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汽車系畢業(yè)論文|現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車零部件檢測中的應(yīng)用
摘要：通過對現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車零部件檢測領(lǐng)域的應(yīng)用的具體闡述和總結(jié)，進(jìn)一步提高檢測技術(shù)水平。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代電子技術(shù) 檢測 顯示智能化 力的測量 形位公差
中國一汽的汽車生產(chǎn)，經(jīng)歷了五十個春秋，在這五十年的歷程中，經(jīng)受了由卡車到轎車；由單一產(chǎn)品到多元化產(chǎn)品；由手工制作到年產(chǎn)一百萬輛的歷練，發(fā)生了重大的轉(zhuǎn)變。而汽車零部件質(zhì)量的檢測，伴隨著汽車生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，也日益重要。隨著科學(xué)的日新月異，檢測技術(shù)得到了長足的進(jìn)步。
現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車零部件檢測領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的成果。主要在顯示智能化、力的測量、形位公差的測量、軸/孔尺寸的高精度測量等方面：
1 顯示智能化
汽車零部件在生產(chǎn)過程中的檢測，是保證質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。測量技術(shù)的提高，是加工精度提高的前提條件。通常測量精度應(yīng)高于加工精度一個數(shù)量級。
汽車零部件在生產(chǎn)過程中的檢測，就是對工件是否合格的判定。只有合格，才可以進(jìn)入下一道工序，最終安裝在整車上。對檢測結(jié)果的顯示方式，通常有兩種方式：
�。�1） 界限顯示：通過控制加工公差的上限和下限，當(dāng)工件在這一區(qū)間內(nèi)，合格，落在區(qū)間外，則超差，不合格。優(yōu)點(diǎn)是使用方便，具體應(yīng)用如：塞規(guī)、卡規(guī)、水柱式量儀、電子柱量儀等。
（2） 讀數(shù)顯示：通過使用百分表（或千分表）對工件測量，讀出數(shù)值，在要求的公差范圍，為合格，否則即為不合格。優(yōu)點(diǎn)是測量準(zhǔn)確。有兩類不同的使用場合：直接讀數(shù)法——應(yīng)用于尺寸的測量（有校準(zhǔn)件）；間接讀數(shù)法——需要讀取最大值（或最小值），并對讀數(shù)進(jìn)行簡單計算，應(yīng)用在平面度、垂直度、同軸度、對稱度、跳動等方面測量。
通過應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)，在汽車零部件檢測領(lǐng)域，引入傳感器技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，實現(xiàn)了顯示智能化。它綜合了前述兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，使測量更準(zhǔn)確、更方便。應(yīng)用范圍更廣泛。
車輪輪輻、輪輞測量跳動的檢具，傳統(tǒng)上采用指針式粗測表來顯示數(shù)值，由于每種產(chǎn)品檢測多個跳動值，操作者要記住每塊表變化的最大值，非常不方便，不同的操作者也容易產(chǎn)生不同的測量結(jié)果，這對用戶控制產(chǎn)品質(zhì)量造成一定的難度，也影響到整車質(zhì)量。
通過對上述問題進(jìn)行分析、調(diào)研并與用戶探討，最后確定采用智能化顯示來改善傳統(tǒng)檢具的不足，具體方案是通過電子部件將產(chǎn)品轉(zhuǎn)動一周變化的最大值記錄下來，并通過數(shù)顯裝置將其顯示出來。對一個產(chǎn)品的多個檢測項目可以通過一塊顯示面板來實現(xiàn)，給使用者帶來極大方便。另外，在測量上采用了傳感器，提高了測量準(zhǔn)確性。
