沖壓畢業(yè)論文---汽車沖壓覆蓋件質量檢測

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　汽車沖壓覆蓋件質量檢測 </p><p>　　系 別 機電工程系 </p><p>　　專業(yè)班級 機械工程及自動化 </p><p>　　學生姓名 </p><

2、p>　　指導教師 </p><p>　　提交日期 </p><p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　茲發(fā)給 06級機械工程及自動化 1 班 學生 畢業(yè)設計（論文）任務書，內容如下：

3、</p><p>　　1.畢業(yè)設計（論文）題目： 汽車沖壓覆蓋件質量檢測 </p><p>　　2.應完成的項目： </p><p>　?。?）了解汽車沖壓覆

4、蓋件工藝過程和工藝過程的質量要求 </p><p>　?。?） 對常用質量檢測技術進行分析，選取合理的檢測技術 </p><p>　　

5、（3） 完成某覆蓋件的檢測設計，確定質量檢測方案 </p><p>　?。?） 檢測設計中，選定質量檢測設備 </p><p>　　3.參

6、考資料以及說明： </p><p>　?。?）姚貴升,景立媛.汽車用鋼應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007 </p><p>　?。?）劉貴民，無

7、損檢測技術[M].國防工業(yè)出版社，2006 </p><p>　　（3）吳平川,等.鋼板表面缺陷的無損檢測技術與應用[J].無損檢測2000，22（7）

8、 </p><p>　?。?）李申.超聲蘭姆液探傷研究與應用[J].機械設計與制造，2001,(6) </p><p>　?。?）鮑文華.汽車外覆蓋件鋼板表面缺陷及改進[J].輕型汽車技

9、術，2004（8） </p><p>　?。?）劉鎮(zhèn)清.無損檢測中的超聲蘭姆波[J].無損檢測,1999，21（9） </p><p>

10、;　　4.本畢業(yè)設計（論文）任務書于 2010 年1月 25 日發(fā)出，應于 2010年 5 月 30 日前完成，然后提交畢業(yè)考試委員會進行答辯。</p><p>　　專業(yè)教研組（系）負責人 審核 年 月 日</p><p>　　指導教師（導師組） 簽發(fā) 年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設計（

11、論文）評語： </p><p>　　課題結合自身實際的工作情況，開展了汽車的覆蓋件在沖壓工藝過程的質量檢測方案設計工作。論文分析了目前開展的人工質量檢測的技術能力、不足等，并在此提出上，提出了結合人工檢測和儀器表面檢測、儀器內部檢測為一體的零件沖壓工藝過程質量檢測的方案。實現了多層次質量檢測，能在較高程度上發(fā)現汽車覆蓋件坯板和沖壓成品的各類質量問題。</

12、p><p>　　論文研究內容具體，結構合理，分析設計較嚴密。課題研究工作與實際工作結合的較為密切，能夠對實際工作有較好的參考價值。</p><p>　　論文已達到本科畢業(yè)論文水平。</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）總評成績： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯小組負責人簽字： </

13、p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　汽車覆蓋件是質量要求最嚴格的汽車沖壓件，鑒于此其質量檢測應得到人們高度重視。但縱觀現代汽車業(yè)的發(fā)展狀況，因汽車覆蓋件質量問題而產生的經濟損失較為嚴重。本文意在通過對汽車覆蓋件的加工工藝及質量要求的分析研究，及對汽車覆蓋件工藝過程的常用質量檢測

14、技術的比較，并結合個人的社會實踐經驗，從而得出發(fā)動機蓋工藝過程的質量檢測方案。該方案包括人工表面檢測，表面無損探傷和內部無損探傷。</p><p>　　關鍵詞：沖壓，覆蓋件，質量檢測方案</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The cover part of Automobile is one of the

15、 automotive stamping parts, and the quality requirement of which is very strick. So, we should pay high attention to its quality inspection . But throughout the development of the modern automobile industry, serious econ

16、omic losses are arising because of the quality problems of the cover part of automotive.This article is intended to analyze the processing technology and quality requirements of the cover part of automobile, compairs th

17、e common quality t</p><p>　　Key Words: stamping , Automobile cover , quality testing program</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要

18、 Ⅰ</p><p>　　Abstract Ⅱ</p><p>　　第一章 緒論 1</p><p>　　1

19、.1 課題研究背景 1</p><p>　　1.2 國內外發(fā)展現象 1</p><p>　　1.3 課題研究目標和課題意義 2

20、 </p><p>　　第二章 汽車覆蓋件的加工工藝及質量要求 4 </p><p>　　2.1 汽車覆蓋件的工藝過程概述 4 </p><p>　　2.2 汽車覆蓋件工藝過程的質量要求

21、 4 </p><p>　　2.2.1 表面質量要求 4 </p><p>　　2.2.2 內部質量要求 6</p&

22、gt;<p>　　2.3 本章小結 7</p><p>　　第三章 汽車覆蓋件工藝過程的常用質量檢測技術 8 </p><p>　　3.1 人工檢測

23、 8</p><p>　　3.2 常用的無損探傷技術 9</p><p>　　3.2.1 線陣CCD掃描檢測技術 9</p><p>　　3.2.2 超聲蘭姆波檢測

24、 11</p><p>　　3.2.3 超聲縱波噴水檢測技術 13</p><p>　　3.2.4 漏磁檢測技術 14</p><p&g

25、t;　　3.3 工業(yè)常用檢測技術的對比分析與總結 15</p><p>　　3.4 本章小結 16</p><p>　　第四章 汽車發(fā)動機蓋的工藝過程及質量檢測 17</p

26、><p>　　4.1 工藝過程的概述 17</p><p>　　4.2 工藝過程的質量要求 17</p><p>　　4.2.1 落料線上的表面質量要求

27、 17</p><p>　　4.2.2 沖壓線上的內部和表面質量要求 17</p><p>　　4.3 工藝過程檢測要求 18</p><p>　　4.3.1 落料線的表面檢測要求

