تطبيق قياس المسبار أثناء العملية في تصنيع محور العجلات في السيارات

I. ملف العميل

العميل عبارة عن شركة كبيرة مصنعة للعجلات المصنوعة من سبائك الألومنيوم في الصين، ولديها خبرة إنتاجية تقارب العشرين عامًا. تركز الشركة على عجلات سيارات الركاب والمركبات التجارية والدراجات النارية الفاخرة.

وهي مورد طويل الأجل للعديد من الشركات المصنعة للمعدات الأصلية ذات المشاريع المشتركة، بما في ذلك فولكس فاجن وتويوتا وهوندا. يبلغ الإنتاج السنوي حوالي أربعة ملايين عجلة يتم تصديرها إلى أكثر من ثلاثين دولة. وفي سوق العجلات المحلية المتوسطة إلى الراقية، لا تزال الشركة من بين كبار الموردين.

ونظراً لأن معظم أعمالهم تأتي من برامج تصنيع المعدات الأصلية، فإن العميل يتبع معايير جودة صارمة في مجال السيارات. وفيما يتعلق بتصنيع العجلات، فإنهم يركزون بشدة على دقة الأبعاد، واتساق الدُفعات وثبات مخرجات الإنتاج.

ثانياً. الخلفية

في السنوات الأخيرة، اتجهت صناعة السيارات في السنوات الأخيرة نحو الهياكل الأخف وزناً، والتفاوتات الأكثر صرامة ومعايير السلامة الأعلى. ونتيجة لذلك، يتطلب صانعو المعدات الأصلية الآن تحكماً أكثر صرامة في أبعاد العجلات الرئيسية مثل التركيز، والنفاد المحوري، وقطر التجويف. بالنسبة لبعض الموديلات، تم تقليل التفاوتات المسموح بها إلى حدود ± 0.05 مم.

وفي الوقت نفسه، أصبح الطلب في السوق أكثر تجزئة. يتم تحديث نماذج العجلات بشكل أكثر تواتراً، وغالباً ما ينتقل الإنتاج بين أنواع مختلفة في دورات قصيرة. يجب على العميل الحفاظ على المرونة مع الحفاظ على الإنتاجية الإجمالية عند مستوى عالٍ.

في ظل وضع الإنتاج الأصلي، أصبحت مشكلتان واضحتان بشكل متزايد. أولاً، أظهرت فراغات الألومنيوم المصبوبة بالجاذبية تباينًا كبيرًا في بدل التصنيع، عادةً ما بين 0.3 و0.8 مم. وكان ذلك بسبب تآكل القالب والتبريد غير المتساوي. لم تتمكن المحاذاة اليدوية من تعويض هذه الاختلافات بطريقة مستقرة.

ثانيًا، اعتمد فحص الأبعاد بشكل أساسي على قياس CMM دون اتصال بالإنترنت. كان يجب إزالة كل جزء من الماكينة ونقله إلى غرفة فحص منفصلة. وكان الفحص الواحد يتطلب أكثر من خمس عشرة دقيقة وكان يقتصر على أخذ العينات فقط. لم يكن بالإمكان مراقبة جودة الدفعة الكاملة، وغالبًا ما كان يتم اكتشاف الانحرافات بعد فوات الأوان.

لسد الفجوة بين التصنيع الآلي والفحص، قرر العميل إدخال القياس أثناء العملية وبناء نظام حلقة مغلقة يربط بين التصنيع الآلي والقياس والتعويض.

ثالثاً. التحديات الرئيسية

1. ارتفاع الخردة الناجم عن عدم دقة تحديد المواقع

كانت تتم محاذاة الفراغات يدويًا باستخدام مؤشرات قرصية. اعتمدت النتيجة بشكل كبير على خبرة المشغل. تطلب كل إعداد حوالي خمس دقائق، ومع ذلك لم تستغرق دقة تحديد الموضع سوى ± 0.1 مم. لم يكن ذلك كافيًا لتعويض بدل التشغيل الآلي غير المتساوي للفراغات المصبوبة.

في المتوسط، كان يتم إلغاء أكثر من 300 قطعة فارغة شهريًا بسبب عدم كفاية المواد أو عدم تحمل الأبعاد. وبتكلفة الوحدة الفارغة التي تبلغ 150 رنمينبي، تجاوزت الخسارة السنوية 540,000 رنمينبي.

2. ملاحظات متأخرة من التفتيش خارج الإنترنت

تم فحص حوالي خمسة بالمائة فقط من كل دفعة. وهذا جعل من المستحيل اكتشاف التغييرات الناجمة عن الانجراف الحراري للمغزل أو تآكل الأداة أو الانحراف الفارغ في الوقت الحقيقي.

في إحدى الحالات، تسبب تسخين عمود الدوران في حدوث أخطاء في التركيز أكبر من 0.1 مم في دفعة مكونة من أكثر من 1000 عجلة. لم يتم اكتشاف المشكلة إلا بعد اكتمال جميع الأجزاء. تجاوزت الخسائر المباشرة 150,000 رنمينبي، وتأثرت جداول التسليم إلى الشركة المصنعة للمعدات الأصلية.

