当代汽车制造检测技术及其应用全景扫描

关注:726     发表时间:2016-03-11 13:14:36

——记述第13届全国汽车检测技术年会
    2009
1127日到28日,第十三届全国汽车检测技术年会暨第五汽质量控制、试验与测量技术交流会在上海召开,150多名来自海内外的代表参加了大会。
    
一半以上的代表来自行业中的近40家整车厂、总成厂和零部件厂,上汽乘用车、上海大众、上海通用、神龙公司、奇瑞汽车、大众-一汽发动机(大连)、江淮汽车、广州本田、江铃五十铃等主流企业都有代表出席。而超过40家的国内外供货厂商,在数量上更是超过了历届年会。
    
年会还吸引了上海交大、上海大学、中国计量学院和上海理工大学等多所高校,成都工具研究所、国家机动车检测中心等科研单位,以及多家媒体参加。与会代表中颇为引人注目的还有10名来自美国、德国、法国和日本的外籍代表,他们均认真地全程参与了会议。
    
两天的会期虽然短,但紧凑、得当的安排使广大与会者通过大会报告、厂商先进实用的产品技术的介绍、富有针对性的论文的宣读,以及会场外的热烈交流和有实物展示的多达20个展台的参观,获得了莫大收益。以至于在第二天下午四点,当大会进入座谈、总结环节时,代表们争相畅谈感想和交流看法,气氛极为热烈,欲罢不能。有名第一次参加这个年会的老外也举手要求发言。最后主持人只得宣布大会延长到六时之后结束。
    
那么,此次会议为行业、为从事这一领域的人们又提供了哪些信息和启示?除了大会报告,30多篇来自一线的有相当水准的学术论文和19个国内外厂商的产品技术宣讲,以及20多个有针对性的实物展台,生动地做了一次现代检测技术先进性、适用性和服务性的形象展示。凸显了“检测技术的先进性、适用性应体现在为行业提供有针对性的、更好、更扎实的服务上”的宗旨,而这正是本次大会的主题。
    
纵观本届检测年会,不啻是一次当代汽车制造检测技术及其应用的全景式扫描,而从另一个角度来看,它又是一次供需双方很充分的互动交流。值得注意的是,这一切都紧扣了国内汽车行业的现状和其实际的需求,而不是空泛地介绍些新技术或作不边际的“学术探讨”。也正因为如此,才会出现了在会议临近结束进行座谈时的热烈场景。
    
在线检测设备的多元化与国内企业跻身主流行列的趋势
    
质量意识的转变有目共睹,从重视实物检验转为强调对生产过程的监控的理念已经深入人心。
    
而伴随着国内汽车制造业10多年来的快速发展,极大程度上助推了国内外测量设备/器具厂商在“在线检测”领域的扩张,由此带来了这样的变化:
    
1)在用的和规划中的在线检测设备(有时也称“工位检测器具”)来源的多元化;
    
2)国内企业逐渐跻身主流,即进入为国内用户供货的主渠道。
    
这两大趋势在本次大会上展现得很清晰,尤其是在需求量最大的零部件和动力总成的制造企业——在本次与会的40多家设备厂商中,逾60%从事的主业都是这类产品的生产。
    1
.供应厂商的多元化
    
长期以来,只要提到“在线检测”,人们自然而然想到的就是国外的MARPOSSHommel、东京精密等少数几家,而国内则是中原量仪和无锡爱锡。不错,这些有相当知名度的企业迄今都还在拼搏,但这几年不断涌入和迅速崛起的众多国内外企业,已经在总体上占据了更大份额,这其中虽然有商业竞争的成份,但技术上的特征和优势更为重要。从本次年会的宣讲和展示中可以看到,OPW(德)、Mecalix(法)、Vgage(美)和Gearspect(捷),以及无锡福瑞德、天津海一和成都工研科技就都属于这种情况。
    