28、 18</p><p>　　4.3.2 沖壓線的內部檢測要求和表面檢測要求 18</p><p>　　4.4 工藝過程質量檢測的方案設計 18</p><p>　　4.4.1 落料線的檢測方案

29、 18</p><p>　　4.4.2 沖壓線的檢測方案 20</p><p>　　4.5 本章小結 22</p><p>　　

30、結 束 語 23</p><p>　　參考文獻 24</p><p>　　致 謝

31、 25 </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景</p><p>　　汽車的覆蓋件都是質量要求最嚴格的汽車沖壓件，這類零件不允許沖壓后進行較大的修整，而且在表面噴涂后不能出現任何缺陷和不足。實際生產中，每年都有大量不良沖壓覆蓋件流到后工序，導致機械產品總體質量水平下降和嚴

32、重的經濟損失。覆蓋件坯板常常由于卷材在吊運、海運、陸運時的碰撞、摩擦和淋雨，倉儲時受潮，落料時灰塵污染，落料線清洗機清洗油不純等原因，導致坯板表面出現了夾雜、麻點、銹斑、壓痕、壓印等缺陷，這些缺陷影響了坯板外觀和成形性能，更重要的是降低了抗腐蝕性、抗磨性、疲勞極限等使用性能;而由于不能及時發(fā)現坯板存在的缺陷，造成沖壓產品的報廢，浪費材料增加了成本且生產效率也受到較大影響。因此，對沖壓件坯板在落料線上檢測己就變得至關重要了。在實際生產過程

33、中，對于坯板表面的檢測，本人所在單位落料線采用目視觀察和油石打磨。實踐證明，由于檢測精度和檢測速度等方面的限制，目前這些檢測方法很難勝任沖壓件坯板的在線檢測。</p><p>　　眾所周知，金屬薄板的生產工藝決定了其內部最易存在的缺陷類型為平行于材料表面的分層性缺陷。由于分層嚴重影響板材的強度，沖壓成品焊接時若板材受到垂直于表面的拉應力，分層會在焊接過程中被撕裂。目前，本人所在單位沖壓線的檢測方法也是目視檢測和油

34、石打磨，粗糙的檢測帶來的結果是在實際生產中常常出現因分層而報廢的現象，所以必須在沖壓線上對沖壓前的坯板進行內部探傷。</p><p>　　隨著無損探傷技術的深入發(fā)展，超聲蘭姆波檢測、超聲噴水檢測、線陣CCD掃描檢測、漏磁檢測、渦流檢測等技術變得越來越成熟。本文旨在通過開展對落料線上坯板質量檢測和沖壓線上沖壓件質量檢測的研究，作出合理的檢測方案，實現對汽車沖壓覆蓋件質量管理，提高沖壓覆蓋件的質量和生產效率。<

35、/p><p>　　1.2 國內外發(fā)展現狀</p><p>　　無損探傷技術在汽車用薄板上的應用是近十年國內外工業(yè)界的一個熱點，其發(fā)展也是日新月異。在日本，超聲探傷裝置已廣泛使用（表1.1）。1999年,日本NKK首次將“Delta—Eye”系統(tǒng)引入到福山廠2號連續(xù)熱浸鍍鋅生產線上，用于改善汽車外板用鍍鋅板的質量。2002年，日本NKK公司成功采用帶鋼表面裂紋自動檢測裝置。檢測裝置采用了一種兩極

36、分化光源和三個攝像儀，可識別鋼帶表面的反射光，記錄圖像數據，進而識別這種反射光。該裝置可100％地檢測出鋼帶表面的細小裂紋，并自動標記。2000年，CEA (法國原子能委員會)在國際無損探傷技術交流活動中，展示了新開發(fā)的“SPARTACUS”系統(tǒng)，其主要特征是通過工作臺利用超聲波的收集掃描分析資料，可連續(xù)350Ko/s的高速大規(guī)模處理數據， 而且排除了汽車用薄板材料微粒發(fā)出的噪聲，大大提高了信號與噪聲的比例，能進行各種深度下的無損探傷。

37、</p><p>　　在國內工業(yè)界，無損探傷技術在薄板上的應用也逐漸受到人們的重視。1999年寶鋼成立了表面檢測項目組，先后開發(fā)出了帶鋼表面質量在線檢測系統(tǒng)、高速帶鋼多功能檢測系統(tǒng)和針孔檢測系統(tǒng)。寶鋼帶鋼表面質量在線檢測系統(tǒng)對高速運行的帶鋼實施非接觸實時在線表面缺陷檢測并進行智能分類，是國內第一套自主研發(fā)并投入生產使用的冷軋帶鋼表面檢測系統(tǒng)。寶鋼高速帶鋼多功能在線檢測系統(tǒng)是寶鋼自主開發(fā)的適用于軋機出口高溫、高濕、

38、污染、震動等惡劣生產環(huán)境的視覺檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)在速度高達1800m/min的生產線上，對直徑大于1mm的孔洞，開口深度大于2mm的邊裂的檢測精度達到100%，同時對帶鋼表面常見缺陷在線檢出率達到99%，缺陷分類準確率達到80%以上。寶鋼針孔檢測系統(tǒng)主要用于檢測冷軋薄板表面的微小缺陷，系統(tǒng)對直徑大于等于15μm的針孔的檢出率達到99%以上，邊緣盲區(qū)小于等于1mm。</p><p>　　無損探傷技術在汽車用薄板上的應

39、用越來越廣泛，但還有許多汽車制造企業(yè)還沒有利用這一先進的技術。本人所在單位里，汽車沖壓覆蓋件的質量檢測技術不夠完善，因此來探索和研究本課題。</p><p>　　1.3 課題研究目標和課題意義</p><p>　　近兩年單位分別出現了汽車覆蓋件落料線不良2.01%和2.10%、沖壓線3.04%和</p><p>　　2.96%、裝配線3.20%和3.16%，從以上不

