張旭東 孫奇 張娟

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)連桿尺寸精度高、形位公差多，傳統(tǒng)的檢測方法需要多種檢測工具測量。為了解決此問題，設(shè)計(jì)并制造了一套發(fā)動(dòng)機(jī)連桿檢測裝置，通過該裝置可以實(shí)現(xiàn)快速檢測發(fā)動(dòng)機(jī)連桿尺寸，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析功能。

Abstract： The engine connecting rod has high dimensional accuracy and many form and position tolerances，Traditional detection methods need a variety of detection tools.In order to solve this problem， a set of engine connecting rod detection device is designed and manufactured，Through this device， the size of engine connecting rod can be detected quickly and the function of data analysis can be realized.

關(guān)鍵詞：連桿;發(fā)動(dòng)機(jī);檢測

Key words： connecting rod;engine;detection

中圖分類號(hào)：V263.42? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）20-0137-02

0? 引言

無人機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)連桿相對(duì)一般地面用發(fā)動(dòng)機(jī)在強(qiáng)度、精度、尺寸一致性、重量、可靠性等諸多方面有更高的要求。傳統(tǒng)檢測與控制方法中對(duì)連桿孔的尺寸公差、形位公差、位置公差[1，2]分別用多種通用量具或多個(gè)檢測工裝進(jìn)行測量[3]，過程復(fù)雜，周期長、工作效率低。已有的一些采用相對(duì)測量方式的檢測裝置，由于只提供了工具末端，檢測結(jié)果只能由人工判斷出圓度、同軸度和圓孔的垂直度各個(gè)獨(dú)立的單項(xiàng)值是否落在公差帶范圍內(nèi)，雖集成了圓度、同軸度和垂直度規(guī)的功能，但不能檢測出具體數(shù)值。同時(shí)也不能檢測各個(gè)孔具體直徑、兩個(gè)圓孔中心距和兩個(gè)圓孔平行度等重要數(shù)據(jù)。而且檢測結(jié)果不能有效的進(jìn)行閉環(huán)回饋指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)制造過程的改進(jìn)與提高。

為了克服現(xiàn)有檢測工作存在的上述技術(shù)問題，采用自動(dòng)測量多個(gè)尺寸方式[4]，設(shè)計(jì)一種小型無人機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)連桿檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)[5]。該系統(tǒng)采用自動(dòng)機(jī)械定位與壓緊方式，利用多個(gè)觸電側(cè)頭采集數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算出所需的測量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[6]。

1? 檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

整套檢測裝置和數(shù)據(jù)分析功能模塊包括控制和數(shù)據(jù)處理單元[7]、機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元[8-10]、測量及數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)顯示單元?？删幊炭刂破魍ㄟ^電磁閥控制氣缸運(yùn)動(dòng)，測量基塊上設(shè)有多組電感傳感器測頭，電感側(cè)頭采集檢測數(shù)據(jù)，并傳輸給可編程控制器處理，檢測結(jié)果通過觸摸屏顯示器顯示。整套檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)原理，小型無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿綜合檢測與工藝分析系統(tǒng)由基座1、平臺(tái)2、定位塊3、大柱體4、上壓緊塊5、支架6、上氣缸7、托板8、小柱體9、電感傳感器10、觸點(diǎn)測頭11、檢測按鈕12、校對(duì)按鈕13、下氣缸14、計(jì)算機(jī)、顯示器、信號(hào)采集模塊和標(biāo)準(zhǔn)件組成，如圖2所示。

基座1為各部件提供支撐。平臺(tái)2安裝在基座1上，平臺(tái)2上部以中心垂線兩側(cè)分別設(shè)置有大沉孔和小沉孔，大柱體4與定位塊3配合緊固在平臺(tái)2上大沉孔中，小柱體9固定在平臺(tái)2上小沉孔中。大柱體中軸線和小柱體中軸線與平臺(tái)中心垂線位于平臺(tái)中軸線上。大柱體4和小柱體9上開有安裝孔，多個(gè)電感傳感器10分別嵌入在大柱體4和小柱體9的安裝孔內(nèi)，電感傳感器10端部裝有觸點(diǎn)測頭11，觸點(diǎn)測頭11與被測工件的檢測點(diǎn)接觸。

