三坐標測量機在發動機質量控制中的系統管理研究

陳詠梅++楊棟棟++李曉含++邵莉

摘 要：隨著國際國內局勢變化，國家對航空發動機制造質量及性能提出了更高的要求，要達到這些技術指標，就要具備高精度、高質量的發動機零部件。這些發動機零部件制造及裝配的高精度必然需要高精度的精密檢測，需求嚴密的質量控制。目前，國內航空發動機制造企業廣泛采用高測量精度的三坐標測量機，確保生產和裝配全過程處于質量受控狀態。三坐標測量機是一個企業質量控制水平的鮮明標志。然而目前，國內航空發動機制造企業中三坐標測量機歸屬單位不盡相同，對三坐標測量機缺乏系統管理，在保證測量方法正確性、測量結果準確性上存在風險，給產品質量檢驗留下質量隱患，同時測量效率難以保證。本文論述了對三坐標測量機系統管理方法，確保三坐標測量機處于受控狀態，保證測量結果準確性，提高測量效率，從而保證航空發動機制造質量。

關鍵詞：三坐標測量機；發動機質檢；系統管理

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

0.引言

三坐標測量機是一種基于坐標測量原理的高精度測量設備，由于其精度高、性能好、通用性強、測量范圍大，且能與柔性制造系統連接，因此有“測量中心”的稱號。通過高精度的掃描測量后可以獲得工件表面的大量點云，不僅用于測量尺寸，還可用于工件的逆向設計，重建產品模型時還可以構建特征以及還原它們之間的約束。三坐標測量機在國內外制造企業應用非常普遍。三坐標測量機是一個企業質量控制水平的鮮明標志。目前，國內航空發動機制造企業，因其產品制造質量和性能的更高要求，要求更高精度的精密檢測，需要嚴密的質量控制，廣泛采用高測量精度的三坐標測量機，確保生產和裝配全過程處于質量受控狀態。然而目前，國內航空發動機制造企業中三坐標測量機使用部門和歸口管理部門不盡相同，對三坐標測量機缺乏系統管理，在保證測量方法正確性、測量結果準確性上存在風險，給產品質量檢驗留下質量隱患，同時測量效率難以保證。

本文論述了對三坐標測量機系統管理方法，確保三坐標測量機處于受控狀態，保證測量結果準確性，提高測量效率，從而保證航空發動機制造質量。

1.三坐標測量機管理現狀分析

三坐標測量機是現代化自動測量技術的一個重要體現，可以用來測量各種復雜工件的表面形位誤差，三維空間精度可達微米級，還可方便地與數控加工中心配套使用實現自動化生產。在三坐標測量機出現之前，空間尺寸的測量主要是用高度尺、量塊和正弦規等量具在平板上測量，軸的同軸度和相互位置的測量則主要是用心軸和心棒等量具。使用這些量具勞動強度大、測量效率低且精度難以保證。因此越來越多的企業采用三坐標測量機。但目前，各航空發動機制造企業對三坐標測量機缺乏系統管理，存在著歸屬部門不統一，人員能力參差不齊，測量方法存在誤差，測量能力不足等問題。

1.1 三坐標測量機歸屬部門不統一，缺乏系統管理

目前，國內航空發動機企業均配備有三坐標測量機，少則幾臺，多則幾十臺，精度達到微米級，甚至納米級，測量范圍三維方向均可達到幾米。與所有相關發動機生產及裝配質量的工件及工序越來越多地依靠三坐測量機檢測。但目前用于零件檢測的三坐標測量機歸屬使用部門不統一，有的歸屬計量部門，有的歸屬檢驗部門，有的歸屬各生產制造部門，或者幾個部門均配備三坐標測量機，缺乏統一的系統管理。尤其是有些企業三坐標測量機歸屬生產單位，生產單位配置人員開展零件的三坐標檢測工作，出具檢測結果，提供給檢驗人員。檢驗人員依據檢測結果，填寫檢驗結論。實際上這種方式存在著檢測結果缺乏公正性的風險。同時，對三坐標測量設備缺乏牽頭管理部門，各自為政，各自管理，未能建立起系統的管理體系，從人員、設備、方法、環境等方面規范要求，統一管理，進行有效控制。