40、良數據可以看出，不良率到下一工序有增加的現象。對覆蓋件鋼板的常見缺陷作出分析，發(fā)現檢測技術的不完善是造成不良率上升現象的原因。本文對人工檢測的檢測范圍作詳細分析，并對常用工業(yè)無損檢測技術的原理、發(fā)展、特點、應用范圍等進行對比分析，找出最合理最能滿足質量要求的檢測技術，實現多層次質量檢測的方法，能夠在較高程度上發(fā)現汽車覆蓋件坯板和沖壓成品的各類質量問題。同時，設計出發(fā)動機蓋工藝過程的質量檢測方案，提高發(fā)動機蓋檢測的準確性和全面性。<

41、/p><p>　　第二章 汽車覆蓋件的加工工藝及質量要求</p><p>　　汽車覆蓋件的工藝過程概述</p><p>　　汽車覆蓋件的加工過程大致如下：卷材——落料——堆垛——運輸——（沖壓線）倉儲——清洗——沖壓成型。</p><p>　　在落料過程中，由起重機將卷料放上卷料備料臺，然后裝載到上料小車上，上料小車運行到開卷機，上料小車回位后

42、，完成卷料與整線的對中，穿帶結束后，料帶經過四輥式送料機組進行料頭剪切，進入清洗機進行料帶的清洗；經過清洗后的料帶進入校平機組；被校平后的板料進入地坑，形成一個緩沖帶（補償環(huán)），以補償卷材在開卷校平部分連續(xù)運行和進入落料切斷沖模時的間歇動作的速度差。在地坑的一側，裝有光電反射器，當卷材下落到地坑時，反射器給出信號使驅動開卷裝置的電機停止工作，卷材進給中斷；經過幾次落料切斷后，地坑中的卷材逐步上升到一定程度，光電反射器發(fā)出信號，使驅動開卷

43、裝置的電動機起動，恢復卷材進給，開卷校平；從地坑上來的板料進入落料壓力機進給的裝置；落料壓機落料及堆垛。</p><p>　　在沖壓成形過程中，鋼板的成型都是借助模具對薄板施加外力所引起的結果。一定力的作用方式和大小，都對應著一定的變形。不論采用什么樣的成形方式，沖壓成形件所要求的幾何形狀，都是通過鋼板在沖壓成形過程中的塑性變形來完成的。根據沖壓成形過程中鋼板變形區(qū)的應力、應變的不同，可將零件變形劃分為拉伸、壓縮

44、、彎曲、扭轉等多種成形方式。</p><p>　　汽車覆蓋件工藝過程的質量要求</p><p>　　由于不能及時發(fā)現坯板表面存在的缺陷，造成沖壓產品的報廢，浪費材料增加了成本且生產效率也受到較大影響，所以落料線上的質量檢測是最重要的，必須對坯板進行表面檢測。分層缺陷是薄板最危險的缺陷，生產現場必須對坯板進行內部探傷。經過檢測合格的坯板進行沖壓成型，因表面缺陷引起不良而報廢時有發(fā)生。因此，對

45、沖壓成品的檢測我們也需要進行表面的探傷。</p><p><b>　　表面質量要求</b></p><p>　　覆蓋件坯板的表面質量要求與沖壓成品表面要求相似，坯板需要無劃傷、無麻點、無壓印、無壓痕、無銹斑、無夾雜等；沖壓成品需要無劃傷、表面光潔、無壓痕、無夾雜、無銹斑、無麻點等。</p><p><b>　　（1）劃傷</b&

46、gt;</p><p>　　劃傷是最常見的表面缺陷（圖2.1）。劃痕起著缺口的作用，變形時引起應力集中，因而導致零件沖壓開裂，劃痕越深，缺口作用越明顯；劃痕越長，缺口作用的區(qū)域就越大，即使是微細的劃痕，也可能成為零件沖壓開裂并迅速向金屬內部滲透裂紋的起始點，同時又有可能成為零件疲勞斷裂的潛伏</p><p><b>　　因素。</b></p><p

47、>　　實踐證明，零件沖壓成形時，如果鋼板表面存在著劃痕，并處于零件變形部位，包括拉延和彎曲變形的部位時，勢必沿著劃痕開裂。劃痕有多長，零件就有多長，甚至沿著劃痕處向表面無劃痕處擴展。劃痕越深，零件的裂口就越大，實為零件沖壓開裂的一個原因。 </p><p><b>　?。?）表面臟污</b></p&g

48、t;<p>　　覆蓋件沖壓成品表面的光潔度是指覆蓋件沖壓成品表面受污染的程度（圖2.2），表面的殘留物會降低外耐腐蝕性同時會給表面磷化帶來影響，進而影響車身漆膜的附著力。</p><p>　?。?）麻點 圖2.3 麻點缺陷的表面ＯＭ低倍形貌 </p><p>　　“麻點”（圖2.3）的產生是由于鋼和</p

49、><p>　　雜質的塑性不同，在沖壓或通過夾送輥時雜質被軋入鋼板表面的細小顆粒，結果鋼板表面呈現滿布的“麻點” ?！奥辄c”以獨特的形狀并具有促使污垢聚集的作用，使鋼板表面質量惡化，對于要求具有良好表面質量的汽車覆蓋件是很不利的。 圖2.4 壓痕</p><p>　?。?）壓痕

50、 </p><p>　　覆蓋件表面壓痕（圖2.4）是運輸時碰撞造成的缺陷，壓痕的出現大大影響了覆蓋件的外觀，對于外觀要求嚴格的覆蓋件，這是不允許的。 </p><p><b>　　（5）壓印</b></p>&l

51、t;p>　　由于輥面受損或有異物黏結導致在鋼板上周期性地出現壓?。▓D2.5），其形狀，大小基本相同。其周期(L)與輥子直徑(D)的關系為:L=μπD（μ為延伸系數）。壓印也是嚴重影響覆蓋件外觀的因素之一，必須杜絕其出現。 </p><p&g