在為車輪廠設(shè)計6.00G-16 輪輞與輪輻總成跳動檢具時，我們根據(jù)上述方案，設(shè)計完成了兩套機(jī)電檢測量儀。該量儀的顯示裝置均采用工裝公司自行研制的TD 型跳動測量儀（見下圖），它通過傳感器與機(jī)械裝置相連，用數(shù)字形式反映產(chǎn)品公差，同時對產(chǎn)品是否合格用紅綠燈顯示來提示用戶，既方便又提高了準(zhǔn)確性。解決了困擾質(zhì)量的這一難題。
TD 型跳動測量儀是由我公司研制的，實現(xiàn)自動測量的電子檢測儀器。可配合不同檢驗夾具使用，檢測軸類零件的徑向、端面跳動。能同時測量1——4 個參數(shù)，可預(yù)置公差，有合格狀態(tài)顯示。另外，它的設(shè)計原理可以適用于其他以讀數(shù)差為顯示結(jié)果的形位公差的檢測。
顯示智能化測量是檢具向電子化發(fā)展邁出的關(guān)鍵一步，并且這種智能化顯示使測量更加方便可靠，對于一些測量參數(shù)多，精度要求高的產(chǎn)品尤為適用。顯示智能化測量不僅廣泛適用各類檢具，同時，為發(fā)展自動化檢具、乃至智能化檢具，打好基礎(chǔ)。
2 力的測量
關(guān)于力的測量是在汽車零部件檢測領(lǐng)域一次突破性的應(yīng)用。
遮陽板總成撕開力的檢測，通常不在檢測設(shè)計范圍內(nèi)，因而一直未進(jìn)行檢驗。如果采用機(jī)械式的測量方案，即：將制件定位，用彈簧秤或加掛砝碼的機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)測量。這樣，得到的結(jié)果，只是近似值，不準(zhǔn)確，而且效率低，不能滿足生產(chǎn)及用戶需求。經(jīng)過研討，確立了機(jī)電結(jié)合的設(shè)計方案。
為一汽減振器廠設(shè)計的遮陽板總成撕開力的電子數(shù)顯檢測儀（見圖），實現(xiàn)了力的精確測量，并能實現(xiàn)測量全過程實時監(jiān)測和最大值保持兩種功能，使檢驗工裝智能化、先進(jìn)化。
在設(shè)計中，機(jī)械部分采用目前檢測方面最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，如：THK 直線軸承滑板、滾珠滑板、絲杠傳動等。電氣部分主要應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)，實現(xiàn)了智能化檢測，讀數(shù)為數(shù)顯形式，并用紅綠燈顯示產(chǎn)品是否合格。這種檢測手段工人師傅們使用方便，操作簡單，能大大地提高工作效率。對多個品種產(chǎn)品的檢測項目可以通過一臺檢測儀來實現(xiàn)，給使用者帶來極大方便。
3 形位公差的測量
在形位公差的測量上，也取得了較為滿意的效果。主要是測跳動和測平面度兩個方面。測跳動——輪輞與輪輻總成跳動電檢測量儀；測平面度——后蓋-變速器/中間軸-變速器/側(cè)蓋-倒檔孔平面度數(shù)顯檢測儀、從動錐齒輪平面度電子數(shù)顯檢測儀。
為一汽熱處理廠設(shè)計的多品種從動錐齒輪平面度的電子數(shù)顯檢測儀（見下圖），實現(xiàn)了多種產(chǎn)品多工序平面度的精確測量，測量半自動化，降低勞動強(qiáng)度，提高檢測效率，使檢驗工裝智能化、先進(jìn)化。熱處理檢測從動錐齒輪平面度采用兩種方式： ①采用滑尺法，需重復(fù)測量很多次；②采用塞尺法，塞周邊。兩種方法由于都重復(fù)測量，效率低，不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍需求。另外，現(xiàn)場采用噴丸的工藝去應(yīng)力，粉塵較多，經(jīng)常附著在工件表面；其中一道工序檢驗時，制件剛淬火完畢，制件表面掛滿淬火油，而且，溫度很高，如果等溫度冷卻后，油又會粘在工件表面。由于這些惡劣的環(huán)境因素，對檢測過程的要求，也將更加嚴(yán)格。經(jīng)過研討，確立了機(jī)電結(jié)合的設(shè)計方案。
在設(shè)計中，機(jī)械部分采用目前檢測方面新研發(fā)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，如：檢測儀采用了回轉(zhuǎn)運(yùn)動、重力平衡、多產(chǎn)品快換等機(jī)構(gòu)；增加了防塵、防油、隔熱等功能：將運(yùn)動部件安裝在封閉的箱體內(nèi)，減少粉塵的影響；設(shè)計了特殊的雨傘式結(jié)構(gòu)，防止油的滲漏，添加了排油槽；設(shè)計了靈活的傳遞杠桿，避免了高溫對傳感器的影響。電氣方面應(yīng)用了傳感器技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，采用12 個傳感器，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)重復(fù)采集、運(yùn)算，保證了測量結(jié)果的正確性，自動打印測量結(jié)果，滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，提高生產(chǎn)效率。這種檢測手段工人師傅們使用方便，操作簡單，能大大地提高工作效率。對多個品種產(chǎn)品的檢測項目可以通過一臺檢測儀來實現(xiàn)，給使用者帶來極大方便。
