基于氣密檢測(cè)的工件防錯(cuò)

房東 李攀

摘 要：在零件加工過程中，存在裝夾狀態(tài)不合格（定位面夾雜鐵屑）、漏裝夾等影響因素，偶爾導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸超差，甚至撞刀事故。改造后的加工中心設(shè)備，通過氣密檢測(cè)信號(hào)與機(jī)床互聯(lián)確認(rèn)零件裝夾狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)裝夾過程設(shè)備防錯(cuò)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程安全性。

關(guān)鍵詞：加工中心;裝夾;氣密檢測(cè);信號(hào);防錯(cuò)

一、問題描述

目前機(jī)加工零件裝夾狀態(tài)靠操作工確認(rèn)，偶發(fā)夾具定位面夾雜鐵屑、甚至漏裝夾，導(dǎo)致零件報(bào)廢甚至機(jī)床損壞。現(xiàn)擬改造機(jī)床夾具，通過氣密檢測(cè)確認(rèn)工件裝夾狀態(tài)，氣密信號(hào)與機(jī)床互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)裝夾過程的設(shè)備防錯(cuò)，提升零件加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由漏裝夾導(dǎo)致的工件、刀具、機(jī)床損壞頻率會(huì)降低，由夾具定位面夾雜鐵屑導(dǎo)致的零件尺寸超差頻率也會(huì)降低。

二、原因分析

雖然作業(yè)指導(dǎo)書上有要求：裝夾完工件須要檢查液壓夾具的壓力表示數(shù)是否在要求范圍內(nèi)，但是在執(zhí)行過程中不可能做到100%受控，操作者粗心就會(huì)引起撞刀事故。而細(xì)碎的鐵屑，即使操作者認(rèn)真清理，也難免有漏網(wǎng)之魚，導(dǎo)致零件的質(zhì)量下降。

三、預(yù)防方法

通過升級(jí)硬件并完善作業(yè)流程，是對(duì)工件裝夾過程進(jìn)行防錯(cuò)的有效方法。在POKA YOKE防錯(cuò)的方法和原則中，我們采用“失效-安全裝置（Fail-safe devices）”中的——互鎖順序（Interlooking sequences）防錯(cuò)方法：保證在前一個(gè)操作順利完成前，下一個(gè)操作不能開始。

把氣密儀的輸出信號(hào)與機(jī)床交換工作臺(tái)的動(dòng)作信號(hào)關(guān)聯(lián)，只有氣密儀輸出氣密合格的結(jié)果，機(jī)床交換工作臺(tái)的準(zhǔn)備就緒按鈕才能通電工作，完成工作臺(tái)交換;如果氣密儀輸出不合格的結(jié)果，或者未檢測(cè)到氣密儀的信號(hào)輸出，則機(jī)床交換工作臺(tái)的準(zhǔn)備就緒按鈕不能通電工作，不能完成工作臺(tái)交換。

而氣密儀輸出合格結(jié)果的充分條件有兩個(gè)：①工件裝夾完成后，液壓夾具提供壓緊力后;②夾具定位面與工件之間沒有大縫隙。此二者若有其一不滿足，則氣密儀輸出不合格信號(hào)，工作臺(tái)不能交換。至此，我們便實(shí)現(xiàn)了互鎖防錯(cuò)過程。

四、氣密檢測(cè)工作原理

本次改進(jìn)所使用的氣密儀是從德國(guó)的LTC-101R，目前采用直壓型氣密儀檢測(cè)操作過程：對(duì)被測(cè)容腔在一定壓力條件下（具體壓力參數(shù)由生產(chǎn)線檢測(cè)工藝規(guī)程決定）進(jìn)行充氣、保持一定時(shí)間后，切斷被測(cè)工件和氣源的聯(lián)系并記錄下此時(shí)的壓力示值，經(jīng)過一定時(shí)間（數(shù)秒）后，再次讀取壓力示值并和前次記錄的壓力示值進(jìn)行比較。若被測(cè)容腔有泄漏，則兩次壓力示值有一個(gè)差值。此差值大小反映工件在檢測(cè)時(shí)間周期內(nèi)的泄漏狀態(tài)，差值越大表示工件泄漏越嚴(yán)重。只要此差值在允許范圍內(nèi)，即可認(rèn)為被測(cè)工件合格。反之，為不合格。