52、t;<b>　?。?）銹斑 </b></p><p>　　倉儲時濕度大、卷材包裝損壞、長期在庫等都是鋼板生銹的原因。銹斑（圖2.6）會降低覆蓋件表面噴涂時油漆的附著力或者磷化處理的質量。同時，鋼板表面的銹斑增大了焊接時的電阻，容易引起焊點燒穿或焊接不牢，直接影響焊接質量。</p><p>　　2.2.2 內部質量要求</p><p>　　金屬薄

53、板的內部缺陷主要是分層（圖2.7），薄板中的分層由于板材中的縮孔殘余、開口氣泡和夾雜物等在軋制過程中被軋扁而形成。當薄板受到垂直于表面的拉應力時，分層會嚴重影響薄板的強度，如圖2.8所示。若焊接坡口處有分層存在，它會促使焊縫產生缺陷。如果焊接應力與分層的平面垂直，即使分層并不在坡口處開口，也會在焊接過程中被撕裂。因此，覆蓋件坯板要求無分層缺陷。</p><p>　　圖2.7 分層

54、 圖2.8 金屬薄板中分層缺陷</p><p><b>　　2.3 本章小結</b></p><p>　　本章介紹了覆蓋件加工過程，大致如下：卷材——落料——堆垛——運輸——（沖壓線）倉儲——清洗——沖壓成型。并對覆蓋件的質量要求作出分析，確定了最終的質量要求。</p><p>　　第三章 汽車覆蓋件工藝過程的常用

55、質量檢測技術</p><p><b>　　3.1 人工檢測</b></p><p>　　人工檢測，即利用肉眼觀察，油石打磨觀察。這種人工檢測方法的檢測范圍如表3.1所示。 </p><p>　　圖 3.3 坯板撞傷 圖3.4 坯板銹斑</p>&l

56、t;p>　　表3.1中，對落料線上坯板的檢測雖能檢測出常見表面缺陷，但人工檢測具有以下突出的弊端，即抽檢率低，不能100% 反映坯板表面質量；實時性差，遠不能滿足在線高速的生產節(jié)奏。此外，人工檢測不能發(fā)現坯板的分層缺陷。這樣，我們必須想出更好的方法去完善質量管理工作。</p><p><b>　　常用的無損探傷技術</b></p><p>　　從檢測技術的觀點看

57、，無損探傷有如下一些特點:</p><p>　?。?）檢測對象形式多樣，從連鑄板坯到各種型號的冷、熱軋帶鋼和各種機械零</p><p>　　件，因此檢測機理具有多樣性。</p><p>　?。?）表面缺陷的種類隨著加工工序的延仲呈現逐漸增加的趨勢，而且不同缺陷</p><p>　　類別之間的光學、幾何和電磁等特性參數各異，增加了檢測的難度。&

58、lt;/p><p>　?。?）針對大量微細的缺陷，要求檢測系統(tǒng)的分辨力和靈敏度高，高速的生產節(jié)</p><p>　　奏決定了檢測系統(tǒng)的高實時性的特點。</p><p>　　因此，對檢測坯板的表面缺陷和內部缺陷的無損檢測技術提出了很高的要求。下面介紹幾種常用的無損探傷技術：它們能進行坯板表面和內部的在線檢測，與人工檢測相比有了較大的提高。</p><p

59、>　　3.2.1 線陣CCD掃描檢測技術</p><p>　?。?） 線陣CCD掃描檢測原理</p><p>　　固體攝像器件CCD檢測原理（如圖3.5）是用特殊光源以一定方向照射到鋼板表面上，CCD攝像機在帶鋼上掃描成像，掃描所得的圖像信號經過圖像采集卡輸入計算機，通過圖像預處理、二值化、確定檢測區(qū)域等處理方法后得到鋼板表面缺陷的二值圖像，提取二值圖像中的幾何特征參數，然后再進行圖

60、像識別，判斷出是否存在缺陷。</p><p>　　圖3.5 線陣CCD掃描檢測系統(tǒng)原理圖</p><p>　?。?） 視覺檢測技術的發(fā)展</p><p>　　隨著本世紀60年代激光技術、CCD技術的相繼問世和計算機技術的飛速發(fā)展，機器視覺技術應運而生，并迅速在工業(yè)無損檢測領域推廣普及，有效拓展了無損檢測技術的應用范圍。機器視覺技術應用于鋼板表面缺陷在線檢測的機理是

61、絕大多數表面缺陷的光學特性之間存在著明顯差異。70年代中期日本川崎公司開始研制鍍錫板在線檢測裝置，先后采用了斜交激光掃描系統(tǒng)和平行激光掃描系統(tǒng)進行鋼板表面缺陷檢測，并針對特定缺陷(如周期性缺陷)的信號處理問題采用了自相關技術和 Fractal分析方法。1988年美國Sick光電了公司研制成功平行激光掃描檢測裝置，檢測原理如圖3.6所示，低功率He-Ne激光器發(fā)出的激光經過反射鏡投射到一個高精度的多面體棱鏡表面，通過多面體棱鏡的旋轉運動產

62、生垂直于帶鋼運動方向的橫向掃描。光線經多面體棱鏡反射后通過遠心光路系統(tǒng)投射到帶鋼表面，帶鋼表面反射和散射的光線被光接收裝置接收并由光電倍增器完成光電轉換后，傳輸至后級計算機系統(tǒng)，完成圖象信號處理和缺陷識別任務。Sick系統(tǒng)可檢出40多種表面缺陷。</p><p>　　圖3.6 Sick激光掃描檢測原理</p><p>　　1.激光或白色光源 2.旋轉棱鏡 3.拋物面鏡 4.掃描光線

