三坐标测量机在发动机质量控制中的系统管理研究

陈咏梅++杨栋栋++李晓含++邵莉

摘 要：随着国际国内局势变化，国家对航空发动机制造质量及性能提出了更高的要求，要达到这些技术指标，就要具备高精度、高质量的发动机零部件。这些发动机零部件制造及装配的高精度必然需要高精度的精密检测，需求严密的质量控制。目前，国内航空发动机制造企业广泛采用高测量精度的三坐标测量机，确保生产和装配全过程处于质量受控状态。三坐标测量机是一个企业质量控制水平的鲜明标志。然而目前，国内航空发动机制造企业中三坐标测量机归属单位不尽相同，对三坐标测量机缺乏系统管理，在保证测量方法正确性、测量结果准确性上存在风险，给产品质量检验留下质量隐患，同时测量效率难以保证。本文论述了对三坐标测量机系统管理方法，确保三坐标测量机处于受控状态，保证测量结果准确性，提高测量效率，从而保证航空发动机制造质量。

关键词：三坐标测量机；发动机质检；系统管理

中图分类号：TP391 文献标识码：A

0.引言

三坐标测量机是一种基于坐标测量原理的高精度测量设备，由于其精度高、性能好、通用性强、测量范围大，且能与柔性制造系统连接，因此有“测量中心”的称号。通过高精度的扫描测量后可以获得工件表面的大量点云，不仅用于测量尺寸，还可用于工件的逆向设计，重建产品模型时还可以构建特征以及还原它们之间的约束。三坐标测量机在国内外制造企业应用非常普遍。三坐标测量机是一个企业质量控制水平的鲜明标志。目前，国内航空发动机制造企业，因其产品制造质量和性能的更高要求，要求更高精度的精密检测，需要严密的质量控制，广泛采用高测量精度的三坐标测量机，确保生产和装配全过程处于质量受控状态。然而目前，国内航空发动机制造企业中三坐标测量机使用部门和归口管理部门不尽相同，对三坐标测量机缺乏系统管理，在保证测量方法正确性、测量结果准确性上存在风险，给产品质量检验留下质量隐患，同时测量效率难以保证。

本文论述了对三坐标测量机系统管理方法，确保三坐标测量机处于受控状态，保证测量结果准确性，提高测量效率，从而保证航空发动机制造质量。

1.三坐标测量机管理现状分析

三坐标测量机是现代化自动测量技术的一个重要体现，可以用来测量各种复杂工件的表面形位误差，三维空间精度可达微米级，还可方便地与数控加工中心配套使用实现自动化生产。在三坐标测量机出现之前，空间尺寸的测量主要是用高度尺、量块和正弦规等量具在平板上测量，轴的同轴度和相互位置的测量则主要是用心轴和心棒等量具。使用这些量具劳动强度大、测量效率低且精度难以保证。因此越来越多的企业采用三坐标测量机。但目前，各航空发动机制造企业对三坐标测量机缺乏系统管理，存在着归属部门不统一，人员能力参差不齐，测量方法存在误差，测量能力不足等问题。

1.1 三坐标测量机归属部门不统一，缺乏系统管理

目前，国内航空发动机企业均配备有三坐标测量机，少则几台，多则几十台，精度达到微米级，甚至纳米级，测量范围三维方向均可达到几米。与所有相关发动机生产及装配质量的工件及工序越来越多地依靠三坐测量机检测。但目前用于零件检测的三坐标测量机归属使用部门不统一，有的归属计量部门，有的归属检验部门，有的归属各生产制造部门，或者几个部门均配备三坐标测量机，缺乏统一的系统管理。尤其是有些企业三坐标测量机归属生产单位，生产单位配置人员开展零件的三坐标检测工作，出具检测结果，提供给检验人员。检验人员依据检测结果，填写检验结论。实际上这种方式存在着检测结果缺乏公正性的风险。同时，对三坐标测量设备缺乏牵头管理部门，各自为政，各自管理，未能建立起系统的管理体系，从人员、设备、方法、环境等方面规范要求，统一管理，进行有效控制。