1.2 三坐標測量機人員能力參差不齊

三坐標測量機是高精度的測量設備，對人員素質要求很高。除了按工藝編制的檢測程序進行檢測外，更多的是針對不同零件選擇或確定不同的測量方法。但目前，國內航空發動機企業，人員配置不盡相同。有的單位配置高素質的大專生或本科生，有的單位按一般檢驗人員標準配置中專生甚至技校生。雖然都能夠持證上崗，但是檢測人員素質差異很大。高素質的檢測人員能夠很好地利用三坐標測量機，充分開發三坐標測量機的功能，檢測各種零件；而素質較低的人員無法滿足三坐標測量機的能力要求，測量方法出現偏差，測量結果難以保證準確性，三坐標測量機的功能沒有開發出來，檢測效率低下。

1.3 三坐標測量機測量方法不規范和測量能力不足

目前，國內航空發動機企業對三坐標測量機管理缺少規范性的標準指導現場，對同一個零件測量時，不同的檢測人員會想出很多測量方法，導致測量方法不統一。有些單位即便測量方法統一，因缺乏專業人員的指導，測量方法存在不科學、不符合零件實際情況的問題。同時，目前航空發動機各企業基本上都存在著機種多，產品復雜，科研和批產并行等情況，針對每個件號編制測量方法，工作量很大，也造成無法編制測量方法，僅靠三坐標測量機操作人員經驗和能力進行簡單編程和測量。這種測量方法容易存在測量誤差，對發動機零件放行形成質量風險。同時，各單位三坐標測量機使用不均衡，檢測能力強的單位三坐標測量機使用非常頻繁，實施兩班甚至三班倒；檢測能力差的單位三坐測量機僅能測量幾種常見零件，雖按檢測需求配備了多臺測量機，但出現空置現象。

2.三坐標測量機系統管理措施

在航空發動機制造中，嚴格的質量控制貫穿于發動機制造的全過程，每一道工序都對加工質量要求及控制技術指標有明確的規定，三坐標測量機從加工線設備驗收，小批量加工生產的每道加工尺寸，加工完成成品的工件，加工現場使用的檢具，對外購件的樣件及批量件到發動機裝配故障件，所有相關發動機生產及裝配質量的工件及工序件都要經過三坐測量機的檢測，確定工件是否合格，分不同加工及裝配階段評價工件的加工狀態。三坐標測量機在航空發動機生產的質量控制中起著重要作用，因此要對三坐標進行系統管理，提高三坐標測量機的測量準確性和測量效率。

2.1 明確三坐標測量機使用部門及管理部門

三坐標測量機作為精密的測量設備，用作產品檢驗時，提供產品符合性證據。因此應對三坐標測量機進行嚴格的系統管理。按照國家相關標準中“組織應設置能獨立行使職權的質量檢驗部門，明確規定檢驗人員的職責的權限，對檢驗人員實行統一的管理，并確保其獨立地、客觀地行使職權”要求，三坐標測量機應歸屬檢驗部門使用，使其能夠獨立行使檢驗職權，公正開展零件檢驗工作，出具客觀檢測證據，為有效識別產品符合性狀態提供可靠保障。同時，三坐標測量機作為一種測量設備，計量部門作為測量系統的牽頭管理部門，測量能力強，管理規范，應對三坐標測量機進行系統管理。

2.2 建立統一規范的管理標準體系

在三坐標測量機管理過程中，最重要的還是從管理源頭控制，制定管理標準，規范管理流程，建立統一規范的管理體系。

在人員管理方面，要明確人員崗位資格要求，明確人員培訓與技能水平要求。三坐標測量機操作人員除應具有上崗證以外，還需考取相關部門頒發的計量檢定員證。同時，還要對人員開展過關考核工作。

在設備管理方面，對三坐標測量機管理應從設備采購選型，設備的使用維護（包括中間期間核查以及使用環境條件控制），設備的維修改造等方面明確職責分工與明確方式方法，時間節點，確保各項管理措施落實到位，有據可查。