63、出射窗 </p><p>　　5.帶鋼 6.光接收棒 7.光電倍增管</p><p>　　在美國能源部的資助下，Honeywell公司于1983年開發(fā)出采用線陣CCD器件的連鑄板坯表面在線檢測裝置。通過增加CCD芯片的有效象元數和提高其幀轉移速率，并采用先進的數字圖象處理部件，該裝置能可靠地檢出針孔等微細的表面缺陷。1986年，Westinghouse公司和 Eastman Kod

64、ak公司在美國鋼鐵隴會(AISI)的資助下，分別研制出各自的帶鋼表面缺陷在線檢測系統(tǒng)，其中Westinghouse系統(tǒng)在最高帶速和最大帶寬下可提供0.7mm×2.3mm的縱、橫向缺陷分辨力。此外，為滿足軋制帶鋼表面在線檢測中高速數據處理的需求，意大利和美國的多家公司都相繼研制出專用的計算機處理系統(tǒng)。90年代以來，進一步完善和提高機器視覺檢測系統(tǒng)的自動化功能(缺陷自動分類等)及實用化水平己成為研究熱點，其中前者的應用研究最多。&

65、lt;/p><p>　　視覺檢測技術經過幾十年的發(fā)展，技術正逐步成熟，功能不斷完善。</p><p>　?。?） 線陣CCD掃描檢測的特點及檢測范圍</p><p>　　線陣CCD掃描檢測系統(tǒng)通常由LED光源,明暗域結合成像光學系統(tǒng)、高速高分辨率線陣CCD器件、FPGA 嵌入式處理系統(tǒng)和缺陷自動分類子系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)能對鋼板表面的麻點、夾雜、壓印、劃傷和壓痕等常見缺陷進

66、行無損檢測,并基于Bayes 決策理論,實現缺陷的自動分類功能。這類系統(tǒng)在實驗室檢測指標一般為:寬度最大為1800 mm ,運行速度不大于1.5 m/ s ,振動幅度小于1 mm ,橫縱向檢測分辨率為0.8 mm×0.8 mm ,尺寸檢測誤差不大于1mm。</p><p>　?。?）線陣CCD掃描檢測技術總結</p><p>　　線陣CCD掃描檢測是一項世界先進的表面檢測無損檢測

67、技術，經過幾十年的發(fā)展，技術成熟。能檢測出麻點、夾雜、壓印、壓痕和劃傷等常見表面缺陷，橫縱向檢測分辨率達到0.8mm ×0.8mm，尺寸檢測誤差不大于1mm?？梢哉f，線陣CCD掃描檢測是一種全面、準確、高效的表面檢測技術。</p><p>　　3.2.2 超聲蘭姆波檢測</p><p>　　（1） 超聲蘭姆波檢測原理</p><p>　　蘭姆波又稱板波，是

68、超聲縱波傾斜入射到薄板中引起共振而形成的波。如圖3.7所示，可推導出</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　式中 α—— 透聲材料中縱波的入射角 圖3.7 蘭姆波波型的產生與換能器入射角度關系</p><p>　　——透聲材料中縱波的波速 </p><p>　　——薄板中蘭姆波的相速

69、度</p><p>　　蘭姆波分為對稱型(S型)和非對稱型(A型)兩種(圖3.8)。其產生和傳播的速度是與檢測對象的介質性質、波的頻率 f 及薄板的厚度 d 的乘積 f·d 相關的。其相關的波動方程如下 </p><p>　　S模態(tài) （2）

70、 </p><p>　　A模態(tài) (3)</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　式中為薄板中橫波的波速。</p><p>　　從公式(1)～(3)可以看出，在入射角不變或f · d不變的情況

71、下，其適用的范圍和產生的蘭姆波的模式是不同的，其相速度與f · d以及入射角度與f · d的關系如圖3.9和3.10所示，因此需要通過試</p><p>　　驗來選取最佳的檢測模式。</p><p>　　薄板的檢測主要采用脈沖反射法，使用一</p><p>　　個探頭兼作發(fā)射和接收探頭。換能器(探頭)發(fā)出的超聲波在板中激發(fā)的板波在傳播過程中遇到缺

72、陷或端面而產生反射波，被傳感器接收后在示波屏上顯示出缺陷波和底波的位置和幅度。 </p><p>　?。?）超聲蘭姆波探傷發(fā)展概況</p><p>　　蘭姆波的發(fā)現是在1917年，英國力學家H·Lamb按平板自由邊界條件解波動方程，得到了一種特殊的波動解，后人把這種波動命名為蘭姆波以紀念它的發(fā)現者。40年代末，美國人F.A.Firestone(此人也是超聲探傷的發(fā)明者)首先將蘭姆

73、波應用于薄板探傷。后來美國人D.C Worlton，日本無損檢測學會，日本科學家尾上守夫，德國科學P．Holler都對蘭姆波進行較為深入的研究。我國航空材料研究所李家偉等也對蘭姆波探傷進行了廣泛地研究。尤其是中國科學院聲學研究所應崇福、張守玉和沈建中用光彈方法對蘭姆波的應力分布，進行了直接觀察，這是世界上首次對蘭姆波的應力分布進行直接觀察。他們還對蘭姆波傳播與散射進行了觀察和研究。</p><p>　?。?）超聲

74、蘭姆波探傷的特點及檢測范圍</p><p>　　超聲探傷是目前最常用的探傷方法之一，超聲探傷最常用的波形是縱波和橫波?？墒菍τ诒“?尤其是厚度2mm以下的薄板)，無論是橫渡探傷或是縱波探傷都很困難。第一是速度慢效率低，第二是雖然原理上可行，但實際做起來比較困難．第三是探傷的效果即缺陷反應不夠理想。蘭姆波探傷剛好彌補以上這些缺點，特別適合薄板探傷。它的優(yōu)點是探傷距離遠，能達到0.5米甚至1米，因此探傷效率高，速度快

