淺談鑄件尺寸檢測發(fā)展歷程及各檢測方法的利弊

郭新光（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川 750021）

淺談鑄件尺寸檢測發(fā)展歷程及各檢測方法的利弊

郭新光
（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川 750021）

主要描述了鑄件尺寸檢測從傳統(tǒng)的手工劃線檢測到三維劃線儀檢測到測量臂（照相法）三維檢測法的發(fā)展歷程，并討論每類檢測方法的利與弊，為各類鑄件尺寸檢測提供了選擇的依據(jù)。

鑄件尺寸檢測；手工劃線；三維劃線；測量臂檢測

鑄件尺寸檢測是確保鑄件尺寸形狀符合設(shè)計要求的重要手段，因產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)尺寸偏差是不可避免的，只要實際偏差不大于設(shè)計公差，此鑄件即為合格鑄件。

本文主要介紹了目前鑄造行業(yè)常用的三種尺寸檢測方法：手工劃線檢測、三維劃線檢測、三維數(shù)模檢測（比較有代表性的檢測設(shè)備有測量臂、照相法、掃描法等），而這三種檢測方法也是鑄件尺寸檢測自動化、精準(zhǔn)化發(fā)展歷程，且這三種檢測方法并不是完全相互替代的關(guān)系，其各有各的利弊所在，在實際生產(chǎn)中可結(jié)合使用。

1　手工劃線檢測

手工劃線檢測是最原始的鑄件尺寸檢測方法，一般手工劃線檢測包含劃線平臺、直角尺、劃線針、千斤頂、平板尺等，鑄件檢測狀態(tài)示意圖如圖1所示。此檢測方法首先要確保劃線平臺的平直度，其平直度誤差不能超過0.5 mm.在劃線檢測過程中，首先將鑄件放置在劃線平臺上，用三個千斤頂支撐在鑄件的支撐點上找正鑄件，用直角尺檢測鑄件垂直度，最后使用劃線針進行尺寸檢測，檢測鑄件尺寸和形狀是否符合設(shè)計要求。

圖1　鑄件手工劃線檢測圖

1.1手工劃線的優(yōu)點

1）手工劃線設(shè)備較為簡單，且成本較低，易于實現(xiàn)檢測。

2）手工劃線可以實現(xiàn)批量檢測，即可以在劃線平臺上放置多件，可實現(xiàn)一次性檢測。

1.2手工劃線的弊端

1）由于受劃線平臺的局限性，在劃線檢測過程中必須要翻轉(zhuǎn)鑄件，一般情況下需要翻轉(zhuǎn)三次，勞動強度大，檢測效率比較低下。

2）手工劃線平臺必須是固定平臺，因此一般放置在清理工廠，工作現(xiàn)場環(huán)境比較差。

3）手工劃線對于檢驗人員的識圖能力要求非常高，檢驗人員必須要看懂圖紙，一個好的劃線檢驗人員一般需要3年以上的檢驗經(jīng)驗，因此培養(yǎng)一名尺寸檢驗人員比較費勁。

4）手工劃線由于其劃線設(shè)備的局限性，對于鑄件圓弧面的檢測比較困難，只能通過一些比較樣板進行檢測。

2　三維劃線儀檢測

隨著公司進一步的發(fā)展，公司生產(chǎn)噸位及品種越來越多，而且顧客的檢驗要求也越來越高，特別是公司生產(chǎn)的發(fā)電、風(fēng)電等產(chǎn)品，顧客要求每件帶線（洋沖眼），以便于顧客方便加工，因此用傳統(tǒng)的手工劃線模式無法適用顧客新的要求，這主要又兩個方面的原因，一是檢驗量比較大，傳統(tǒng)的手工劃線檢驗效率低；二是這些產(chǎn)品大都是圓弧面，不易支撐和檢測。鑒于上述因素，三維劃線儀尺寸檢測設(shè)備應(yīng)用而生，其設(shè)備主要包含劃線平臺、劃線導(dǎo)軌、立柱和橫臂、可調(diào)千斤頂、螺旋千斤頂?shù)?，其檢測原理與手工劃線一致，圖2為三維劃線檢測圖。

圖2　鑄件三維劃線檢測圖

2.1三維劃線的優(yōu)點

1）三維劃線儀設(shè)備精度要求高，一般安置在相對干凈的環(huán)境，因此工作環(huán)境相對較好；

2）三維劃線支撐好鑄件以后，可實現(xiàn)鑄件六個面的直接檢測，減少了鑄件翻轉(zhuǎn)次數(shù)，極大地提高了檢測效率；

3）三維劃線尺寸檢測精度高，相比手工檢測，人為誤差比較??；

4）三維劃線相比手工劃線，更易于檢測帶有圓弧面的鑄件。

2.2三維劃線的弊端

1）與手工劃線一樣，三維劃線對于檢驗人員的識圖能力要求也非常高，檢驗人員必須要看懂圖紙，一個好的劃線檢驗人員一般需要3年以上的檢驗經(jīng)驗，因此培養(yǎng)一名尺寸檢驗人員比較費勁；

2）雖然三維劃線便于鑄件圓弧面的檢測，并且檢測效率較高，但是檢測圓弧面上某一點的尺寸時，因為需要計算X、Y、Z三個方向的尺寸，在鑄件上找到這個點，如果檢測點較多時，則比較費時，檢測效率較低。

