为了有效地提高产品品质、降低生产成本，防错技术在发动机制造中得到了广泛的应用；防错技术的优点是能确保产品质量、增加可靠度、提高产量以及节约生产成本。本文分别介绍了机加工工艺和装配工艺中应用的防错方案，供同行参考。

所谓防错技术，即为通过防错方法对不利于客户、产生产品质量风险及造成浪费的错误进行预测和防止的过程。发动机制造过程中，若没有防错技术的应用，那么产品制造过程就会导致低合格率、高成本。实施防错技术的意义在于，不传递缺陷给客户，减少制造废品，提高产品质量，从而降低制造成本。人会因疏忽犯错，设备因某种原因也不会总按规范工作。防错技术是对操作人员工作的一种支持，它可以帮助操作人员更容易、更轻松地完成工作，但防错技术不能防止低级错误的发生或是人为破坏。

目前，在发动机的机加线及装配线上，通常采用设备防错和人工防错相结合的防错方式，这种方式既具有简单实用的防错手段，又具有技术含量较高的高科技控制，可应用发动机制造过程的型号识别、加工尺寸在线监控、断刀监控、装配验证、尺寸检测、泄漏测试、输送过程、工件定位以及零件盛放等过程，以避免众多的失效模式，保证发动机的制造质量。

在发动机的制造过程中，根据发动机制造的机加工工艺和装配工艺，防错技术方案各不相同，下面我们分别介绍机加工工艺和装配工艺中应用的防错方案。

图1  套筒防错

机加工过程中的防错方案

机加工过程中的防错技术应用主要有零件夹紧定位防错、断刀监测、刀具识别、零件加工尺寸防错、零件漏工序加工防错和零件类型防错等几种类型。

1.零件夹紧定位防错

（1）导向防错 在设计机床的时候，根据零件的外形特征，制作机床对应的导向条和挡块，从机械结构上进行防错，零件放反则推不进机床，实现机械上的硬防错；如果由于加工特性的要求，机床无法实现机械硬防错，也同样可以根据零件的外形特征，增加接近传感器来判断零件方向是否正确，该方法常用在缸体主轴承盖装反防错中。

（2）气检防错 零件的每个定位点，在机床对应的每个定位面上都有一个气孔，与机床的定压气路相连。气路上安装压力传感器，当零件夹不正时，零件上的定位面将与机床的定位面偏离，两定位面将脱离或倾斜，这时气孔将不能被封住而导致漏气，气路里的气压将会降低，机床报警定位错误。该方法常用在发动机缸体、缸盖等机加线的防错上。

2.断刀监测

刀具最长的刀尖位于刀具中心线的刀具，都可以进行断刀监控检测。刀具每使用一次，换刀回到刀库之后，立即对其进行断刀检测，当检测到刀具断时，机床立即报警停机。

3.刀具识别

在程序上对每把刀设定一个理论上的安全长度尺寸，当刀具的实际长度和安全长度正负相差在设计的公差以上时，程序运行到该刀，停机报警。

4.零件加工尺寸防错

（1）在线测量 对于加工的重要尺寸，机床自带测量系统，分为机械测量和气动测量两种。机械测量使用红宝石测头进行测量，主要用于测量加工面的距离以及加工孔的直径。气动测量使用气动检具进行测量，只用于测量加工孔的直径。不论哪种测量方式，测量系统都会自带补偿功能，对零件进行实时补偿，使得零件尺寸始终都向中差靠拢，避免加工尺寸超差。

（2）线旁测量 在实际生产中，根据工艺文件要求，通过抽检频次抽检方式用线旁各种形状和位置度检具测量，来避免加工零件大批量报废的发生。

5.零件漏工序加工防错

（1）机床程序控制 机床程序控制有两种：一种是利用机床的记忆功能，在编制程序时加入自动赋值来记录刀具编号，如果机床加工中因故障停止加工，解决故障后重新加工，机床会根据已经记录的刀号承接这把刀的程序继续加工，避免漏掉某把刀加工；另一种是机床自带的测量系统，利用零件的尺寸判断前工序是否已经加工，如果没有加工，机床就报警提示。