75、，第二是薄板能檢測出薄板常見的分層缺陷。 </p><p>　?。?）超聲蘭姆波探傷總結</p><p>　　從特點與應用范圍看，蘭姆波檢測有很多優(yōu)點，如探傷距離遠、效率高、針對性強。</p><p>　　從發(fā)展上看，蘭姆波用于金屬薄板的無損檢測雖已有數十年的歷史，并已取得了不少進展，但還存在著許多尚未解決的問題，如分層對蘭姆波的散射機理，如何選擇最佳探傷參數，如何

76、克服有時可能發(fā)生的分層漏檢，如何對缺陷進行定性、定量分析以及人工缺陷的選型等，這些也可能就是國外至今尚未制訂有關標準的原因。國內雖已先后制訂了兩項國標和一項專業(yè)標準，但并不能說明這些問題都已得到妥善解決。</p><p>　　3.2.3 超聲縱波噴水檢測技術</p><p>　　（1）超聲縱波噴水檢測原理</p><p>　　超聲縱波噴水檢測系統(tǒng)由機械傳動機構和水

77、箱,超聲C掃描控制器,超聲波C 掃描探傷儀以及PC微機系統(tǒng)四部分組成。在檢測時,數據的獲取、處理、存貯與評價都是在每一次掃描的同時由計算機在線實時進行。共有兩個信號輸入計算機進行處理:一個是來自水箱上探頭位置的信號,一個是來自超聲波探傷儀的描述超聲波振幅的模擬信號。這兩信號經過A/D轉換,信號數字化后輸入計算機,然后由掃描模式產生一個確定其尺寸的數據陣列,圖形顯示在這個區(qū)域范圍內。數據陣列里的每個點在顯示器上顯示為一個象素。圖像用8種顏

78、色顯示。這8種顏色也就是指定波形的振幅,通常用dB 數表示。在每一次掃描結束時,計算機可通過軟件自動完成對每一種顏色和顯示的百分比面積的象素計數。對顯示出來的掃描圖像都可以作出相應的解釋,對缺陷進行評定。</p><p>　?。?）超聲縱波噴水檢測技術的發(fā)展</p><p>　　超聲縱波噴水檢測是一種根據已有研究結果，開展工程化應用的自動檢測技術。該技術通過自動編制自動檢測控制軟件，使其具

79、有探頭和產品運動控制、檢測信號采集、存貯與顯示的功能，實現對鋼板的自動檢測。</p><p>　?。?）超聲縱波噴水檢測技術的特點及檢測范圍</p><p>　　傳統(tǒng)的超聲穿透法檢測靈敏度低，無法準確檢測出分層缺陷。超聲縱波噴水檢測技術通過改善檢測頻率、噴水嘴直徑等檢測技術參數，提高薄板分層性缺陷的檢測靈敏度。超聲縱波噴水檢測是使用計算機控制超聲換能器(探頭) 位置在工件上縱橫交替搜查,把

80、在探傷距離特定范圍內(指工件內部) 的反射波強度作為輝度變化并連續(xù)顯示出來,可以繪制出工件內部缺陷橫截面圖形。這個橫截面能直觀的描繪出缺陷的大小、位置。超聲縱波噴水檢測系統(tǒng)一般的檢測指標為: 厚度≤6mm，寬度最大為1800mm ,探頭掃查速度200mm/s。</p><p>　?。?）超聲縱波噴水檢測技術總結 </p><p>　　金屬薄板超聲縱波脈沖噴水穿透自動檢測技術，可有效檢測出金

81、屬薄板中的分層性缺陷，并可擴展實現對厚度≤6mm的金屬板材的無盲區(qū)檢測。制訂了具有高可靠性的金屬薄板超聲縱波脈沖噴水穿透無損檢測新方法，提高了產品可靠性。</p><p>　　3.2.4 漏磁檢測技術 </p><p>　?。?） 漏磁檢測原理</p><p>　　漏磁檢測，其基本原理是利用磁源對被測材料進行局部磁化，

82、材料表面出現裂紋或坑點等缺陷時，使局部區(qū)域的磁導率降低，磁阻增加，磁化場將有一部分從此區(qū)域外泄出來，形成可檢測的漏磁信號。在材料內部的磁力線遇到由缺陷產生的鐵磁體間斷時。磁力線將會發(fā)生聚焦或畸變，這一畸變擴散到材料本身之外，即形成可檢測的磁場信號。采用磁敏元件檢測這一漏磁場便可獲得有關缺陷信息。因此漏磁檢測就是以磁敏電子裝置與磁化設備組成檢測傳感器，將漏磁場轉變?yōu)殡娦盘柼峁┙o二次儀表。</p><p>　?。?）

83、漏磁檢測的發(fā)展</p><p>　　漏磁檢測在工業(yè)上的應用，是自1947年Has-tings設計了一套漏磁檢測系統(tǒng)以后開始的，這套系統(tǒng)使原先磁粉探傷不能檢查的鋼管等內表面和近表面缺陷檢出成為可能。1950年，FSerster把管材和棒材的漏磁檢測方法引入了工業(yè)應用中，用于焊縫和管、棒體的探傷。1957年后出現了大口徑管材漏磁檢測系統(tǒng)TUBOTEST，它是采用中心導體通電磁化；隨后出現了用于鋼板探傷的TUBOMAT

84、，采用磁軛法磁化。近年，清華大學的黃松嶺、趙偉、宋小春研究出大面積鋼板缺陷漏磁檢測方法，這種方法能有效判斷鋼板的局部磁化飽和狀態(tài)，因此可以對漏磁探頭的磁路參數進行優(yōu)化；同時，利用由磁敏感元件錯位陣列組成的探頭來測量漏磁場，可以防止漏檢，從而提高了測量的覆蓋范圍和空間分辨率，保證了大面積鋼板表面缺陷的檢測精度。</p><p>　　漏磁檢測的應用范圍正不斷擴大，檢測更準確更全面。</p><p&

