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        一種加工中心換型防錯裝置

        2022-11-22 07:23:46張懷文陸郁胡蓉葉子健許雷明
        時代汽車 2022年22期
        關鍵詞:信號

        張懷文 陸郁 胡蓉 葉子健 許雷明

        上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司 發(fā)動機工廠 重慶市 401135

        1 引言

        汽車制造企業(yè)根據(jù)發(fā)動機排量和機型不同,設計多種型號的曲軸產品。不同曲軸型號尺寸存在差異。當型號切換時,部分機床夾具不能完全兼容換型前后兩種型號,需要更換夾具硬件(如卡爪、支撐、壓頭等)來保證工件被完全夾緊,此過程叫做夾具換型。本文分析了夾具換型時硬件使用錯誤可能造成的影響,以及一種利用光電傳感器信號數(shù)據(jù)和邏輯程序判斷換型硬件是否存在使用錯誤的防錯裝置。

        2 曲軸型號介紹

        我司發(fā)動機工廠主要生產兩種曲軸型號:型號A和型號B。型號A總長為444.46mm,適配排量1.5L自然吸氣發(fā)動機;型號B總長為410.4mm,適配排量1.2L自然吸氣發(fā)動機(見圖1)。

        圖1 曲軸型號介紹

        兩種型號總長相差34.06mm,當把兩種型號按軸向定位基準對齊擺放在一起時,可以看到各軸頸的軸向位置存在明顯差異(特別是距離基準較遠的軸頸)。

        兩種型號曲軸的主軸頸直徑相同,但由于排量不同,兩種型號的曲拐半徑和連桿頸直徑有較大差異。

        3 曲軸線OP10(工序1)夾具及換型零件介紹

        為了分析換型零件使用錯誤會造成的影響,我們以曲軸線OP10工位為例進行演示,接下來我們先介紹該工位夾具及換型零件。

        OP10夾具使用兩個卡爪分別夾緊第一主軸頸(A1)和第五主軸頸(A5)限制徑向位移,使用一個卡爪夾緊第一連桿頸(P1)限制角向位移,使用分中限制軸向位移(見圖2、3),至此,曲軸的6個自由度都被完全約束。

        圖2 夾具夾緊示意圖

        圖3 夾具三維圖

        OP10夾具夾緊A1/A5/P1軸頸,為最邊緣軸頸,兩種機型軸向位置差異大,卡爪無法完全兼容兩種機型加工,故夾具換型時需要更換A1/A5/P1卡爪(詳見圖4,型號A曲軸對應卡爪A,型號B曲軸對應卡爪B)。

        4 換型零件使用錯誤影響分析

        型號A曲軸使用銑刀T01加工法蘭端面,型號B曲軸使用銑刀T02加工法蘭端面。

        由圖4可知,型號A/B曲軸使用對應卡爪時,刀具不會與卡爪干涉,可正常加工;但當型號B曲軸使用卡爪A時,卡爪A會夾緊到錯誤的位置,加工時卡爪與刀具干涉,該情況可能導致主軸、卡爪、刀具損壞,造成嚴重的經(jīng)濟損失。

        圖4 換型零件干涉分析

        5 換型防錯裝置

        前期換型操作模式:兩種卡爪分別刻印對應產品型號,換型時切換并檢查。整個過程為人工操作,因人員精神狀態(tài)及工作疲勞等因素無法100%確認安裝過程,可能存在裝錯風險,且針對該風險的探測度低。

        基于上述風險,我們開發(fā)使用一種換型防錯裝置。該裝置由支撐架、換型盒構成,換型盒內裝入換型零件(見圖5)。

        圖5 換型防錯裝置示意圖

        換型盒內有四個光電傳感器,分為兩組,傳感器1/2用于感應型號A零件是否在盒內,傳感器3/4用于感應型號B零件是否在盒內(見圖6)。

        圖6 換型盒光電開關示意圖

        每個換型零件下方有一個撥片機構(見圖7和圖8),當所有零件都在盒內,左上角光路被遮擋,光電傳感器無信號,右下角光路未遮擋,光電傳感器有信號;當所有零件都不在盒內,撥片由于重力繞軸轉動,傳感器信號反轉,左上角傳感器有信號,右下角傳感無信號;當所有零件不都在盒內,兩處光路均被遮擋,兩個傳感器均無信號。

        圖7 換型盒光路示意圖

        圖8 撥片示意圖

        根據(jù)上述邏輯和4個光電傳感器信號,可以判斷型號A/B產品換型零件是否放置于換型盒,共分為以下6種情況:

        情況一:傳感器1有信號,傳感器2無信號,型號A零件都不在換型盒內。

        情況二:傳感器1無信號,傳感器2有信號,型號A零件都在換型盒內。

        情況三:傳感器1無信號,傳感器2無信號,型號A零件不都在換型盒內。

        情況四:傳感器3有信號,傳感器4無信號,型號B零件都不在換型盒內。

        情況五:傳感器3無信號,傳感器4有信號,型號B零件都在換型盒內。

        情況六:傳感器3無信號,傳感器4無信號,型號B零件不都在換型盒內。

        實際生產中,加工型號A產品時,要求型號A零件都不在盒內,型號B零件都在盒內,故需要同時滿足情況一和情況五;當加工型號B產品時,要求型號A零件都在盒內,型號B零件都不在盒內,故需要同時滿足情況二和情況四;如不滿足以上情況,將會觸發(fā)機床報警。另外,情況三和情況六在任何時候都是不允許發(fā)生的,它們意味著正確的換型零件沒有被完全安裝到夾具上,所以這兩種情況會直接觸發(fā)機床報警。

        通過實際使用證明,該技術可以起到很好的防錯作用,保證換型時更換的零件與加工產品對應,防止換型零件裝錯導致的各種問題。

        6 結論

        本文講述一種可防止換型硬件使用錯誤的防錯裝置。該裝置取消了傳統(tǒng)的目視檢查,規(guī)避人工錯誤風險,同時有效降低人工檢查的勞動強度及管理壓力,達到精益生產目標。防錯的方式分多種,如:產品設計防錯、工裝/設備裝置的防錯、技術工藝的防錯和人員的防錯等,實際操作時要根據(jù)實際情況選擇最合適、性價比最高的防錯方式。防錯雖然能夠在過程中最大限度地避免錯誤發(fā)生,但防錯裝置也有失效的時候,所以必須在生產過程中定期的驗證和維護,才能保證防錯裝置的正常運行。

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