（2）人工目视检查 根据每台机床加工的显著特征或最后加工位置，制作图片放置在每台机床上，让员工根据图片检查零件是否已加工完成。

（3）螺纹孔的检测 螺纹孔在发动机的制造中随处可见，为了避免螺纹孔因某种原因而忘记攻丝，常运用视觉传感器检测区分在生产过程中的已加工孔是螺纹孔或光孔。在视觉系统抓取到的图片中，利用光孔和螺纹孔产生的明暗来进行识别，检测准确率很高。

图2  智能料架防错

6.零件类型防错

（1）零件二维码防错 我们将每种类型的零件打上不同种类的二维码，通过二维码扫码系统辨识，不是当前生产的零件类型时，生产线或设备就发出报警。此外，有些厂家在二维码打码时，还在不同类型的零件上，打上明显的不同图形来防错，起到双重防错作用。

（2）机床测量判断 根据不同型号、不同尺寸的特性，不同类型的零件在机床加工前，机床对零件进行测量，根据测量的尺寸判断零件的类型，从而实现选择相应类型的加工程序进行加工，同时可实现判断是否为目前所生产的类型。

装配过程中的防错方案

装配过程中的防错技术应用主要有3C件上线时的类型防错、拧紧程序防错、信息系统防错、生产装备防错和料架防错等几种类型。

1. 3C件上线时的类型防错

3C件（指缸体、缸盖和曲轴）在发动机生产线上，通常采用二维码扫描进行类型防错。每一台发动机都有惟一的身份识别追踪编码，称为EUN码，组成发动机的缸体、缸盖和曲轴（以下简称3C件）也均有惟一的二维识别码，此识别码包括3C件的类型及制造序列号。为方便追踪发动机将3C件与发动机进行绑定，即一个EUN码分别对应3个惟一的3C件二维码。每一个3C件上线时均需对其二维码进行扫描，信息系统运行程序中，会对扫描生成的二维码进行识别比较。

2.拧紧程序防错

在发动机生产制造中，紧固件的拧紧占据了装配生产线的大部分工艺，拧紧的品质直接影响着发动机的性能。在装配线上，不管是自动拧紧工位，还是手动拧紧工位，均可能存在漏拧或拧紧程序调用错误的风险；同时为提高拧紧质量，装配线均采用了电枪。

（1）手动拧紧工位 手动拧紧工位是单轴手持电枪人工拧紧。在装配线生产过程中，考虑工艺及生产节拍要求，多种紧固件经常需在同一工位进行拧紧，这样就会存在因操作工失误而引起的漏拧或错拧，严重影响装配品质。为避免此失效，当电枪达到目标转矩后，会发送拧紧合格信号至PLC系统中，防错系统采用对合格信号进行计数对比，进行防错。

（2）自动拧紧工位 自动工位拧紧机是多轴电枪同时拧紧，同时根据工艺要求，自动多轴电枪拧紧在单轴电枪拧紧程序的基础上，增加了同步拧紧步骤；防止拧紧不同步，导致零件变形，影响装配品质。

3.信息系统防错

（1）MES系统防错 根据MES系统通过销售、订单等制定的生产计划的分解，在装配车间的生产信息按照每个发动机的机型明细进行装配。装配信息系统贯穿装配生产线的每一台工业PC，装配明细与装配零件一一对应，具备良好的防错功能。

（2）上料防错系统 上料防错系统首先采用条码自动识别技术，将料盘、料枪和料槽进行条码标识。上料前将编好的上料表导人防错料系统，生产部门负责建立开工单；换料人员在换料时，扫描工单编号；系统则根据工单所排的料表检查上料是否有误；并且在采集数据过程上将元器件与制品相关联，实现产品的可追溯性。