大柱體4和小柱體9上分別加工有八個(gè)安裝孔，十六個(gè)電感傳感器10分別安裝在大柱體4、小柱體9上的安裝孔中;電感傳感器10端部分別裝有觸點(diǎn)測頭11，觸點(diǎn)測頭11直接接觸被測工件的檢測點(diǎn)。

支架6垂直安裝在基座1上位于平臺(tái)2后側(cè)，支架中軸線與大柱體中軸線位于同一垂直平面內(nèi)。上氣缸7固定在支架6上端部，上壓緊塊5與上氣缸活塞桿連接，上壓緊塊5位于大柱體4上方，上壓緊塊5用于壓緊被測工件。托板8為長方形，托板兩端開有U形凹槽，且托板兩端U形凹槽寬度分別大于大柱體4直徑和小柱體9直徑。托板8與下氣缸活塞桿連接，托板8用于帶動(dòng)被測工件進(jìn)入或脫離檢測工位。下氣缸14固定在基座1內(nèi);檢測按鈕12和校對(duì)按鈕13分別安裝在基座1上位于平臺(tái)2側(cè)端部，并通過連線與計(jì)算機(jī)連接。

標(biāo)準(zhǔn)件為獨(dú)立元件（圖3），用于每班次校對(duì)清零位。

2? 檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的操作

檢測時(shí)，首先放入標(biāo)準(zhǔn)件，按下校對(duì)按鈕13，自動(dòng)完成當(dāng)前班次的零位標(biāo)定，消除系統(tǒng)漂移誤差。將被測工件放置在托板8上，按啟檢測按鈕12，托板8在下氣缸14帶動(dòng)下自動(dòng)下降使托板8上被測工件依靠自重在大柱體4和小柱體9的導(dǎo)引下自動(dòng)進(jìn)入測量工位，上氣缸7推動(dòng)上壓緊塊5下降壓緊被測工件進(jìn)行定位。

上氣缸7和下氣缸14通過與計(jì)算機(jī)連接的電磁閥控制，信號(hào)采集模塊安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)并通過連線與電感傳感器10連接，信號(hào)采集模塊通過多個(gè)觸點(diǎn)測頭11同時(shí)采集數(shù)據(jù)并將采樣值傳輸給計(jì)算機(jī)處理，在顯示器上顯示連桿大端孔和小端孔的尺寸精度、圓柱度、平行度、垂直度和兩個(gè)端孔的中心距測量的數(shù)值和公差帶偏離值，給出是否合格結(jié)論。同時(shí)，電磁閥控制上氣缸7拉動(dòng)上壓緊塊5抬起，下氣缸14推動(dòng)托板8上升將被測工件送離檢測工位，操作人員取走工件。

計(jì)算機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差S、工序能力指數(shù)Cp值，工序能力指數(shù)偏差CpK值，繪制X-R曲線，操作人員依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)后續(xù)加工給出數(shù)據(jù)修正，形成閉環(huán)檢測過程。

3? 檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

按照上述設(shè)計(jì)方案，制造出了無人機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)連桿檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)（圖4），在系統(tǒng)上進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的檢測與數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)連桿一次裝夾，檢測多個(gè)數(shù)據(jù)并將結(jié)果進(jìn)行處理的功能。

4? 結(jié)論

無人機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)連桿檢測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，具備對(duì)公差帶進(jìn)行調(diào)整或修改而不需加工標(biāo)準(zhǔn)件，以及在標(biāo)準(zhǔn)件校對(duì)時(shí)設(shè)置相對(duì)零位和絕對(duì)零位功能。一次裝夾同時(shí)完成了連桿大端孔和小端孔的尺寸精度、兩個(gè)端孔的圓柱度、平行度、同軸度、垂直度及兩個(gè)端孔的中心距的自動(dòng)檢測與合格與否的判定，得出合格與否的判定，給出各個(gè)被測要素的具體數(shù)值，并對(duì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行SPC統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差S、工序能力指數(shù)Cp值，工序能力指數(shù)偏差CpK值以及繪制X-R曲線，對(duì)后續(xù)加工給出指導(dǎo)和數(shù)據(jù)修正，形成閉環(huán)檢測過程。而且采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理和自動(dòng)裝夾工件定位，減少了人工操作和判定隨機(jī)誤差及人為失誤，并且工作效率高。數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄、跟蹤以及統(tǒng)計(jì)分析功能解決質(zhì)量控制分析問題，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)連桿綜合檢測與工藝分析數(shù)字化，檢測過程便捷。

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