上海大众动力总成有限公司 朱正德

摘要：本文指出，为适应和满足产品、工艺的变化和发展，智能化、简约化、柔性化的在线检测已成为现代制造业的一个基本特征。文章通过具体案例对这一专题做了简明的阐述。

关键词：在线检测智能化 检测手段简约化和柔性化 生产测量室

处于多变和快速发展态势的汽车制造业是现代制造业中最有代表性的一个行业，而检测作为一项应用技术，其作用则早已超出了传统观念中单纯用于检验和评定实物质量的工具，而具有了既表征产品的特性，又适应并满足于它所服务的相应产品和制造工艺，以及确保产品的制造质量等极为重要的作用。因此，企业在工艺规划期间所制定的在线检测方案，就必然会对这些趋势有相应的体现。

1. 在线检测的智能化

自上世纪九十年代以来，现代质量理念，即“高质量的产品从根本上说是通过制造过程完成的”已日益为企业界所接受，这直接导致了设置于生产线工位旁在线检具走向智能化。现今，它们的作用已不单是检验产品的实物质量，通过对测得结果的统计分析，还能监控该工序、即加工过程的运行状态以确保产品的制造质量。故在线检具也从早期的以量规、通用量具为主，经历了带读数功能的机械式、气(电)动检具和占比更多的数字式电子量仪，进入到智能化检测工位。除了必不可少的专用量规外，原来读数型检具(机械式除外)的输出信号已不再仅作显示之用，而是进入具有包括统计分析等数据处理功能在内的工控机，监测工位已成为生产现场的实施监控系统。图1的上图是置于某复杂零件生产线旁，以一台多参数综合检具为主体的检测工位，工位中的控制器不仅能即时地显示检具的实测值(见图1下)，还能通过数据处理获得各种统计量，以及包括质量控制图在内 图1 以多参数综合检具为主体的智能化检测工位的有关曲线、图形。凭藉这些质量信息，员工将能对工序的运行状况作出比较客观、全面的评价。

图1 以多参数综合检具为主体的智能化检测工位

近年来，随着SPC在越来越多的汽车总成厂、零部件厂中获得广泛的应用，作为实施基础的智能化检测手段也受到企业更多的重视，近年来随着其智能化程度的不断提高，一些主流汽车厂的信息化水平又提升到了一个新的阶段，即通过检测工位的数据联网，使得企业对整个制造过程的监控变得透明化。

2.检测手段的简约化趋势

a

b

 图2  主体为多参数综合检具和由多个手持式单参数检具组成的两种智能化检测工位

但与此同时，生产模式的多元化和制造技术及相应工艺装备的不断发展还使在线检具出现了简约化和柔性化的趋势。在一些主流发动机厂，它们的一部分职能还已被同样置于现场的坐标测量机和位于车间的生产测量室所取代。图2a所示的检具用于一条本世纪初规划、建造的曲轴线主轴颈精磨检具，它与另二台形似的、用于1、4档和2、3档连杆颈精磨工序的检具所构成的检测手段均利用动态回转测量，不但能测出尺寸参数，还能检查圆度、凸度、锥度、跳动等形位公差。在配置上，三台检具分别对应三台特定的磨床。七、八年后，同一企业又诞 生了一条新线，但在采用完全不同工艺的同时，所配置在线检具也有了很大差别，与图中a的综合性检具不同，b是由多个手持式单参数检具组成的智能化检测台。更不同于之前的是，其 服务的范围是全部主轴颈和各档连杆颈的精磨工序。这是由于新线采用了随动/跟踪磨削技术，连杆轴颈和主轴颈的精磨可在一台机床上完成的缘故。而且执行新工艺后，在柔性大大提高的同时，制造质量也获得了显著的提高，尤其是圆度等形位公差能控制在2μm范围内，较之前的4~4.5μm有明显的提升。鉴于曲轴的这项指标仍是5μm，在基本上已可以由工艺保证的状况下，新线的在线检具由原来的动态改为静态，类似原因，其他所有形位公差都不再检测，对轴颈则只需要测量一个截面，而不再是原来的三个。

3.在线检具的柔性化

图3  一种有代表性的柔性在线检具和置于现场的坐标测量机

与在线检测手段出现简约化的趋势相并行，则是在线检具的柔性化。虽然相对而言，进入生产现场的三坐标测量机是这种情况的主体，但同时，一些颇有特色的柔性化检测设备也发挥出了它们专业性强、效率高、通用性好的特点，而在企业获得了越来越多的应用。其中，相比较成本稍低的“改良”方案，乃是在原来那些传统检测工位所用检具的结构基础上，通过配置、添加若干夹具、辅助装置，从而在测量形状相似的工件(如箱体类)的某些参数(如形位公差)时，能一个顶几个。图3a则是有另一有代表性的柔性检具类型，这是一台以FARO公司出产的关节臂式测量机为主体的检测装置，适用于箱体类零件的测量，图3a中的被测件是一个发动机上的气缸盖。至于近几年来，已经被国内主流发动机生产企业所认识和接受，并配置在现场用于轴类零件、尤其是服务于车削工序后的在线检测的光学量仪，自本世纪初以来，由于已在实际应用中充分显示出其较之采取常规方法的优越性，而渐渐进入了轴类零件主流在线检具的行列。

至于那些昔日仅安放在精密测量室里的坐标测量机，已越来越多地被置于车间作为在线检测的重要手段，甚至串接于生产线中成为一个工位。这种情况在近几年的渐成趋势是与坐标测量机适用于生产现场的相关技术日臻成熟有关的，一般来讲，精测室内的仪器能保持精度，很重要的前提条件就是“恒温”，多数情况下被要求为20°C±2°C。为此，各设备厂商在已有的温度补偿技术的基础上，不断发展更有效、实用和可行的方案。由Hexagon(青岛)公司开发的机罩系统就是一例。此时，测量机被置于虽位于车间又相对隔绝的小屋机罩内。在这个“小环境”中，无论是工件进出时“窗、门”的启闭以及内部温度的设定、调节都由PLC逻辑控制，机罩内的温度梯度可以达到规定的要求。不过现今的企业多数还是采取更简单的半开放型式，这当然也与那里较好的现场环境和机器有针对性地提升了温控水平分不开的。图3b为配置在一条缸盖罩壳线边的测量机实况，选用的机型是海克斯康的Global。而在之前的老线边，配备的则是以多参数综合检具为主体的检测工位。那么，两者相比较，前者的优势体现在哪里呢?

l 由于坐标测量机的通用化、柔性化程度远高于一般的多参数综合检具，因此它们无疑更适应于当代汽车工业的多品种混线生产方式。以图3b为例，相比老线仅三种被测件，它应对的将多达八、九种。

l 检具一般只能适用某道工序，在上例中那以综合检具为主体的检测工位是用于终检的。但对类似缸盖罩壳那样的复杂零件，往往还需监控某几道中间工序，而图3b中的测量机能同时为三道工序服务。

l 坐标测量机进入车间现场的意义还在于：它将与位于生产车间的生产测量室----现代汽车发动机厂质量监控体系的另一个重要组成----相配合，为企业提供更有可靠、高效、经济的检测手段。