4.生产装备防错

生产线上通过图像识别技术，光电、限位和接近开关的逻辑控制技术等来完成防错，即时摄相比较区分装配零件的方向、型号是否正确。

（1）传感器感应检测 装配线信息系统通过识别不同发动机机型及感应不同发动机型号的外形尺寸，设备自动调用适应该机型的操作程序以完成该工位的自动操作或自动检测；对半自动工位，通过传感器感应检测该工位状态及托盘的姿态是否正确，同时对发动机托盘执行放行或自锁程序。

（2）光栅防错 通过光栅的检测控制，控制装配零件在夹具上的摆放是否到位来进行防错。

（3）漏操作防错 传感器通过感应工具或工装是否取用或是否执行某个特性的动作以进行漏操作防错。图1为套筒防错，该方式是对不同型号螺栓的套筒进行定置放置，并在每个位置安装感应传感器，每次套筒完成拧紧的次数后，必须将套筒归回原位，使该位置的传感器接通，否则不允许进行下一组螺栓的拧紧。该防错措施主要是用于实现对各螺栓实施正确的转矩拧紧程序的防错，这种方法在同一工位需要拧紧不同转矩的螺栓时，使用最为广泛。

（4）转矩及角度控制 很多螺栓的拧紧不仅控制转矩还需控制角度，电动拧紧机、手持电动拧紧枪通过程序可实现对拧紧螺栓转矩和角度进行高精度的控制，通过将测量值与标准值进行比较以判断其是否合格。

（5）拧紧数量监控 电动扳手、气动系统扳手均可对拧紧次数实现监控，通过监控拧紧次数达到漏装的监控。对半自动拧紧工位，通过传感器感应检测该工位拧紧顺序是否正确，以实现拧紧顺序防错功能。

5.料架防错

智能料架配有红外线装置，通过灯光显示可提示该机型对应装配物料位置，同时感应取料位置及次数是否正确。如拿过显示绿色，未拿显示黄色，错拿或多拿显示红色，操作人员根据灯的显示状态即可判断其是否错装、漏装等；同时装配区域零件的盛放料架，还可以使用色标进行防错，智能料架防错如图2所示。

6.人工防错

在生产线上，建立一套标准的作业规范，操作人员必须按照检验频次目检、检查零件本身存在的缺陷，对不合格工件进行标记，将不合格件应按照各类零件的处理规范挂上不同颜色的识别标签，禁止下序进行装配，控制错误装配的发生。

防错验证

为了保证防错系统的正常运用，对采用防错技术的设备必须经过有效的验证，确保防错系统的有效。同时还要通过正确的实施和必要的维护来保证系统的有效性。防错系统在应用中必须进行以下内容：

1.确认防错系统运转正常

实际生产中，必须对防错系统进行定期的验证及维护，例如缸体泄漏测试，为了保证泄漏量仪是在一个正常的状态下工作的，操作人员每天必须进行Master工件泄漏量的标定及认证，一旦发现泄漏量超出规定的标准值，必须进行必要的检查和重新标定，以防止部分缺陷的逃逸或导致发动机的批量误判；对于传感器类的防错，操作人员每天每班次开班前只需花上数秒钟的时间，去验证该防错功能的好坏即可；在人工防错中，操作人员只需要在操作时，故意漏掉该步操作，然后看后续的操作能否继续，即可轻易地验证该防错工作状态的正常与否。

2. 防错装备的定期保养和维护

确定合适的PM周期，对防错设备或工装进行定期的保养和维护。为防止生产线装备本身失去防错功能，该项维护工作则需要生产车间和设备科共同合作来完成，如制定合理的TPM点检项，制定合理的PM周期进行定期的维护检查和更换。

结语

不同的发动机产品共线生产，在生产多机型发动机的同时，也带来同等风险的产品品质问题，所以最好的办法就是应用更多的防错控制技术达到降低这种风险的目的，这也是未来轿车制造工业发展的必然趋势。只要我们根据实际的生产状况，对零件的差异进行总结和分析，不断地去现场评估，不断地思考和改进，使用得当的防错技术，就可以降低制造成本，保证产品质量，提高生产产品的竞争力。