图1  垂直于本文档的方向为工件前进方向

为了预防缺陷的发生，以及在缺陷发生时对其诊断和处置以防止缺陷件继续流到下道工序，在发动机缸体生产过程中引入了防错概念和防错装置，可以有效提高缸体加工的合格率。

防错是一个预见性程序，用来预防和检测会对消费者造成负面影响并导致浪费的各种缺陷。防错分为设计防错和过程防错两大类，是制造质量的一个重要保证。

防错的目的是为了预防缺陷的发生，以及在缺陷发生时对其诊断和处置以防止缺陷件继续流到下道工序。为此，发动机缸体生产线在规划设计中就引入了防错的概念，并设置了多项防错装置。随着生产的进行和对更多缺陷的深入认识，一些新的防错装置被发明和使用。

在发动机缸体生产线规划设计中，对于零件的加工方向、零件型号判断、夹具能否夹紧零件、加工尺寸在线监控、断刀监控、刀具的识别、刀具寿命跟踪和刀具参数防错等都设计有防错装置。随着生产的进行和对更多缺陷的深入认识，一些新的防错装置被发明和使用，如何防止零件漏工序加工、防止尺寸加工过大或过小对下一工序的影响、防止零件返修未确认被放行等，生产线运行团队逐一对这些缺陷设置了防错装置。以下将对这些防错装置的原理和使用方法进行介绍。

零件夹紧定位防错

1. 导向防错

在机床设计的时候，机床根据零件的外形特征，制作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。

在缸体主轴承盖装反防错中，如果轴承盖装反加工，必定会造成零件报废。通过在滚道上加装防错装置，使装反轴承盖的缸体在滚道上无法前进，卡在滚道上。在防错装置处通过设置提醒警示标语，如发现工件卡在特定的滚道处，则必须检查工件的轴承盖是否装反，使装反轴承盖的工件在曲轴孔加工前被防错识别，避免零件报废。

应用原理为：利用轴承盖的顶端在结构上左右不一致，一边有突出部位，当工件的轴承盖没有装反时，防错干涉螺钉不会干涉轴承盖；当工件的轴承盖装反时，防错干涉螺钉会卡住轴承盖的突出部分，使工件不能在滚道上前进（见图1）。

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，机床则通过气路的压力变化来判断零件是否定位准确，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，从而避免零件超差。

图2  U轴检测原理

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。

其原理为：刀具的长度尺寸等信息在换刀时通过刀具芯片已被读入机床系统，当刀具加工完一个工件(即使用一次)回到刀库时，刀库的U轴断刀检测装置快速地测量刀具的最高点刀尖，当检测头碰到刀具的刀尖时，检测头停止，记录下停止的U轴位置（见图2），再通过刀长零基准点到U轴停止位置的距离（也就是实测的刀长）与刀具的长度尺寸信息进行比较。当实测值比刀具的长度尺寸信息小于1mm时，系统即认为刀具已经折断，并报警停机。

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1mm以上时，程序运行到该刀时，会停机报警。避免过长或者过短的刀具对工件进行加工，一方面刀具过长会引起刀具振动，影响加工尺寸精度，另一方面刀具过短会因为刀具补正使主轴过度靠近夹具，有夹具干涉撞主轴的隐患。

其原理为：每把刀具运行前，会调用该刀刀长信息，刀长信息会赋值到系统变量#2201/#2202和#2001/#2002里，刀具的安全尺寸设定在程序里，通过比较#2201/#2202和#2001/#2002的值（刀具实长值）与该刀安全长度尺寸的差异进行条件判断。当差异在1mm以上时，机床停机报警刀具超出安全尺寸；当差异小于1mm时，机床可以继续运行加工程序。

图3  Marposs测头正在测量曲轴孔直径

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侧头进行测量，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。而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往中差靠拢。

在精加工缸孔的实例中，通过Marposs测量仪对工件缸孔直径的100%测量，可以在线监控缸孔直径，避免缸孔孔径过大的工件流到下一工序；珩磨机因为无加工余量而浪费加工检测时间；也可以避免缸孔孔径过小的工件流到下一工序，导致珩磨机因为加工余量过大而引起卡刀和撞刀。