在大众、奥迪等国外主流汽车厂的推荐下,OPW公司的产品于近一两年进入了国内新建的几条高端生产线。本次年会上,该公司介绍了富有特色的柔性测量单元,其较好地适应了今后用户执行的中小批量、多品种的生产方式。
    Mecalix
是法国的一家专业量仪制造商,相比业界熟知的ETAMIC(法),其进入中国的时间要迟得多,但这几年其市场占有率却上升很快,不但在诸如神龙公司这样的法系车厂占有相当份额,甚至还为不久前新建的通用系的生产线提供了箱体类工件的密封测试设备,其产品系列覆盖面很宽。本次年会上,Mecalix介绍了如何根据用户的需求和装备(具备)情况,选用动态或静态、气动或电感的测量方案,以达到与工艺最好的匹配和最佳的性价比
    
相比之下,Vgage公司(美)就更是一家鲜为人知的厂商了,但从该公司衍生出来的万耐特(Valenite)公司则是大家熟悉的知名刀具生产厂商。由于有深厚的技术背景,Vgage(中国)公司诞生不到半年,已然在国内汽车制造业中崭露头角。在本次的年会上,他们介绍了很有特色的一种V6发动机缸体全自动综合检测设备,并指出研制这种高性能测量设备的出发点正是源自于企业对相关零部件质量监控的实际需要,而且是在比较了几种检测方案之后才予以拟定的。
    
同样,Gearspect公司(捷)的名字对大家来说也是很陌生的,这次该公司则在大会宣讲中阐述了如何以齿轮测量中心、单啮仪、双啮仪等不同手段,在测量室和现场两个层面高效、高性价比地解决用户方变化多端的齿轮检测的要求。
    2
.国内量仪厂商已渐渐跻身主流行列
    
迄止2009年底,中国已俨然成为世界第一大汽车生产大国,旺盛的需求和蓬勃的发展势头也给设备制造厂们带来远大的商机,从而吸引了众多国内外供应商,包括检测设备设备厂商纷至沓来。
    
那么,国内量仪生产企业的市场地位究竟何如?通过检测年会上的宣讲、展示和代表之间的交流,我们欣喜地发现他们已摆脱了10年前仅在低端运行的态势,逐渐跻身主流行列,而且这一走势正不断走强,势不可挡。说到底,“跻身主流”的标志又是什么?我认为,主要应表现在以下三点:
    
1)在用户实际需配置的检测设备/器具中占有较大份额。
    
2)相当一部分的“大用户”在选用设备/器具时,能将其列为优先考虑对象。
    
3)能以一些技术含量较高的检测产品打入高端用户,并得到相应认可。
    
若对国内目前逾百家的整车、动力总成生产厂和成规模的好几千户汽车零部件厂进行粗分,大致为国营(自主品牌)、民营、欧美系外资企业和日韩系外资企业。就以前述的需求量最大的“工位检测器具”加以分析,现状是这样的。
    
对于实际需求量大且经常有备件和因改造需添置的量规、简易机械式量检具,国内量仪厂商现在已占主导地位,即使是技术上要求最为苛刻的部分欧美系外资企业,如南北大众、南北大众发动机(动力总成),在面临备品和扩产、改造等新的需求时,也会直接考虑选用国内厂家的产品。这完全是因其在制造技术上的日臻成熟,价格上的很大优势和售后服务的保证等方面的因素决定的。
    
对于那些综合性检具、电子量规乃至半自动、自动多参数检验机,及技术含量更高的SPC检查站,一些国内相对实力较强的厂商已完全能承接、并实际上也已在近几年取得了绝大部分国营、民营企业的认可,甚至还涉及到多家日系、欧美系的总成生产厂。
    
如“资历”最长的中原量仪、无锡爱锡,从两者中派生出的无锡福瑞德和中测量仪,以及成都工研科技,他们已经为比亚迪、长安汽车、奇瑞、天津一汽夏利内燃机、车安动力、广州汽车、长城汽车、上汽乘用车等国营(自主品牌)企业,及海南马自达、神龙汽车、广州本田、长安福特马自达等合资企业成线地提供工序间的检测设备,取得了可观的业绩。当然,对于其中技术难度较高的多参数自动检验机,用户有时候也会单选进口,如上汽乘用车的两条缸体、缸盖生产线,各线的工位检具都是无锡爱锡的产品,但4台综合检验机构就来自MARPOSS
    