3. ضعف الاتساق أثناء التغييرات المتكررة في النماذج

يقوم العميل بالتبديل بين أكثر من عشرين طرازًا من العجلات كل شهر. ويتطلب كل تغيير إعدادًا جديدًا وتعديلًا جديدًا للبارامترات، مما يستغرق من ساعتين إلى ثلاث ساعات.

نظرًا لأن المشغلين المختلفين قاموا بضبط الماكينات بشكل مختلف، فقد اختلفت الأبعاد الرئيسية بين الدفعات من نفس الطراز. ووصلت معدلات شكاوى مصنعي المعدات الأصلية إلى ثلاثة في المائة، مما خلق ضغطًا على إدارة الجودة.

رابعا. الحل

Qidu المقاييس عملت مع العميل لتطوير حل يعتمد على مراكز الماكينات العمودية العشرة VMC850 الخاصة بهم. يجمع النظام بين DOP40 مسبار يعمل باللمس باستخدام الحاسب الآلي مع برنامج قياس مخصص.

كان الهدف هو إنشاء عملية يتم فيها إجراء القياس مباشرةً على الماكينة واستخدامها مباشرةً للتعويض.

1. تعويض موضع التركيبات

بعد أن يتم تشبيك الفراغ، تبدأ ماكينة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي تلقائيًا دورة المجس الآلي. يقيس مسبار اللمس أربع نقاط موزعة بالتساوي داخل التجويف المركزي. ثم يتم قياس خمس نقاط مرجعية على وجه التركيب لتقييم التسطيح وانحراف الارتفاع.

يحسب البرنامج موضع الشُّغْلَة الحقيقي ويقارنه بالإحداثيات المبرمجة. يتم إنشاء قيم التعويض للمحاور X وY وZ وإرسالها مباشرةً إلى وحدة التحكم بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي.

باستخدام هذه الطريقة، يتم الحفاظ على دقة تحديد الموضع في حدود ± 0.02 مم، بدون ضبط يدوي.

2. مراقبة الأبعاد أثناء العملية

بالنسبة لطرازات العجلات عالية القيمة، يتم إجراء فحص إضافي بين التصنيع الخشن والتشطيب. يقيس مسبار CNC الأبعاد الحرجة مثل قطر التجويف وارتفاع الخطوة.

إذا تجاوزت أي قيمة التفاوت المسموح به المضبوط مسبقًا وهو ± 0.03 مم، يوقف النظام العملية ويصدر إنذارًا. يُقترح تعويض تآكل الأداة قبل استمرار التصنيع الآلي، مما يمنع دفعات كبيرة من القِطع المعيبة.

3. تبديل سريع بين الطرازات

تقوم قاعدة بيانات نموذجية بتخزين نقاط السبر وقواعد التعويض وحدود التفاوت لكل نوع عجلة. عندما يتغير الإنتاج، يختار المشغل ببساطة البرنامج المقابل.

لا يلزم إعادة التصحيح اليدوي. يتم تقليل وقت التغيير من ساعتين إلى ثلاث ساعات إلى أقل من خمس عشرة دقيقة.

V. النتائج

بعد تشغيل مسبار التصنيع باستخدام الحاسب الآلي DOP40، حقق العميل تحسينات قابلة للقياس.

• تحسن التركز من 0.1 مم إلى 0.04 مم
• يتم الآن التحكم في الانحراف المحوري في حدود ± 0.03 مم
• زاد ناتج التمريرة الأولى من 96.51 تيرابايت 3 تيرابايت إلى 99.81 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت
• تم تقليل التباين في الأبعاد بين الدُفعات بواسطة 60%
• انخفض معدل شكاوى صانعي المعدات الأصلية إلى أقل من 0.2%

تم تقليل وقت الإعداد لكل ماكينة من خمس دقائق إلى أقل من خمس وأربعين ثانية. زاد الإنتاج لكل وردية بمقدار 22%. وتحسنت كفاءة تغيير الطراز بمقدار 87.5%، وارتفع استخدام السعة الإجمالية إلى 95%.

وانخفض معدل الخردة من 0.75% إلى 0.1%، مما وفر أكثر من 540,000 يوان سنويًا. تم تقليل عبء عمل الفحص دون اتصال بالإنترنت بمقدار 70%. نظرًا لأن تعويض القطع أصبح الآن أكثر اتساقًا، فقد زاد عمر الأداة بحوالي 20%.

سادساً تعليق العميل

“ساعدنا نظام Qidu للسبر في حل المشاكل طويلة الأجل بين التحكم الدقيق وكفاءة الإنتاج. فقد قلل من اعتمادنا على المهارات اليدوية في تحديد المواقع آليًا، وتحسن ثبات الأبعاد بشكل كبير. وقد استجاب فريق الدعم الفني لديهم بسرعة وقدموا حلولاً مصممة خصيصًا لعملياتنا. نحن نراهم كشريك طويل الأجل.” - مدير تكنولوجيا الإنتاج