其原理为：切削加工完成后，通过Marposs测量仪的缸孔气动检测装置对加工的缸孔直径进行测量。只有当工件在型号要求的合格尺寸公差范围内，工件一次性加工退出；当工件在型号要求的合格尺寸公差范围之外时，机床报警停机，员工必须手动移出工件进行人工确认后再决定是否手动放行。无论测量合格与否，实际值都会显视在检测装置上。

2. 线旁测量

在实际生产中，线旁各种形状和位置度检具测量则会根据抽检频次抽检，避免大批量报废发生。

图4 漏加工零件自制检具圆筒不能放到底

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，一种是机床有记忆功能，通过宏变量实现，在编制程序时加入自动赋值。如果机床加工中因故障停止加工，此时，刀具编号已经被机床记录，解决故障后重新加工，机床则会接着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（比如缸体缸孔精加工和珩磨工位）。

精加工曲轴孔工位漏加工防错实例中，缸体OP180精加工曲轴孔，若OP180漏加工的零件走到OP200的珩磨机，必定引起珩磨机珩磨曲轴孔时撞刀。通过在OP190测量曲轴孔直径来判断OP180是否漏加工，当OP180漏加工到OP190时，OP190检测的曲轴孔直径必定远远小于OP180的曲轴孔加工尺寸，OP190报警停机，报警内容为OP180曲轴孔没有加工，提示操作者进行确认。

其原理为：OP180加工的曲轴孔直径为（52.975±0.010）mm，OP190测量的曲轴孔直径数值赋值到变量#159中(见图3)，程序通过比较变量#159的值和OP180加工的曲轴孔直径（52.975mm）之差。当#159值比52.975mm小0.100mm以上时, 机床即停机报警，提示OP180曲轴孔没有加工, 操作者必须手动移出工件进行确认。

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。

图5  Marposs测头正在测量缸孔直径

3. 自制防错工具

利用零件加工的孔或者面的距离，针对频繁出现漏加工的工位或者目视检查不到的，制作一些特殊的工具，对加工出来的每一个零件进行检查，避免漏加工。

在缸体OP40漏加工防错实例中，OP40加工缸体曲轴腔侧壁, 工件在滚道上因为位置的原因目视检查不方便进行,经常出现漏加工却没有目视检查到的情况。经过改进，在OP40后通过放置防错检查工具，代替目检。

其原理为：若OP40缸体曲轴腔侧壁没有加工，侧壁的距离为52mm；若侧壁已加工，距离为56mm。通过放置一个直径尺寸介于56mm和52mm之间的硬胶圆筒。若OP40漏加工，该圆筒不能放到底（见图4）；若OP40已加工，圆筒能放到底。

零件类型防错

1. 零件二维码防错

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发出报警。此外，在不同类型的零件上，在二维码打码时，根据不同类型的零件，打上明显的不同图形，让人一目了然，进行人工辨识，实现二次双重防错。

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。

3. 其他

QC&A+追溯系统锁定可疑物料返修和确认，避免不合格的零件逃逸；最终试漏机的压装闷盖抖料振动防止压反闷盖，真空吸附也可防止压反闷盖；主轴承盖拧紧机拧力异常剔料防错等。

加工实例：OP190通过缸孔直径区分B12和B10,进而自动选择相应型号的刀具进行加工。其原理为：通过Marposs测量仪测量缸孔直径(见图5），B10的直径为（67.5±0.1）mm，B12的直径为（68.7±0.1）mm，当Marposs测量仪测量的直径值为（68.7±0.1）mm时，系统变量#1134赋值为1；当Marposs测量的直径值为（67.5±0.1）mm时，系统变量#1134赋值为2。程序中再通过条件选择，判断#1134的值是1还是2，自动选择对应的B10或者B12刀具进行加工。当前工序零件缸孔直径出现变异，Marposs测量仪测量的直径值既不为（68.7±0.1）mm也不为（67.5±0.1）mm时系统报警，类型识别错误；停止后序程序的选择加工，避免零件的误加工。

结语

不同排量和系列的发动机产品实施共线生产，这是未来汽车发动机制造的发展趋势。利用原生产线设备稍加改造，实施多品种的共线生产，应用更多的防错技术，达到降低制造成本的目的。防错技术的应用，可以减少浪费，保证产品质量和提高机床的开动率。只有在使用过程中进行定期的维护与认证，才能保证防错装置的正常运转，真正起到防错的作用，保证产品的加工质量。