值得一提的是,本次年会上“成都工研科技”展示的一台带控机的电感型多参数综合检具,是提供给上海大众发动机一厂某新型发动机缸盖线的5台专用检测设备之一,展示完毕就直接送至用户方。这些设备采用了PLC程序控制,测量机构则选择精密导轨系用以替代弹性体,大幅提高了可靠性和测量重复性,一次通过用户现场验收,获得了好评。
    
而无锡富瑞德,在会上所介绍的用于变速箱生产过程中在线检测的专用检测站,还包含了SPC功能,该公司提供了壳体、轴类零件和盘类零件三个“站”,技术含量颇高。尤其值得称道的是,这些设备是为国际知名的变速箱集团Getrag在国内新建的一家合资厂提供的,用户的要求相当苛刻。可以说,国内量仪厂商能在近年供货给欧美系合资企业中要求较为严苛的那些厂家,面向大众、通用、博世(Bosch)、Getrag等提供技术含量较高的“工位检测器具”并获得认可和好评,正是他们逐渐进入量仪产品供货主渠道行列的又一重要标志。
    3
.传统型检量具及其“升级版”
    
前面谈到的量规和机械式检量具是典型的传统型工位检测器具,在以批量生产为特征的汽车制造业已沿用多年。虽然在中国汽车工业崛起的这20多年间,测量技术取得了长足进步,涌现出大量新颖、实用的检测仪器,并在生产实践中发挥了很大作用,但现实情况是,传统型检量具依然在企业的工艺配置和质量体系中占据重要位置。在部分国营企业、日系的外资企业和民营企业中,这种情况更加明显,甚至作为实际配置工位检测器具时的主体,这当然取决於企业自身的规划理念、惯用的工艺模式等因素,但确实也是与传统型检量具所具有的难以替代的优点分不开的。
    
顺便指出一点,即使在质量要求十分严格、采用先进技术倾向性较强的欧美企业,如德国大众汽车公司内,看似简单的极限量规也还在被大量地应用,显示出这类器具极强的生命力。也正因为如此,我们能深深感悟到,怎样设计好、制造出一流的产品,就成为摆在国内上百家大大小小的专业生产厂商面前非常现实的一个问题,值得我们深思。
    
本次年会上,成立并投产不到4年的“天津海一”以一个生动、形象的报告对此做出了解答。在如此短的时间内,他们已为多家国内主流汽车发动机厂成线地提供了优质的量规、专用检具,包括天津一汽夏利内燃机、广州丰田汽车发动机、长春丰田汽车发动机、天津丰田汽车发动机等。
    
当然,即使是传统的工位检测器具,在不断追求技术进步的今天,也已出现了一些“升级版”,它们保留了“传统型”既有的简单直观、高可靠性、耐用易操作等一系列优点,但又通过巧妙的设计构思和精良的制作,提高了精度并扩展了功能,因而与其他仪器相比,往往有更高性价比,自然得到现代汽车行业不少用户的追捧。
    
本次大会的展台中,就有(德)伊斯莱福公司推出的Diatest公司和KDRDT公司的这类产品。其中包括Diatest制作的擅长内孔测量的一种深孔测量器具,采用比较法,读数则既可以利用量表,也能借助电感测头;一种螺孔深度的可读式量具,对提高大批量生产中螺孔检验的效率、准确性和降低人工劳动强度有明显效果;KDRDT公司研制的一种内螺纹读数式测量仪,利用“作用中径”原理,准确、可靠地解决了一个棘手的工序间检测难题。该公司同时展出的富有特色的产品还有很多,引起了与会代表们的浓厚兴趣。
    
数字化检测技术的发展与光学测量手段的扩张
    
上海大学李明教授在本次大会上作题为“数字化检测技术”的报告,介绍几何量数字测量技术的发展过程及应用中的问题与对策,引起不少与会代表的共鸣。
    
仿佛是给李教授的报告做注释,世界最大的坐标测量机厂商Hexagon(青岛)的代表在紧随其后的宣讲中,以“数字化检测与汽车质量控制”为题,生动、形象地就坐标测量机的应用做了一回全景式展示。尤其是该公司推出的I2TInspection Information Technology)方案将可作为汽车行业的数据管理方案,有机地组合多项环节—诸如制定检测规划、实施脱机编程、多样化的报告格式与上传,以及对所有测量机进行实时监控管理等等,其结果是使艰难的测量任务、复杂的数据管理变得简易、高效。而其宣讲中提到的光学检测方法,作为实现现代数字化测量的重要手段,也成为本次年会不少知名厂商重推介、展示的对象。
    