在測量方法方面，要規范測量方法，確保測量方法的一致性。在研制機種零件的測量過程中，編制工藝規程時要按要求選擇測量設備。同時，編制典型測量尺寸的測量過程規范來固化測量方法，由計量專業技術人員進行測量方法確認。在批產機種零件的測量過程中，采用數字化測量技術，由專業測量技術人員應用模型脫機編制測量程序及測量說明，從而規范測量方法及整個操作過程，減少在機編程時間，可提高檢測效率，杜絕人為誤操作的發生。

2.3 提高三坐標測量機操作人員能力

對于三坐標測量機操作人員除了上崗培訓以外，還要開展針對性培訓和過關考核工作。所謂的過關考核，就是對三坐標測量機操作人員進行理論知識和實際操作技能培訓，對操作人員進行理論知識考試和單人的實際操作考核，做到合格一個過關一個。在對過關考核過程中，需要制定完善的考核實施細則，統一考核標準，使過關考核工作具有可操作性。同時要編制三坐標測量機操作人員的理論知識培訓課程包，建立實際操作技能培訓道場，開展三坐測量機操作人員的理論和實際培訓工作。實施考培分離，編制考試試卷與開展培訓人員分開，確保考核工作的公正性。開展三坐標測量機操作人員的過關考核，確保合格一個過關一個，未能通過考試的人員進行再培訓和再考核工作，確保人人達標，合格上崗。隨著技術進步，檢測要求的變化，不斷更新課程包，開展PDCA的循環考核工作，確保操作人員持續滿足檢測要求。

2.4 開展三坐標測量機能力驗證工作

能力驗證是利用實驗室間比對確定實驗室的校準/檢測能力的活動。它是為確定某個實驗室進行某項特定標準/檢測的能力以及監控其持續能力需進行的一種實驗室間比對。其主要作用是評估實驗室勝任檢驗工作的能力，識別與實驗室相關的問題，如人員的技術素質，設備的狀態，所用耗材，環境的控制等諸多影響測試結果的因素。三坐標測量機用于產品檢驗時，出具數據證明產品符合性，為保證發動機質量起著重要作用，因此開展企業內各個三坐標測量機操作單元（即針對不同生產線配備三坐標測量機的操作單元）的能力驗證工作尤為重要。三坐標能力驗證工作可采取計量仲裁部門選取標準樣件，明確測量要求，各三坐標測量機操作單元編寫測量方法，記錄測量環境控制，明確操作人員，出具測量結果。根據各三坐標測量機操作單元的測量結果，與計量部門測量結果進行比對，從測量方法選用、測量環境控制、測量結果準確性等方面評價三坐標測量機操作單元的檢測能力。通過能力驗證工作，能夠查找出各三坐標測量機操作單元在測量方法選用合理性，測量環境控制有效性，操作人員技能上存在的問題，采取針對性措施，開展質量改進。通過不斷提高三坐標測量機的檢測能力，有效保障產品質量。

結語

三坐標測量機在航空發動機生產的質量控制中起著重要作用。在幾何量的檢測方面，尤其是高精度、多尺寸和復雜型面的檢測，三坐標測量機已成為公認主要的檢測工具，如檢測形狀復雜又多孔的機匣，殼體類零件和具有不同空間角度的彎管以及精密復雜的工藝裝備，三坐標測量機能夠為現代制造業提供保證，因為它很大程度上可以取代平面的測量工具、專用量規，三坐標同在測量幾何量尺寸時覆蓋性靈活性使其成為一個尺寸檢測的主要仲裁者。三坐標測量機除了在過程中提供精確的測量數據，同時測量機還應用于外購產品檢驗、機床的校驗、量規檢驗、加工試驗以及優化機床加工參數設置等附加性能，通過對三坐標測量機統一歸屬管理部門，加強系統管理，開展三坐標測量機操作人員的過關考核，不斷提高人員檢測能力，同時將能力驗證工作推廣至三坐標測量機的系統管理之中，不斷提高三坐標測量機的檢測能力，保證產品質量，為保障航空發動機產品質量起著至關重要的作用。三坐標測量機測量能力的提升，勢必對我國航空企業制造水平提升起到推進作用。

參考文獻

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