85、gt;　?。?）漏磁檢測儀的特點及檢測范圍</p><p>　　常用的漏磁檢測儀包括檢測儀主機和傳感器。檢測儀主機通過電纜連接給傳感器提供所需要的電源，傳感器也通過電纜將磁信號送到主機。其中檢測儀主機由信號放大及調節(jié)電路、傳感器消磁電路、ARM9嵌入式系統(tǒng)單元和顯示部分、電源及充電電路等組成。圖3.11是硬件功能框圖：</p><p>　　圖3.11 漏磁檢測儀硬件電路框圖</p&

86、gt;<p>　　現在常用的磁阻傳感器，可檢測低至幾十微高斯的磁場。這種傳感器輸出電壓小，線性度好，噪聲系數低，靈敏度高，很適合弱磁場的檢測。漏磁檢測儀有較強的可調節(jié)性能，對于不同的工件，放大倍數(增益)要求可調節(jié)。 </p><p>　　漏磁檢測儀對零件的表面裂紋、麻點、夾雜很敏感，不僅可以發(fā)現與真實情況一一對應的缺陷信號，而且根據儀器自身的軟件分析計算可以得出與真實情況基本一致的缺陷信息，如深度

87、、寬度等。儀器的操作方法十分簡便的，儀器也適于便攜，適用于現場檢測；分析功能由儀器自身完成，大大減少了有操作者主觀判斷帶來的誤差。</p><p>　?。?） 漏磁檢測技術總結</p><p>　　漏磁檢測技術廣泛應用于鋼鐵產品的無損檢測，其檢測原理是利用漏磁通密度與缺陷的體積成正比的關系，通過測量漏磁通密度從而確定缺陷的大小并對缺陷進行分類。因此，漏磁檢測技術可用于在線確定鋼板表面微小的

88、非金屬夾雜物、裂紋、麻點。</p><p>　　3.3 工業(yè)常用檢測技術的對比分析與總結</p><p>　　為了作出精確的分析，確定最適合檢測覆蓋件的無損探傷技術，作下表（表3.12）。 </p><p>　　表3.12 工業(yè)常用檢測技術的對比</p><p>　　經過上表（表3.12）分析，最適合落料線與沖壓線的無損檢測技術分別為線陣C

89、CD掃描檢測、超聲縱波噴水檢測。由于這兩種檢測技術分別適合于覆蓋件坯板的表面質量檢測和內部質量檢測，所以，能夠在檢測手段上比人工檢測有較大的提升，實現了多層次質量檢測。</p><p><b>　　3.4 本章小結</b></p><p>　　本章給分析了人工檢測的范圍，發(fā)現人工檢測存在不足之處，需要找出更好的方法去完善質量管理工作。為達到汽車覆蓋件工藝過程的質量要求

90、完善質量管理工作，對工業(yè)常用檢測技術作出對比分析，最終找到了最適合落料線與沖壓線的無損探傷技術，實現了多層次質量檢測。 </p><p>　　第四章 汽車發(fā)動機蓋的工藝過程及質量檢測</p><p>　　從技術成熟度、特點、應用范圍、精度、效率看，線陣CCD掃描檢測技術和超聲縱波噴水檢測技術

91、是最適合我單位進行常規(guī)表面缺陷檢測和內部分層檢測的技術。現在，我單位在發(fā)動機蓋工藝過程中開展質量檢測時，還缺少相應的技術手段，所以需要設計一套發(fā)動機蓋工藝過程的質量檢測方案。</p><p>　　4.1 工藝過程的概述</p><p>　　實際生產中，發(fā)動機蓋的工藝過程如下：卷材——落料——坯板的表面檢測——堆垛——運輸——（沖壓線）倉儲——坯板的內部檢測——清洗機清洗——沖壓線——沖壓成

92、品表面檢測——最終成品。</p><p>　　4.2 工藝過程的質量要求</p><p>　　4.2.1 落料線上的表面質量要求</p><p>　　在高爐廠生產中，卷材都是經過檢驗合格才出貨的。可是卷材從高爐廠出廠后要經過吊運、海運、陸運才到落料工廠，途中的淋雨、碰撞、摩擦對卷材的質量有一定影響，常造成銹斑、壓痕、磨痕等缺陷。同時卷材受潮、受雜質污染等原因，常常出

93、現夾雜、生銹、麻點、劃傷缺陷。這一系列的不良，超出了發(fā)動機蓋坯板的表面質量標準，所以對落料線的表面檢測，要求達到無以上表面缺陷。</p><p>　　4.2.2 沖壓線上的內部和表面質量要求</p><p>　　目前，國內外各工業(yè)部門對金屬薄板內部質量的無損檢測，均采用超聲蘭姆波方法或超聲橫波脈沖反射方法（表4.1）。超聲蘭姆波方法檢測速度快，但存在嚴重的缺陷漏檢。因此，歐美國家基本不使用

94、該方法，只有日本的金屬薄板生產廠家采用了該方法 。歐美國家使用的超聲橫波脈沖反射方法是利用材料內部分層性缺陷前沿的超聲散射信號對缺陷進行檢測，而金屬薄板內部缺陷的前沿非常窄，該方法檢測時亦存在較嚴重的缺陷漏檢。</p><p>　　高爐廠對金屬薄板的內部檢測存在分層漏檢，發(fā)動機蓋的不良報廢率必然不穩(wěn)定。因此，沖壓線要求發(fā)動機蓋坯板無分層缺陷。</p><p>　　劃傷、麻點、銹斑、壓痕、表

95、面臟污都是發(fā)動機蓋沖壓成品報廢的常因，對此，沖壓線要求發(fā)動機蓋沖壓成品無以上不良。</p><p>　　4.3 工藝過程檢測要求 </p><p>　　4.3.1 落料線的表面檢測要求</p><p>　　落料線上的發(fā)動機蓋坯板表面檢測要求嚴格，有檢測范圍要求、精度要求、效率要求、分析功能要求，具體如下：</p><p>　　檢測范圍要求

