研究表明，對于在曲柄銷和軸頸進(jìn)行打壓和測量壓痕，采用自動(dòng)化測試方式與手動(dòng)硬度測試相比，可以節(jié)省86%的時(shí)間。同時(shí)自動(dòng)化測試可以有效減少操作步驟并降低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，也會避免因不用操作者之間的人為誤差。
案例介紹
一家大型汽車制造商為了節(jié)省時(shí)間想投資使用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行曲柄銷和軸頸硬度測試。測試速度需要提高到目前手動(dòng)硬度測試的三到五倍。他們現(xiàn)有的工藝要求每班兩名熟練操作員，每天兩班，每周七天。需要在樣品的三個(gè)位置進(jìn)行硬度測試，其中兩個(gè)位置偏離軸線45度，另一個(gè)位置垂直于軸線。正確測試位置至關(guān)重要，如果發(fā)生漏測會導(dǎo)致該批次零件生產(chǎn)停滯，直到二次檢測通過。同樣值得關(guān)注的是，在測試過程中意外通過的問題部件，可能會導(dǎo)致災(zāi)難性的質(zhì)量事故。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄錯(cuò)誤也不容忽視，如果零件信息在數(shù)據(jù)庫中輸入錯(cuò)誤，將導(dǎo)致該批號數(shù)據(jù)不匹配。發(fā)生這種情況時(shí)，同樣會導(dǎo)致零件被擱置，直到零件信息得到驗(yàn)證。另外還需要訓(xùn)練有素的熟練操作員來降低測試失敗的廢樣成本。
現(xiàn)狀分析
01現(xiàn)有流程觀察分析
首先對汽車曲柄銷和軸頸上維氏硬度測試的打壓和測量時(shí)間進(jìn)行評估，確定現(xiàn)有工藝的時(shí)間。測試設(shè)備是一臺手動(dòng)維氏硬度計(jì)，在測試前需要對零件進(jìn)行復(fù)雜的定位夾持，后續(xù)則需要操作員手動(dòng)對準(zhǔn)、打壓和測量壓痕。操作員以近45度方向固定樣品，以確保接近45度軸的測量值，從而加快測試過程并減少測試中的位置錯(cuò)誤。據(jù)觀察，操作員設(shè)置樣品位置的時(shí)間占比*多，占測試時(shí)間的60%；測量壓痕的時(shí)間次之，占30%；打壓的時(shí)間再次之，占10%。每個(gè)銷和軸頸正面反面都需要測試，共計(jì)12個(gè)位置，216個(gè)壓痕。在曲柄上位置打壓和測量壓痕的總分析時(shí)間為9小時(shí)，操作時(shí)間為8小時(shí)。
02改進(jìn)后的流程

自動(dòng)化流程測試中，使用了帶DiaMet自動(dòng)化硬度測試軟件的Wilson VH3100系列維氏顯微硬度計(jì)。將零件用圖1中的虎鉗夾具夾持后放在測試平臺上，不需要調(diào)整方向。

圖1. 固定在夾具中的曲柄銷

模板功能用于通過影像掃描創(chuàng)建待測試的零件模板，可以縮短設(shè)置打壓位置的時(shí)間。使用模板將兩個(gè)45°角和一個(gè)垂直于外殼的打壓區(qū)域位置的設(shè)置時(shí)間減少到45秒。

圖2. 便于定位打壓位置的跟蹤功能模板

操作者通過DiaMet軟件指定打壓位置。自動(dòng)化設(shè)置、打壓和測量壓痕的所需時(shí)間分別為手動(dòng)操作的10%、50%和40%。曲軸的壓痕總數(shù)平均為216個(gè)壓痕，操作員操作15分鐘，總測試時(shí)間為1.25小時(shí)。

圖3. 自動(dòng)化打壓和測量壓痕

每個(gè)程序都添加了可視化的高低閾值警告，使操作者可以快速評估零件，而不像之前那樣檢索所有曲柄銷和軸頸測試數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行確認(rèn)。

圖4. 可視化的高低閾值警告

元數(shù)據(jù)功能可以在生成報(bào)告時(shí)有效防止操作員轉(zhuǎn)錄錯(cuò)誤。

圖5. 元數(shù)據(jù)防止操作員轉(zhuǎn)錄錯(cuò)誤

總結(jié)
本次針對硬度測試所需時(shí)間的研究表明，自動(dòng)化硬度測試方案可以節(jié)省86%的準(zhǔn)備時(shí)間及打壓和測量壓痕時(shí)間，同時(shí)避免了轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)中的可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。由于消除了操作者主觀判斷結(jié)果的不確定因素，測試的重復(fù)性也得到了提高。使用程序模板功能就不需要操作員手動(dòng)對齊樣品，降低了打壓位置錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。在測量時(shí)可實(shí)時(shí)獲取樣品數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)疑問件，操作員可以重新檢查某個(gè)指定區(qū)域，無需把整個(gè)零件進(jìn)行重新檢查。使用元數(shù)據(jù)功能，可以進(jìn)行有效提醒并解決了轉(zhuǎn)錄失誤問題。