1.2 三坐标测量机人员能力参差不齐

三坐标测量机是高精度的测量设备，对人员素质要求很高。除了按工艺编制的检测程序进行检测外，更多的是针对不同零件选择或确定不同的测量方法。但目前，国内航空发动机企业，人员配置不尽相同。有的单位配置高素质的大专生或本科生，有的单位按一般检验人员标准配置中专生甚至技校生。虽然都能够持证上岗，但是检测人员素质差异很大。高素质的检测人员能够很好地利用三坐标测量机，充分开发三坐标测量机的功能，检测各种零件；而素质较低的人员无法满足三坐标测量机的能力要求，测量方法出现偏差，测量结果难以保证准确性，三坐标测量机的功能没有开发出来，检测效率低下。

1.3 三坐标测量机测量方法不规范和测量能力不足

目前，国内航空发动机企业对三坐标测量机管理缺少规范性的标准指导现场，对同一个零件测量时，不同的检测人员会想出很多测量方法，导致测量方法不统一。有些单位即便测量方法统一，因缺乏专业人员的指导，测量方法存在不科学、不符合零件实际情况的问题。同时，目前航空发动机各企业基本上都存在着机种多，产品复杂，科研和批产并行等情况，针对每个件号编制测量方法，工作量很大，也造成无法编制测量方法，仅靠三坐标测量机操作人员经验和能力进行简单编程和测量。这种测量方法容易存在测量误差，对发动机零件放行形成质量风险。同时，各单位三坐标测量机使用不均衡，检测能力强的单位三坐标测量机使用非常频繁，实施两班甚至三班倒；检测能力差的单位三坐测量机仅能测量几种常见零件，虽按检测需求配备了多台测量机，但出现空置现象。

2.三坐标测量机系统管理措施

在航空发动机制造中，严格的质量控制贯穿于发动机制造的全过程，每一道工序都对加工质量要求及控制技术指标有明确的规定，三坐标测量机从加工线设备验收，小批量加工生产的每道加工尺寸，加工完成成品的工件，加工现场使用的检具，对外购件的样件及批量件到发动机装配故障件，所有相关发动机生产及装配质量的工件及工序件都要经过三坐测量机的检测，确定工件是否合格，分不同加工及装配阶段评价工件的加工状态。三坐标测量机在航空发动机生产的质量控制中起着重要作用，因此要对三坐标进行系统管理，提高三坐标测量机的测量准确性和测量效率。

2.1 明确三坐标测量机使用部门及管理部门

三坐标测量机作为精密的测量设备，用作产品检验时，提供产品符合性证据。因此应对三坐标测量机进行严格的系统管理。按照国家相关标准中“组织应设置能独立行使职权的质量检验部门，明确规定检验人员的职责的权限，对检验人员实行统一的管理，并确保其独立地、客观地行使职权”要求，三坐标测量机应归属检验部门使用，使其能够独立行使检验职权，公正开展零件检验工作，出具客观检测证据，为有效识别产品符合性状态提供可靠保障。同时，三坐标测量机作为一种测量设备，计量部门作为测量系统的牵头管理部门，测量能力强，管理规范，应对三坐标测量机进行系统管理。

2.2 建立统一规范的管理标准体系

在三坐标测量机管理过程中，最重要的还是从管理源头控制，制定管理标准，规范管理流程，建立统一规范的管理体系。

在人员管理方面，要明确人员岗位资格要求，明确人员培训与技能水平要求。三坐标测量机操作人员除应具有上岗证以外，还需考取相关部门颁发的计量检定员证。同时，还要对人员开展过关考核工作。

在设备管理方面，对三坐标测量机管理应从设备采购选型，设备的使用维护（包括中间期间核查以及使用环境条件控制），设备的维修改造等方面明确职责分工与明确方式方法，时间节点，确保各项管理措施落实到位，有据可查。