96、：麻點、夾雜、壓印、劃傷和壓痕等常見缺陷都能發(fā)現</p><p>　　精度要求：0.8mm×0.8mm分辨率</p><p>　　效率要求：能跟上落料線的生產節(jié)奏，進行在線檢測</p><p>　　分析功能要求：實現缺陷的自動分類功能</p><p>　　4.3.2 沖壓線的內部檢測要求和表面檢測要求</p><

97、p>　　（1）沖壓線上發(fā)動機蓋坯板的內部檢測要求如下：</p><p>　　檢測范圍要求：分層缺陷的檢測</p><p>　　精度要求：無盲區(qū)檢測</p><p>　　效率要求：滿足沖壓線的用板需求</p><p>　　分析功能要求:判定出缺陷的大小、位置 </p><p>　?。?）沖壓線上發(fā)動機蓋沖壓成品的表

98、面檢測要求如下：</p><p>　　檢測范圍要求：能檢測出銹斑、劃傷、麻點、夾雜等缺陷</p><p><b>　　精度要求：目視水平</b></p><p><b>　　效率要求：抽檢水平</b></p><p>　　分析功能要求：能判定不良類別</p><p>　　4.

99、4 工藝過程質量檢測的方案設計</p><p>　　4.4.1 落料線的檢測方案</p><p>　?。?）檢測設備的選擇</p><p>　　從發(fā)動機蓋工藝過程、工藝質量要求、工藝檢測要求看，落料線應選擇一套凌云公司研發(fā)的BaoVision系列線陣CCD掃描檢測系統(tǒng)作為表面檢測的設備。該設備能檢測出對生產關注的劃傷、銹斑、麻點等十幾種主要缺陷，系統(tǒng)的缺陷檢出率達到

100、99%，缺陷分類準確率達到80%以上，該系統(tǒng)可實時更新顯示當前鋼卷的檢測位置和機組速度，缺陷分布（上、下表面及綜合分布）鳥瞰圖，當前查看的鋼卷缺陷列表及缺陷圖像；可以準確、及時、有效地檢出和識別表面缺陷，顯示鋼板缺陷分布。                  &

101、#160;                             BaoVision系列線陣CCD掃描檢測系統(tǒng)的硬件框架主要由光源，攝像頭，圖像采集卡，光電

102、傳輸裝置，圖像處理計算機，終端控制及報警計算機和數據庫服務器等組成。主要包括四個模塊：圖像采集模塊，圖像處理模塊，信息存儲模塊和報警模塊。  其中，照明方式采用透射式照明方式，采用長壽命LED陣列光源，具有穩(wěn)定、壽命長、維護簡單等優(yōu)點。CCD行掃描攝像機橫向排列在鋼板生產線上方，攝像機的橫向及縱向可視范圍相互重疊以確保不出現漏檢。   該系統(tǒng)在鋼板運行速</p><p>　

103、?。?）檢測流程的設計</p><p>　　為了能高效地生產出合格的發(fā)動機蓋坯板，落料線檢測流程設計如下圖（圖4.2）：</p><p>　　回卷（此卷不生產） 落料線正常生產 次品堆垛</p><p><b>　　嚴重撞傷、生銹</b></p><p>　　輕微撞傷、生銹

104、 無異常 </p><p>　　連續(xù)性常見表面缺陷 間斷性的常見表面缺陷</p><p><b>　　無異常</b></p><p>　　注：圖中 為質量判定； 為生產工序；常見表面缺陷指第二章描述的缺陷。</p><p>　　卷材在落料線生產

105、前經過運輸和倉儲，外周質量有可能會受到影響，落料線的檢測首先要對卷材的外周進行清掃并目視檢查，當發(fā)現卷材有嚴重缺陷（嚴重撞傷、嚴重生銹）時，應停止生產回卷處理，若有輕微撞傷、生銹缺陷或無異常時，進行落料工序；落料線生產出來的坯板要用線陣CCD掃描檢測系統(tǒng)進行表面檢測，發(fā)現連續(xù)出現常規(guī)表面缺陷時，應回卷處理，間斷出現常見表面缺陷時，系統(tǒng)自動分類進行次品堆垛，坯板無異常時直接進行堆垛工序。</p><p>　　4.4

106、.2 沖壓線的檢測方案</p><p>　?。?）檢測設備的選擇 </p><p>　　從發(fā)動機蓋工藝過程、工藝質量要求、工藝檢測要求看，落料線應選擇一套華海恒輝科技有限公司研制的RMS600遠程C掃描成像系統(tǒng)作為坯板內部檢測的設備。系統(tǒng)由機械傳動機構和水箱,超聲波C掃描控制器,超聲波C掃描探傷儀以及PC 微機系統(tǒng)四部分組成。采用一對超聲波脈沖發(fā)生器/接收器（內置高速A/D轉換器），

107、采樣頻率50MHz，RMS 600的掃描速度為500mm/s。系統(tǒng)軟件可以完成數據采集，分析和報告等功能， </p><p>　　對于系統(tǒng)的探頭選擇Gamma系列的IS型水浸式探頭，該探頭用于要求晶片直徑在0.25英寸到1.0英寸之間的一般超聲水浸式檢測，主要集中在提高近表面分辨率或分層缺陷的靈敏度的關鍵應用上。所有的IS型探頭都有防水的UHF連接器，可以適應檢測環(huán)境。</p><p>　

108、?。?）檢測流程的設計 </p><p>　　為了能高效地生產出內部質量和表面質量都合格的發(fā)動機蓋坯板，沖壓線檢測流程設計如下圖（圖4.3）：</p><p>　　停止生產 沖壓線正常生產 次品堆垛</p><p><b>　　嚴重撞傷、生銹</b></p><

109、;p>　　輕微撞傷、生銹 無異常</p><p>　　連續(xù)性分層 間斷性分層</p><p><b>　　無異常 </b></p><p>　　連續(xù)性常見表面缺陷 間斷性常見表面缺陷</p><p>&l