3）三維劃線設(shè)備成本比較高，除設(shè)備初期投資成本高以外，后期的設(shè)備維護成本、劃線人員的配置成本也比較高。

3　利用三維數(shù)模檢測

隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，利用三維數(shù)模技術(shù)的檢測方法也隨之誕生，目前比較常用的三維數(shù)模檢測設(shè)備有柔性測量臂、激光掃描儀、照相機等。其共同的原理就是利用三維數(shù)模，通過對鑄件實體采集點，與三維數(shù)模進行吻模，從而判定鑄件尺寸偏差。此設(shè)備包含檢測儀器、一臺性能良好的計算機，圖3為常用的三維模檢測設(shè)備，圖4為三維數(shù)模檢測結(jié)果展示。

圖3　常用的三維數(shù)模檢測設(shè)備

圖4　三維數(shù)模檢測結(jié)果展示

3.1三維數(shù)模檢測的優(yōu)點

1）此設(shè)備不需要固定的檢測場地，使用方便；

2）次檢測方法不需要找正鑄件，檢測方法簡單，便于快速掌握檢測要點；

3）此檢測方法檢測快捷，利于對圓弧面、圓弧面上局部某一點進行檢測，特別適合發(fā)電、風(fēng)電等產(chǎn)品的尺寸檢測；

4）對于大型鑄件，可通過轉(zhuǎn)站實現(xiàn)快速檢測；

5）此檢測方法相比前兩種檢測方法而言，對于檢驗人員的識圖能力相對較低。

3.2三維數(shù)模檢測的弊端

1）設(shè)備成本比較高，除設(shè)備初期投資成本高以外，后期的設(shè)備維護成本非常高；

2）三維建模錯誤問題不容易發(fā)現(xiàn)，容易產(chǎn)生尺寸形狀的漏檢；

3）設(shè)備元器件對環(huán)境溫度、風(fēng)塵、電壓等要求較高。

三種劃線檢測方法各有利弊及其每種檢測方法的利弊，在實際的檢測過程中，需要針對不同的檢測鑄件，采用不同的檢測方法更能突顯出較高的檢測效率。

4　三種檢測方法的對比

4.1常規(guī)機床鑄件

對于常規(guī)機床鑄件而言，其鑄件形狀相對比較規(guī)則，內(nèi)腔比較多，因此在檢測時，一般采用手工劃線進行檢查，利用劃線針檢測鑄件關(guān)鍵部位（導(dǎo)軌、軸孔、鉗口、地腳等）尺寸形狀。圖5為幾種常規(guī)機床鑄件的結(jié)構(gòu)示意圖。

4.2發(fā)電、風(fēng)電等圓弧鑄件

對于帶有圓弧面的鑄件，通常采用三維劃線和三維數(shù)模檢測，三維劃線與手工劃線一樣，對于直線的檢測非常便利，同時使用劃線針在鑄件本體上劃上線，便于直觀地反映出尺寸問題，但對于圓弧面上局部點進行尺寸檢測時比較費時，因此往往使用三維數(shù)模來檢測。通過兩種檢測方法有機結(jié)合，一方面能確保鑄件的尺寸形狀問題，另一方面也能極大地提升檢測效率。圖6為幾種常規(guī)發(fā)電、風(fēng)電類鑄件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5　常規(guī)機床鑄件結(jié)構(gòu)示意圖

圖6　常規(guī)發(fā)電、風(fēng)電類鑄件結(jié)構(gòu)示意圖

5　總結(jié)

就劃線效率及檢測準(zhǔn)確性而言，每類劃線方法都有其自身的利弊，可以通過檢測鑄件的類型來選取一種或者幾種方法相結(jié)合的檢測模式，以達(dá)到最佳的劃線效率和劃線質(zhì)量。

［1］俱英翠，劉錫，萬曙雄.三維掃描技術(shù)在風(fēng)電鑄件尺寸檢測中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代鑄鐵，2015（03）：86-89.

［2］張憲，編譯.現(xiàn)代三坐標(biāo)測量機的設(shè)計理念［J］.工具展望，2013（03）：13-16.

［3］楊永泉，張世超，夏振佳.三維掃描技術(shù)在鑄件新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用［J］..機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2013（03）：37-41.

［4］郭新光，陳龍.測量計算模型在鑄件尺寸檢測中的應(yīng)用［J］..鑄造設(shè)備與工藝，2014（04）：13-15.

Casting Inspection Development History and Its Advantages and Disadvantages for Each Inspection Method

GUO Xin-guang
（Kocel Machinery Limited，Yinchuan Ningxia 750021，China）

The article mainly described the development history of casting component dimension inspection from the traditional manual inspection to the three dimensional layout inspection，to FARO arm（photographic method）inspection.Moreover the article demonstrated the advantages and disadvantages for each inspection method，which can provide basis for determining the inspection method for all kinds of casting.

casting dimension inspection，manual layout，the three dimensional layout，F(xiàn)ARO arm layout

TG235

A

1674-6694（2016）02-0053-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.02.017

2016-01-08 作者簡介：郭新光（1976-），男，青海平安人，工程師，主要從事質(zhì)量檢驗、質(zhì)量管理工作。