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汽车行业的硬度在线自动检测系统
2018-11-19 18:58:47· 来源：沈阳天星试验仪器有限公司 作者：张凤林，高级工程师
国内的汽车整车及零部件行业是在各工业领域中自动化程度最高的。鉴于汽车行业越来越激烈的市场竞争，主机厂对零部件的产品质量要求越来越高，而单件产品的利润却
国内的汽车整车及零部件行业是在各工业领域中自动化程度最高的。鉴于汽车行业越来越激烈的市场竞争，主机厂对零部件的产品质量要求越来越高，而单件产品的利润却越来越低。只有实现自动化生产，减员增效，实现更高的产量、更稳定的产品质量和更低的人员成本，才能在竞争中立于不败之地。正因为如此，“智能制造”“减员增效”“机器换人”等理念在汽车零部件行业深入人心，在新上项目中大量采用全自动化生产线，数字化工厂层出不穷。
生产过程，装配过程，以及磁粉探伤、超声波探伤等检测过程都可以实现自动化，但是硬度检测过程的自动化还远远没有实现。为了保证硬度这一关键质量指标得到可靠控制，非常需要在生产过程中对产品硬度进行在线的自动检测，但是由于一直以来国内硬度检测技术的相对落后，硬度计生产企业的制造技术还停留在台式机阶段。因此，汽车零部件产品的硬度在线检测尚处于起步阶段。
硬度在线自动检测系统
目前，汽车零部件硬度在线检验技术已经取得了突破性进展。由中国某公司设计制造的国内汽车零部件行业第一套硬度在线自动检测系统已经开始应用。还有一些针对不同产品的项目正在实施，一些设计方案正在推进中。为广东某铸锻公司设计制造的一套汽车刹车鼓硬度在线自动检测系统如图1所示。
图1 TXZX-3000sc型汽车刹车鼓硬度在线检测系统
测试工件是大型载重汽车刹车鼓，材料HT250灰铸铁，直径范围300~500 mm，高度范围300~500mm，同批工件高度偏差≤2mm，硬度合格范围195~210HBW。用户的设计要求如下：采用29 400 N(3000kgf)试验力、10mm球压头检测布氏硬度，测试精度符合GB/T 231.2－2012的规定；实现全自动检测，无人工干预；为避免工件变形，夹具应直接支撑测试面的下方；可自动识别工件型号及表面位置；打磨深度0~2mm，可设定；磨屑自动收集；带合格判定功能；不合格件声光报警；检测节拍≤200s/件；每天检测结束后输出统计报表。
系统由底台、台车、门架、硬度测量头、压痕测量头、打磨装置、吸屑装置、工件识别装置、运动驱动装置、控制柜等组成。
系统工作过程如下：
1、桁架机器手将工件运来，放到台车中央的夹具上；
2、夹具动作，撑紧工件；
3、工件移动到识别装置下方，识别工件型号及表面位置；
4、工件移动到打磨装置下方，在工件表面打磨出一个测试面，吸屑装置将磨屑吸走；
5、工件移动到硬度测量头下方，压出一个布氏硬度压痕；
6、工件移动到压痕测量装置下方，测量压痕直径，显示器显示出硬度值；
7、工件移动到上、下料位置，夹具释放工件；
8、桁架机器手取走工件，放回到传送带上，一次测试结束。
系统主要装置的工作细节如图2所示。
图2 系统的工作细节
本检测系统是自主创新产品，首次在刹车鼓上实现了硬度在线自动检测，国内外尚无先例。
系统还具有如下特点：
1、测试结果准确可靠，测试精度符合GB/T 231.2－2012的规定，测试值可溯源到国家基准；
2、检测效率高，无人工岗，实现了“减员增效”“机器换人”；
3、可远程通信，向信息中心传送数据，接受远程控制；
4、可按日、批或型号统计测试结果，输出检验报告，检验报告可随货提供给客户。
本检测系统已于2017年4月投入使用，截至目前已顺利运行18个月，运行效果良好，得到了用户的高度评价。
本检测系统具有很高的推广价值，除可用于刹车鼓硬度在线自动检测外，稍做改进还可用于铝合金轮毂硬度的在线自动检测。
结束语
国内的现场及在线硬度检测技术已经取得了长足进步。适于在车间检测批量零件的快速硬度计，特别是测深法快速布氏硬度计产品已趋于成熟，检测效率大大提高。汽车零部件的专用硬度计已经开始出现，一些特殊零部件的现场快速硬度检测问题已经得到解决，并且还可利用其核心技术实现相应零件的在线检测。汽车零部件硬度在线检测技术已取得重要进展，国内第一套应用于汽车零部件产品的硬度在线自动检测系统已经正常运行。
选自：《理化检验—物理分册》 Vol.54 2018.10
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