在參數(shù)確定之前，把氣壓值盡量調(diào)大來提高氣密檢測(cè)的準(zhǔn)確性，由于該空腔不同于完全密閉的空腔，總是會(huì)有氣體泄漏，做了多次試驗(yàn)，確定了輸入壓力。

五、實(shí)施過程

（1）整體布局

（2）氣檢定位塊

根據(jù)氣密檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，定位塊上的氣孔直徑為φ1，連接氣管接頭的螺紋為NPT 1/8螺紋。為了使熱處理之后的定位塊不出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象，其材料選用了20Cr。

（3）夾具和氣密儀安裝調(diào)試

①用新定位塊替換舊定位塊，千分表找平夾具定位面，通過墊銅皮或者用銑刀走一圈夾具定位面的方法使夾具定位面符合要求;

②把氣管截成需要的尺寸，插入氣管接頭連接各個(gè)定位塊，連接快插接頭（公接頭）并將其固定在夾具上;

③母接頭通過氣管連接到氣密儀壓力輸出端;

⑤進(jìn)行試驗(yàn)，先堵住全部氣孔，確定無泄漏后，再裝夾零件進(jìn)行試驗(yàn)，將氣密儀參數(shù)調(diào)整到一個(gè)合適的范圍。

（4）調(diào)整氣密儀參數(shù)

通過多次試驗(yàn)，可以找到符合現(xiàn)場(chǎng)操作要求的參數(shù)，具體參數(shù)和氣密儀型號(hào)、工件材料、工件表面粗糙度相關(guān)。參數(shù)包含：1）充氣時(shí)間;2）穩(wěn)壓時(shí)間;3）測(cè)量時(shí)間;4）排氣時(shí)間;5）測(cè)試壓力;6）最大測(cè)試壓力;7）最小測(cè)試壓力;8）壓差下限;9）壓差上限;10）補(bǔ)償值;11）空腔容積;12）測(cè)試類型。

（6）將氣密檢測(cè)信號(hào)與機(jī)床工作臺(tái)交換信號(hào)關(guān)聯(lián)以實(shí)現(xiàn)互鎖防錯(cuò)

經(jīng)過線路改造可實(shí)現(xiàn)該功能。若氣密儀顯示檢測(cè)結(jié)果OK，信號(hào)傳遞到機(jī)床后，工作臺(tái)交換按鈕可以通電;若顯示NOK，則工作臺(tái)交換按鈕斷電，工作臺(tái)不能交換。

六、總結(jié)

在項(xiàng)目的實(shí)際的操作過程中，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)與不足：

（1）由于工件的表面相對(duì)粗糙，與夾具表面的密封性不會(huì)太好，使用過大的檢測(cè)壓力很容易發(fā)生大漏;

（2）夾具空腔容積小，充氣時(shí)間不需要太長(zhǎng)，以保證不影響生產(chǎn)節(jié)拍為宜。

（3）影響檢測(cè)結(jié)果的兩個(gè)主要因素是穩(wěn)壓時(shí)間和測(cè)量時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)，越能反映真實(shí)情況，舉個(gè)反例，若把測(cè)量時(shí)間改為1秒，那么即使發(fā)生較大泄漏，也會(huì)因?yàn)槎虝r(shí)間內(nèi)泄漏量太小而判定合格。

（4）改造后的加工中心設(shè)備，通過氣密檢測(cè)信號(hào)與機(jī)床互聯(lián)確認(rèn)零件裝夾狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)裝夾過程設(shè)備防錯(cuò)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程安全性。