汽车曲柄销不同硬度测试方式-技术文章-上海西努光学科技有限公司

原创标乐中国标乐试样秀

研究表明，对于在曲柄销和轴颈进行打压和测量压痕，采用自动化测试方式与手动硬度测试相比，可以节省86%的时间。

同时自动化测试可以有效减少操作步骤并降低数据转录错误的风险，也会避免因不用操作者之间的人为误差。

案例介绍

一家大型汽车制造商为了节省时间想投资使用自动化设备进行曲柄销和轴颈硬度测试。测试速度需要提高到目前手动硬度测试的三到五倍。

他们现有的工艺要求每班两名熟练操作员，每天两班，每周七天。需要在样品的三个指定位置进行硬度测试，其中两个位置偏离轴线45度，另一个位置垂直于轴线。

正确测试位置至关重要，如果发生漏测会导致该批次零件生产停滞，直到二次检测通过。

同样值得关注的是，在测试过程中意外通过的问题部件，可能会导致灾难性的质量事故。

数据转录错误也不容忽视，如果零件信息在数据库中输入错误，将导致该批号数据不匹配。发生这种情况时，同样会导致零件被搁置，直到零件信息得到验证。

另外还需要训练有素的熟练操作员来降低测试失败的废样成本。

现状分析

01现有流程观察分析

首先对汽车曲柄销和轴颈上维氏硬度测试的打压和测量时间进行评估，确定现有工艺的时间。

测试设备是一台手动维氏硬度计，在测试前需要对零件进行复杂的定位夹持，后续则需要操作员手动对准、打压和测量压痕。

操作员以近45度方向固定样品，以确保接近45度轴的测量值，从而加快测试过程并减少测试中的位置错误。

据观察，操作员设置样品位置的时间占比*多，占测试时间的60%；测量压痕的时间次之，占30%；打压的时间再次之，占10%。

每个销和轴颈正面反面都需要测试，共计12个位置，216个压痕。

在曲柄上指定位置打压和测量压痕的总分析时间为9小时，操作时间为8小时。

02改进后的流程

自动化流程测试中，使用了带DiaMet自动化硬度测试软件的Wilson VH3100系列维氏显微硬度计。将零件用图1中的虎钳夹具夹持后放在测试平台上，不需要调整方向。

图1. 固定在夹具中的曲柄销

模板功能用于通过影像扫描创建待测试的零件模板，可以缩短设置打压位置的时间。

使用模板将两个45°角和一个垂直于外壳的打压区域位置的设置时间减少到45秒。

图2. 便于定位打压位置的跟踪功能模板

操作者通过DiaMet软件指定打压位置。自动化设置、打压和测量压痕的所需时间分别为手动操作的10%、50%和40%。曲轴的压痕总数平均为216个压痕，操作员操作15分钟，总测试时间为1.25小时。

图3. 自动化打压和测量压痕

每个程序都添加了可视化的高低阈值警告，使操作者可以快速评估零件，而不像之前那样检索所有曲柄销和轴颈测试数据后才能进行确认。

图4. 可视化的高低阈值警告

元数据功能可以在生成报告时有效防止操作员转录错误。

图5. 元数据防止操作员转录错误

总结

本次针对硬度测试所需时间的研究表明，自动化硬度测试方案可以节省86%的准备时间及打压和测量压痕时间，同时避免了转录数据中的可能产生的错误。

由于消除了操作者主观判断结果的不确定因素，测试的重复性也得到了提高。使用程序模板功能就不需要操作员手动对齐样品，降低了打压位置错误的风险。

在测量时可实时获取样品数据，如果发现疑问件，操作员可以重新检查某个特定区域，无需把整个零件进行重新检查。

使用元数据功能，可以进行有效提醒并解决了转录失误问题。