4 軸/孔尺寸的高精度測量
專門用于測量高精度汽車零部件軸徑和孔徑的數(shù)顯便攜式電子卡規(guī)和電子塞規(guī)。它的液晶數(shù)顯表頭采用3 位半數(shù)字顯示，數(shù)字讀取精度在0.001mm,實際重復(fù)測量精度在0.001mm,完全可以適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的最高測量要求。電子卡規(guī)和電子塞規(guī)在實際測量前，需用標(biāo)定實際值的校準(zhǔn)件進(jìn)行比較校準(zhǔn)。汽車零部件軸徑和孔徑的測量現(xiàn)狀及測量，現(xiàn)在在現(xiàn)場普遍采用的軸徑和孔徑的測量方法有這樣幾種：卡規(guī)、塞規(guī)測量，這種測量方法應(yīng)用最廣，時間最長；各類氣動測量，應(yīng)用比較普遍，尤其是水柱式量儀是我們公司李學(xué)授發(fā)明的，一段時間以來，在高精度軸徑和孔徑的測量中起到了很重要的作用；電子柱量儀測量軸徑是20 世紀(jì)90 年代初發(fā)展起來的一種測量方法，由于引入了電子信號測量的量化才真正開始；氣轉(zhuǎn)電的測量則把氣與電的優(yōu)勢充分結(jié)合起來，是新型測量技術(shù)應(yīng)用的具體體現(xiàn)。
卡規(guī)、塞規(guī)測量的最大優(yōu)點(diǎn)是使用方便，對生產(chǎn)現(xiàn)場沒有任何要求，單件成本確實很低，但對于高精度軸徑和孔徑，磨損也很快。它的最大缺點(diǎn)是對于高精度軸徑和孔徑測量的可信度太差，在國外，高精度軸徑和孔徑早已不采用這種測量方式。
浮標(biāo)量儀和水柱式量儀的測量精度可以滿足現(xiàn)場實際需要，但也只能作為產(chǎn)品判定合格與否的一種測量手段，而且，量儀調(diào)整困難，易受氣源干擾，對現(xiàn)場條件要求較高。
電子柱測量的最大優(yōu)點(diǎn)是提供了可以量化的刻度，根據(jù)放大倍率的不同，每一個刻度所代表的精度指標(biāo)不同，它的最大缺點(diǎn)是需要使用電源，而且由于使用筆式傳感器，調(diào)整困難，機(jī)械結(jié)構(gòu)受限制。它的典型應(yīng)用是發(fā)動機(jī)活塞裙部分組，效果不錯。
用氣轉(zhuǎn)電量儀進(jìn)行測量對于高精度軸徑和孔徑，尤其是小孔徑或粗糙度較好的零件比較實用。它同樣可以提供量化的刻度，測量精度可以達(dá)到很高。它的缺點(diǎn)是使用中現(xiàn)場需要提供氣源和電源，不方便。
我們研制開發(fā)的新產(chǎn)品——電子卡規(guī)和電子塞規(guī)。它的表頭采用數(shù)字顯示，重復(fù)測量精度基本可以達(dá)到0.001mm,電子卡規(guī)的測頭采用陶瓷合金；電子塞規(guī)的測頭采用硬質(zhì)合金。電源采用兩節(jié)9V 電池供電，電池的使用壽命可以達(dá)到3 個月。電子卡規(guī)的機(jī)械疲勞實驗做到26 萬次以上仍可正常使用，電子塞規(guī)測頭的測力只有5N,且可以調(diào)整。電子卡規(guī)和電子塞規(guī)整體的使用壽命在正常情況下，可以達(dá)到5 年。由于采用便攜式的設(shè)計，對現(xiàn)場沒有使用要求，可以隨時隨地進(jìn)行測量，具有其他測量方式無法比擬的的方便性。
5 總結(jié)
綜上所述，應(yīng)用了現(xiàn)代電子技術(shù)，檢驗工裝實現(xiàn)了與現(xiàn)代化的生產(chǎn)的匹配，有效地保證了汽車零部件的質(zhì)量。通過多年的推廣和應(yīng)用，在實際生產(chǎn)過程中，直接保證了產(chǎn)品質(zhì)量乃至整車質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期的效果，受到用戶的好評。
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