宝力机械和形创(中国)分别介绍了当今国外具代表性的两家专业厂商的先进的白光测量技术,以及这些技术是如何为汽车厂的质量控制要求提供一站式解决方案的。宣讲中,详细地通过诸多案例以及其与传统检测方法的比对,阐明了以德国GOM公司和加拿大Creaform(形创)公司为代表的光学检测方法的特点、优势及其实际应用。
    
现今,光学测量已为国内外汽车企业越来越广泛地接受,且运用领域也很多。而不同的专业厂商又在相似的技术基础上,各有所侧重,显示了其特色和优势,从而受到用户的青睐。除了实现最为普遍的三维坐标测量外,GOM的产品还可以解决热加工(铸造、焊接、模锻)后的工件质量分析,不但便于检查零部件的质量,还为改进工艺、查找原因提供了依据。其所具备的动、静态应变测量和动、静态变形分析,更为产品开发提供了有力的手段。
    Creaform
公司的优势、特长则是对大型零部件、夹具,以及车身的测量,由于大量采用无线测量,使得在现场进行工作变得相当方便。Creaform还拥有一种富有特色的手持式装置,自重仅980g,非常轻便,其十字交叉激光束可组合扫描不同的部位,效率很高。
    
在宣讲的厂商中,天准公司作为拥有完全自主知识产权的一家高新技术企业精彩亮相,阐释了其领先业界的影像测量技术。据介绍,该公司的VM系列自动影像测量仪是一种使用光学镜头、CCD图像获取影像数据进行几何量测量的高精密测量仪器,已在汽车、电子、航空、军工等领域得到广泛应用。这款测量仪功能丰富,精度达到(2.0+L/300)μm,适用于非接触、批量、快速自动测量,即使是对于气门轮廓尺寸等某些二维平面测量、微小轴类、电机锥头等的测量需求,也能方便地实现快速测量。天准方面表示,这款迄今国内精度最高、性能最稳定、功能最强大的影像测量产品,获得了国家计量科学院的权威校准认证,其各项性能参数均实现了进口替代,并在软件操作灵活性、易用性方面超过国外同类产品。
    
天准自动影像测量仪能高效检测各种复杂汽车零部件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置,特别是精密零部件的微观检测与质量控制。它拥有的非接触式测量特点,使得它在对众多形貌微小、易变形、不易接触的汽车零部件进行精准测量时更加游刃有余。值得一提的是,天准自主研发的Vispec测量软件获得了中国软件着作权,具备强大的几何提取工具、基元复制、多种数据输出方式、多种仪器操控方式、集成SPC功能、DXF图纸载入、全自动轮廓跟踪、全景扫描、图纸比对等功能,能大幅提高对汽车零部件的测量质量和效率。
    
提及软件,虽然这些专业化程度很高的厂商一般都能为用户同时提供相匹配的硬件和软件,但不可否认的是,在现代工业信息化环境下,分工的细化和技术的深化还是为专业软件工作者提供了发挥的天地。
    
在本次大会上被推介的“杰魔软件(Geomagic)”就是这类产品的一个范例。由一位美籍华人女士创建的这家公司所能提供的商品化软件,扩展、完善和丰富了测量设备硬件的功能,使数字化测量的实际使用效果得到了提升。
    
例如,杰魔的某个软件就具有建立、实现偏差色谱的功能,从而使检测结果能够以清晰、直观的颜色、色泽的差别来反映,且用户还可自定义色谱—这无疑受到了用户的极大欢迎。更不用说还有诸多涉及“对齐”、“评估”、“报告”以及钣金件检测、叶片检测等方面的专用软件。“杰魔软件”几乎可用于一切常规的三坐标测量设备,其功能更是覆盖了所有主流的三维光学扫描仪。
    