在测量方法方面，要规范测量方法，确保测量方法的一致性。在研制机种零件的测量过程中，编制工艺规程时要按要求选择测量设备。同时，编制典型测量尺寸的测量过程规范来固化测量方法，由计量专业技术人员进行测量方法确认。在批产机种零件的测量过程中，采用数字化测量技术，由专业测量技术人员应用模型脱机编制测量程序及测量说明，从而规范测量方法及整个操作过程，减少在机编程时间，可提高检测效率，杜绝人为误操作的发生。

2.3 提高三坐标测量机操作人员能力

对于三坐标测量机操作人员除了上岗培训以外，还要开展针对性培训和过关考核工作。所谓的过关考核，就是对三坐标测量机操作人员进行理论知识和实际操作技能培训，对操作人员进行理论知识考试和单人的实际操作考核，做到合格一个过关一个。在对过关考核过程中，需要制定完善的考核实施细则，统一考核标准，使过关考核工作具有可操作性。同时要编制三坐标测量机操作人员的理论知识培训课程包，建立实际操作技能培训道场，开展三坐测量机操作人员的理论和实际培训工作。实施考培分离，编制考试试卷与开展培训人员分开，确保考核工作的公正性。开展三坐标测量机操作人员的过关考核，确保合格一个过关一个，未能通过考试的人员进行再培训和再考核工作，确保人人达标，合格上岗。随着技术进步，检测要求的变化，不断更新课程包，开展PDCA的循环考核工作，确保操作人员持续满足检测要求。

2.4 开展三坐标测量机能力验证工作

能力验证是利用实验室间比对确定实验室的校准/检测能力的活动。它是为确定某个实验室进行某项特定标准/检测的能力以及监控其持续能力需进行的一种实验室间比对。其主要作用是评估实验室胜任检验工作的能力，识别与实验室相关的问题，如人员的技术素质，设备的状态，所用耗材，环境的控制等诸多影响测试结果的因素。三坐标测量机用于产品检验时，出具数据证明产品符合性，为保证发动机质量起着重要作用，因此开展企业内各个三坐标测量机操作单元（即针对不同生产线配备三坐标测量机的操作单元）的能力验证工作尤为重要。三坐标能力验证工作可采取计量仲裁部门选取标准样件，明确测量要求，各三坐标测量机操作单元编写测量方法，记录测量环境控制，明确操作人员，出具测量结果。根据各三坐标测量机操作单元的测量结果，与计量部门测量结果进行比对，从测量方法选用、测量环境控制、测量结果准确性等方面评价三坐标测量机操作单元的检测能力。通过能力验证工作，能够查找出各三坐标测量机操作单元在测量方法选用合理性，测量环境控制有效性，操作人员技能上存在的问题，采取针对性措施，开展质量改进。通过不断提高三坐标测量机的检测能力，有效保障产品质量。

结语

三坐标测量机在航空发动机生产的质量控制中起着重要作用。在几何量的检测方面，尤其是高精度、多尺寸和复杂型面的检测，三坐标测量机已成为公认主要的检测工具，如检测形状复杂又多孔的机匣，壳体类零件和具有不同空间角度的弯管以及精密复杂的工艺装备，三坐标测量机能够为现代制造业提供保证，因为它很大程度上可以取代平面的测量工具、专用量规，三坐标同在测量几何量尺寸时覆盖性灵活性使其成为一个尺寸检测的主要仲裁者。三坐标测量机除了在过程中提供精确的测量数据，同时测量机还应用于外购产品检验、机床的校验、量规检验、加工试验以及优化机床加工参数设置等附加性能，通过对三坐标测量机统一归属管理部门，加强系统管理，开展三坐标测量机操作人员的过关考核，不断提高人员检测能力，同时将能力验证工作推广至三坐标测量机的系统管理之中，不断提高三坐标测量机的检测能力，保证产品质量，为保障航空发动机产品质量起着至关重要的作用。三坐标测量机测量能力的提升，势必对我国航空企业制造水平提升起到推进作用。

参考文献

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[3] GB/T15483.1—1999，利用实验室间比对的能力验证，第1部分[S].