的结果，只是近似值，不准确，而且效率低，不能满足生产及用户需求。经过研讨，确立了机电结合的设计方案。 为一汽减振器厂设计的遮阳板总成撕开力的电子数显检测仪（见图），实现了力的精确测量，并能实现测量全过程实时监测和最大值保持两种功能，使检验工装智能化、先进化。 在设计中，机械部分采用目前检测方面最先进的结构和技术，如：THK 直线轴承滑板、滚珠滑板、丝杠传动等。电气部分主要应用了单片机技术和传感器技术，实现了智能化检测，读数为数显形式，并用红绿灯显示产品是否合格。这种检测手段工人师傅们使用方便，操作简单，能大大地提高工作效率。对多个品种产品的检测项目可以通过一台检测仪来实现，给使用者带来极大方便。 3 形位公差的测量 在形位公差的测量上，也取得了较为满意的效果。主要是测跳动和测平面度两个方面。测跳动——轮辋与轮辐总成跳动电检测量仪；测平面度——后盖－变速器/中间轴－变速器/侧盖－倒档孔平面度数显检测仪、从动锥齿轮平面度电子数显检测仪。 为一汽热处理厂设计的多品种从动锥齿轮平面度的电子数显检测仪（见下图），实现了多种产品多工序平面度的精确测量，测量半自动化,降低劳动强度,提高检测效率,使检验工装智能化、先进化。热处理检测从动锥齿轮平面度采用两种方式： ①采用滑尺法，需重复测量很多次；②采用塞尺法，塞周边。两种方法由于都重复测量，效率低，不能满足生产节拍需求。另外，现场采用喷丸的工艺去应力，粉尘较多，经常附着在工件表面；其中一道工序检验时，制件刚淬火完毕，制件表面挂满淬火油，而且，温度很高，如果等温度冷却后，油又会粘在工件表面。由于这些恶劣的环境因素，对检测过程的要求，也将更加严格。经过研讨，确立了机电结合的设计方案。 在设计中，机械部分采用目前检测方面新研发的结构和技术，如：检测仪采用了回转运动、重力平衡、多产品快换等机构；增加了防尘、防油、隔热等功能：将运动部件安装在封闭的箱体内，减少粉尘的影响；设计了特殊的雨伞式结构，防止油的渗漏，添加了排油槽；设计了灵活的传递杠杆，避免了高温对传感器的影响。电气方面应用了传感器技术和单片机技术，采用12 个传感器，实现了数据重复采集、运算，保证了测量结果的正确性，自动打印测量结果，满足生产节拍要求，提高生产效率。这种检测手段工人师傅们使用方便，操作简单，能大大地提高工作效率。对多个品种产品的检测项目可以通过一台检测仪来实现，给使用者带来极大方便。 4 轴/孔尺寸的高精度测量 专门用于测量高精度汽车零部件轴径和孔径的数显便携式电子卡规和电子塞规。它的液晶数显表头采用3 位半数字显示，数字读取精度在0.001mm，实际重复测量精度在0.001mm，完全可以适应生产现场的最高测量要求。电子卡规和电子塞规在实际测量前，需用标定实际值的校准件进行比较校准。汽车零部件轴径和孔径的测量现状及测量，现在在现场普遍采用的轴径和孔径的测量方法有这样几种：卡规、塞规测量，这种测量方法应用最广，时间最长；各类气动测量，应用比较普遍，尤其是水柱式量仪是我们公司李学授发明的，一段时间以来，在高精度轴径和孔径的测量中起到了很重要的作用；电子柱量仪测量轴径是20 世纪90 年代初发展起来的一种测量方法，由于引入了电子信号测量的量化才真正开始；气转电的测量则把气与电的优势充分结合起来，是新型测量技术应用的具体体现。 卡规、塞规测量的最大优点是使用方便，对生产现场没有任何要求，单件成本确实很低，但对于高精度轴径和孔径，磨损也很快。它的最大缺点是对于高精度轴径和孔径测量的可信度太差，在国外，高精度轴径和孔径早已不采用这种测量方式。 浮标量仪和水柱式量仪的测量精度可以满足现场实际需要，但也只能作为产品判定合格与否的一种测量手段，而且，量仪调整困难，易受气源干扰，对现场条件要求较高。 电子柱测量的最大优点是提供了可以量化的刻度，根据放大倍率的不同，每一个刻度所代表的精度指标不同，它的最大缺点是需要使用电源，而且由于使用笔式传感器，调整困难，机械结构受限制。它的典型应用是发动机活塞裙部分组，效果不错。 用气转电量仪进行测量对于高精度轴径和孔径，尤其是小孔径或粗糙度较好的零件比较实用。它同样可以提供量化的刻度，测量精度可以达到很高。它的缺点是使用中现场需要提供气源和电源，不方便。 我们研制开发的新产品——电子卡规和电子塞规。它的表头采用数字显示，重复测量精度基本可以达到0.001mm，电子卡规的测头采用陶瓷合金；电子塞规的测头采用硬质合金。电源采用两节9V 电池供电，电池的使用寿命可以达到3 个月。电子卡规的机械疲劳实验做到26 万次以上仍可正常使用，电子塞规测头的测力只有5N，且可以调整。电子卡规和电子塞规整体的使用寿命在正常情况下，可以达到5 年。由于采用便携式的设计，对现场没有使用要求，可以随时随地进行测量,具有其他测量方式无法比拟的的方便性。 5 总结 综上所述，应用了现代电子技术，检验工装实现了与现代化的生产的匹配，有效地保证了汽车零部件的质量。通过多年的推广和应用，在实际生产过程中，直接保证了产品质量乃至整车质量，达到了预期的效果，受到用户的好评。(end)

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