基于气密检测的工件防错

2019-09-10房东李攀

锦绣·中旬刊 2019年5期

房东李攀

摘要：在零件加工过程中，存在装夹状态不合格（定位面夹杂铁屑）、漏装夹等影响因素，偶尔导致产品尺寸超差，甚至撞刀事故。改造后的加工中心设备，通过气密检测信号与机床互联确认零件装夹状态，实现装夹过程设备防错，提高产品质量和生产过程安全性。

关键词：加工中心;装夹;气密检测;信号;防错

一、问题描述

目前机加工零件装夹状态靠操作工确认，偶发夹具定位面夹杂铁屑、甚至漏装夹，导致零件报废甚至机床损坏。现拟改造机床夹具，通过气密检测确认工件装夹状态，气密信号与机床互联，实现装夹过程的设备防错，提升零件加工质量和生产效率。由漏装夹导致的工件、刀具、机床损坏频率会降低，由夹具定位面夹杂铁屑导致的零件尺寸超差频率也会降低。

二、原因分析

虽然作业指导书上有要求：装夹完工件须要检查液压夹具的压力表示数是否在要求范围内，但是在执行过程中不可能做到100%受控，操作者粗心就会引起撞刀事故。而细碎的铁屑，即使操作者认真清理，也难免有漏网之鱼，导致零件的质量下降。

三、预防方法

通过升级硬件并完善作业流程，是对工件装夹过程进行防错的有效方法。在POKA YOKE防错的方法和原则中，我们采用“失效-安全装置（Fail-safe devices）”中的——互锁顺序（Interlooking sequences）防错方法：保证在前一个操作顺利完成前，下一个操作不能开始。

把气密仪的输出信号与机床交换工作台的动作信号关联，只有气密仪输出气密合格的结果，机床交换工作台的准备就绪按钮才能通电工作，完成工作台交换;如果气密仪输出不合格的结果，或者未检测到气密仪的信号输出，则机床交换工作台的准备就绪按钮不能通电工作，不能完成工作台交换。

而气密仪输出合格结果的充分条件有两个：①工件装夹完成后，液压夹具提供压紧力后;②夹具定位面与工件之间没有大缝隙。此二者若有其一不满足，则气密仪输出不合格信号，工作台不能交换。至此，我们便实现了互锁防错过程。

四、气密检测工作原理

本次改进所使用的气密仪是从德国的LTC-101R，目前采用直压型气密仪检测操作过程：对被测容腔在一定压力条件下（具体压力参数由生产线检测工艺规程决定）进行充气、保持一定时间后，切断被测工件和气源的联系并记录下此时的压力示值，经过一定时间（数秒）后，再次读取压力示值并和前次记录的压力示值进行比较。若被测容腔有泄漏，则两次压力示值有一个差值。此差值大小反映工件在检测时间周期内的泄漏状态，差值越大表示工件泄漏越严重。只要此差值在允许范围内，即可认为被测工件合格。反之，为不合格。

在参数确定之前，把氣压值尽量调大来提高气密检测的准确性，由于该空腔不同于完全密闭的空腔，总是会有气体泄漏，做了多次试验，确定了输入压力。

五、实施过程

（1）整体布局

（2）气检定位块

根据气密检测经验，定位块上的气孔直径为φ1，连接气管接头的螺纹为NPT 1/8螺纹。为了使热处理之后的定位块不出现开裂等现象，其材料选用了20Cr。

（3）夹具和气密仪安装调试

①用新定位块替换旧定位块，千分表找平夹具定位面，通过垫铜皮或者用铣刀走一圈夹具定位面的方法使夹具定位面符合要求;

②把气管截成需要的尺寸，插入气管接头连接各个定位块，连接快插接头（公接头）并将其固定在夹具上;

③母接头通过气管连接到气密仪压力输出端;

⑤进行试验，先堵住全部气孔，确定无泄漏后，再装夹零件进行试验，将气密仪参数调整到一个合适的范围。

（4）调整气密仪参数

通过多次试验，可以找到符合现场操作要求的参数，具体参数和气密仪型号、工件材料、工件表面粗糙度相关。参数包含：1）充气时间;2）稳压时间;3）测量时间;4）排气时间;5）测试压力;6）最大测试压力;7）最小测试压力;8）压差下限;9）压差上限;10）补偿值;11）空腔容积;12）测试类型。