相似地,尽管国内外各家厂商在给用户提供的检测设备中一般都宣称能进行数据的统计分析,但功能更丰富的、高端的统计分析软件还是只能由专业厂商解决,这已得到用户方的普遍认可。比如会上,知名的Q-DAS公司(中国)的代表详细介绍了升级的qs-STAT统计分析软件,引起了广范围用户的普遍关注。
    
材质、结构、性能等非几何量参数的监控受到更多关注<
    
不可否认,在机械行业、汽车行业等领域,几何量检测在质量监控中的占比高达70%甚至更多。随着质量意识的不断加强,对“零缺陷”的追求,以及监控生产过程这一理念的强化,使得那些涉及材质、结构和性能的非几何量参数的检测也日益受到重视,不少既运用了先进技术、又适宜企业采用的新颖仪器应运而生。
    
来自武汉的高科技民营企业金达微在所撰论文和大会宣讲中,介绍了其利用涡流原理研制的金属硬化层深度及分布的无损检测仪器,其可为零部件感应淬火後的质量监控提供一种有效手段。
    
鉴于感应淬火是热处理工序中的“绿色工艺”,应用日趋广泛,目前已占零部件总量的50%,但这项工艺所具有的既类似于“单件生产”、又是快速高效的特点,却很容易产生质量参数较大的分散性。目前,大多数企业还是采取在实验室通过工件抽检破坏,然后测试硬度、硬化层深度和分布状况的方法—显然,对于多数工艺水平不是很高的企业,这种做法会带来较大风险。而采用金达微公司开发的无损检测技术,不但不再需要破坏性抽检,且因效率很高,甚至可以实现100%的全检,适用於感应淬火的“单件生产”的特点。
    
另一家来自芬兰的Stresstech公司则介绍了最新的磨削烧伤的测试技术。磨削烧伤会严重降低工件的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度,为产生裂纹埋下隐患,时间一长还会产生剥落、断裂。但由於其表象不明显,故采用传统的观色法、酸洗法、金相试验法和显微硬度法,不是效果差、难以准确判断,就是耗时、费力、抽样率低,还得破坏零部件。
    Stresstech
公司研制的检测方法建立在巴克豪森(BK)效应的基础上,利用微弱的BK信号在遇到影响其强弱的两个参数有变化时会相应变化的现象,建立起一种新颖测试仪器的技术基础。这种几年前已在欧洲工业化国家的汽车发动机、零部件和轴承等企业获得日渐广泛应用的新颖检测设备,自2005年起也在国内开始“施展拳脚”,并逐步引起相关厂商的关注。
    
因零部件、总成的缺陷而引起的泄漏会对产品质量带来严重问题,这也是密封性测试受到各家企业高度重视的原因。目前应用最为普遍的是压降式检测,虽然技术上已很成熟,但受到原理性局限,往往会对温度、变形等因素影响显得敏感,且较难满足微泄漏的检测要求。
    
2000年後逐渐进入实际生产领域的超声波气密性检测,在不少重要零部件—总成的质量监控中显示了很大优势,即使在国内也已经在多家诸如汽车油箱、燃油分配管一类的企业中得到了成功应用。其原理相当简单,将被测件置于水槽,若存在漏点,即使再微小也会有气泡冒出、升起,超声波传感器能根据发射後形成的声场感受到这些气泡而形成声波散射,经过计算机模拟触及到气泡后的反射情况,既能对被测件的气密性作出合格与否的判断。来自(德)哈斯特公司的代表在会上就这一新的泄漏检测技术所做的介绍引起听众们的很大兴趣,其实,国内外多家主流汽车油箱生产企业近年已引入了这一技术。
    
而上海市的民营科技型企业九段机电和(法)欧科佳(中国)公司则在发表论文和演讲中通过介绍一个高端轿车座椅的电动功能在线检测设备,以及已被国内多数整车厂所接受的“轿车总装线电子电气检查系统”,使与会代表深切感受到,对总成和产品的相关功能性指标的监控,同样是确保质量的不可或缺的环节,必须给予极大重视。

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