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[发盖hood] 缸盖阀座的在线柔性测量

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发表于 2015-7-19 09:56:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
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缸盖阀座的在线柔性测量

缸盖阀座的在线柔性测量

        随着车市竞争压力的日渐增大,汽车企业的利润空间被大大压缩。面对激烈的市场竞争,汽车企业在做好成本控制的同时,还要严格监控产品质量。发动机组成部件之一的缸盖气门阀座的测量不仅重要,而且结构复杂,本文阐述了如何利用测量机对气门阀座和导管孔进行检测。
        缸盖是发动机的重要组成部件,其加工精度直接影响着发动机的动力性能。发动机工作时,阀座承受很高的热负荷和机械负荷,要求阀座有很好的密封性和耐磨性。如果阀杆工作时中心发生偏移,除了会导致有害的热传导和阀杆及导管孔的很快磨损外,还会造成耗油量的增加。因此,对气门阀座和导管孔的加工精度提出了很高的要求,特别是对气门阀座工作锥面与导管孔相互间的跳动规定了严格的公差。由于其结构的特异性(见图1、图2),缸盖阀座的测量相对而言非常重要,而且比较复杂。
        通常,阀座导管孔检测的内容包括:导管孔直径、圆度、直线度,导管位置度,阀座圆度,阀座对导管的跳动,阀座角度、带宽度及密封性等,精度要求如表1所示。传统的测量方法是采用接触式量规、带表量规和气动检具进行测量。随着技术的发展,坐标测量机的使用范围和应用水平不断提高,专用的测量与分析软件也在实际生产中得到了迅速的发展。如今,用测量机对缸盖阀座进行测量已成为汽车企业的关注点。
        传统测量方法
        1. 接触式量规(见图3)
        (1) 测量原理:利用锥面贴合原理,在检具锥面上涂上显色剂,和座圈锥面相接触,通过接触面的形状判断加工状态。
       

缸盖阀座的在线柔性测量

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        图3  接触式量规

        (2) 优点:便宜耐用,通过接触面形状可以判断座圈泄漏(密封带是否有断层)、座圈角度和座圈圆度(是否有突跳点等)。
        (3) 缺点:无法显示数值,要求操作者经验比较丰富,通常和其他检具配合使用。
        2. 带表量规(见图4)
        (1) 测量原理:利用锥面贴合原理,测量前根据导管孔尺寸选配好对应精度的导管心轴,在检具套筒外面有硬质合金接触点,测量时旋转检具套筒,观察指针表变化数值。
       

缸盖阀座的在线柔性测量

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        图4  带表量规

        (2) 优点:便宜耐用。
        (3) 缺点:测量麻烦(选配),对操作者手法要求较高,测量精度低。
        3. 气动检具(见图5)
        (1) 在检具锥面上布有气动测头,通过电机驱动,通过计算测头的变化量,测量出跳动值。
       

缸盖阀座的在线柔性测量

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        图5  气动检具

        (2) 测量快速准确。
        (3) 成本较高。
        坐标测量机的应用
        海克斯康Global系列桥式测量机的长测针精度高,三轴同步到位性能可达到0.01mm,为宽度仅为1~2mm的阀座测量的数据采集的准确性提供了基础保障,PC-DMIS软件强大的锥面投影、过滤功能为阀座参数计算的准确性提供了全面的技术保障。
       

缸盖阀座的在线柔性测量

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        图6  测量机在线检测缸盖阀座

        1.导管孔的检测
        (1)采点原则:扫描测量,filter为15(VDI2617),3层,每层超过360点,这些参数控制圆度测量;0、90、180和270扫描直线,5~10点/mm(或更高),≥300点/线,filter为8,这些控制直线度测量;圆柱度将由以上全部点进行计算,计算出的圆柱轴线将作为阀座径向跳动的基准;两端起长度多为5mm起测。
       

缸盖阀座的在线柔性测量

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        (2)在PC-DMIS软件中实现:在导管孔上使用基本扫描圆扫描3层圆,点密度90point/mm,扫描速度5mm/s;把扫描的3个圆特征先构造成3个Feature Set;然后使用过滤方法构造成3个圆;把构造的3个圆再构造成1个圆柱;使用PC-DMIS的评价方式评价导管孔的圆柱度和位置度。
        凭借三坐标测量机的特点,该方案可适用于多品种产品的测量,具有一定的优势,如表2所示。
        2.缸盖阀座的检测(见图6)
        (1)采点原则:首先在阀座上使用基本扫描圆测量3层圆,把这3层圆构造成一个圆锥,中间一层扫描尽量扫在阀座中间位置;使用构造的圆锥作为过滤的理论值,阀座上分度圆处扫描的那层圆作为过滤对象,输入理论值进行调整过滤,将所有点沿圆锥母线方向投影,使所有扫描点处于测量的同一高度,消除机器空间定位带来的点的位置波动;把调整过滤后的特征构造成一个圆特征,也就是分度圆,按照过滤参数要求使用高斯过滤。
       

缸盖阀座的在线柔性测量

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        (2)在PC-DMIS软件中实现:
        阀座调整过滤:使用PC-DMIS软件的Adjust Filter功能,使用构造的圆锥作为Adjust Filter的理论值,阀座上分度圆处扫描的那层圆作为过滤对象,输入理论值进行调整过滤,消除机器空间定位带来的点的位置波动;把调整过滤后的特征构造成一个圆特征,也就是分度圆,使用高斯过滤。
        评价阀座的圆度与跳动:阀座的圆度主要是要求分度圆的形状,跳动是包含分度圆的形状和位置要求的公差累积。
        评价分度圆的位置度:按照分度圆的理论值指定圆的直径在圆锥上构造一个圆,然后评价位置度。缸盖阀座检测方案的比较见表3。
       

缸盖阀座的在线柔性测量

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        结语
        坐标测量机正在逐步向“车间型”发展,并在复杂零件加工的质量控制中发挥了巨大的作用,实现了对复杂机械零件的测量和空间自由曲线曲面的测量。采用测量机检测发动机缸盖气门阀座及导管孔具有如下优势:
        1.除了可实现专用检具完成的形状公差的测量外,测量机还可准确地进行所有形状和位置公差的测量,为生产线加工提供完整的分析数据;
        2.柔性好,在产品更新时,可直接使用于新产品的检测,极大地节约了项目的投资成本,缩短了项目的准备周期;
        3.测量软件模块化功能的开发和用户界面软件的应用,使得人为因素对测量结果的影响大大降低,满足大批量生产之检测需要,极大地降低了生产投入成本,提高了测量的准确性。
        质量监控日益成为发动机生产线监控的重要一环,随着测量技术的快速发展,新设备和新技术的应用不断影响着汽车企业测量与评价工件的方法。三坐标测量机的在线应用在确保精度指标的同时,更加强调速度、柔性、数据处理和适应现场的能力,其使用范围也越来越广阔。
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