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技術文章

汽車曲柄銷不同硬度測試方式


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研究表明，對于在曲柄銷和軸頸進行打壓和測量壓痕，采用自動化測試方式與手動硬度測試相比，可以節(jié)省86%的時間。

同時自動化測試可以有效減少操作步驟并降低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄錯誤的風險，也會避免因不用操作者之間的人為誤差。




案例介紹


一家大型汽車制造商為了節(jié)省時間想投資使用自動化設備進行曲柄銷和軸頸硬度測試。測試速度需要提高到目前手動硬度測試的三到五倍。
他們現(xiàn)有的工藝要求每班兩名熟練操作員，每天兩班，每周七天。需要在樣品的三個指定位置進行硬度測試，其中兩個位置偏離軸線45度，另一個位置垂直于軸線。
正確測試位置至關重要，如果發(fā)生漏測會導致該批次零件生產(chǎn)停滯，直到二次檢測通過。
同樣值得關注的是，在測試過程中意外通過的問題部件，可能會導致災難性的質(zhì)量事故。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄錯誤也不容忽視，如果零件信息在數(shù)據(jù)庫中輸入錯誤，將導致該批號數(shù)據(jù)不匹配。發(fā)生這種情況時，同樣會導致零件被擱置，直到零件信息得到驗證。

另外還需要訓練有素的熟練操作員來降低測試失敗的廢樣成本。



現(xiàn)狀分析



01現(xiàn)有流程觀察分析

首先對汽車曲柄銷和軸頸上維氏硬度測試的打壓和測量時間進行評估，確定現(xiàn)有工藝的時間。
測試設備是一臺手動維氏硬度計，在測試前需要對零件進行復雜的定位夾持，后續(xù)則需要操作員手動對準、打壓和測量壓痕。
操作員以近45度方向固定樣品，以確保接近45度軸的測量值，從而加快測試過程并減少測試中的位置錯誤。
據(jù)觀察，操作員設置樣品位置的時間占比*多，占測試時間的60%；測量壓痕的時間次之，占30%；打壓的時間再次之，占10%。
每個銷和軸頸正面反面都需要測試，共計12個位置，216個壓痕。
在曲柄上指定位置打壓和測量壓痕的總分析時間為9小時，操作時間為8小時。

02改進后的流程

自動化流程測試中，使用了帶DiaMet自動化硬度測試軟件的Wilson VH3100系列維氏顯微硬度計。將零件用圖1中的虎鉗夾具夾持后放在測試平臺上，不需要調(diào)整方向。

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圖1. 固定在夾具中的曲柄銷
模板功能用于通過影像掃描創(chuàng)建待測試的零件模板，可以縮短設置打壓位置的時間。
使用模板將兩個45°角和一個垂直于外殼的打壓區(qū)域位置的設置時間減少到45秒。

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圖2. 便于定位打壓位置的跟蹤功能模板
操作者通過DiaMet軟件指定打壓位置。自動化設置、打壓和測量壓痕的所需時間分別為手動操作的10%、50%和40%。曲軸的壓痕總數(shù)平均為216個壓痕，操作員操作15分鐘，總測試時間為1.25小時。

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圖3. 自動化打壓和測量壓痕
每個程序都添加了可視化的高低閾值警告，使操作者可以快速評估零件，而不像之前那樣檢索所有曲柄銷和軸頸測試數(shù)據(jù)后才能進行確認。

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圖4. 可視化的高低閾值警告
元數(shù)據(jù)功能可以在生成報告時有效防止操作員轉(zhuǎn)錄錯誤。

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圖5. 元數(shù)據(jù)防止操作員轉(zhuǎn)錄錯誤


總結


本次針對硬度測試所需時間的研究表明，自動化硬度測試方案可以節(jié)省86%的準備時間及打壓和測量壓痕時間，同時避免了轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)中的可能產(chǎn)生的錯誤。
由于消除了操作者主觀判斷結果的不確定因素，測試的重復性也得到了提高。使用程序模板功能就不需要操作員手動對齊樣品，降低了打壓位置錯誤的風險。
在測量時可實時獲取樣品數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)疑問件，操作員可以重新檢查某個特定區(qū)域，無需把整個零件進行重新檢查。

使用元數(shù)據(jù)功能，可以進行有效提醒并解決了轉(zhuǎn)錄失誤問題。