行业应用案例-汽车零部件

即使是机器也具有灵活性 
       在大众汽车萨克森公司德国开姆尼茨的发动机工厂，以前使用的监控设备、模板、卡尺和千分表，这些精心制作的手工测量工具，都已经是过去的事情了。在生产质量检验中取而代之的是体积小而能力强大的卡尔•蔡司三坐标测量机。它们能够灵活地适应新的产品和后续产品。

       在开姆尼茨大众汽车萨克森公司发动机工厂，负责工具和测量技术规划的Matthias Kurth先生说：“DuraMax测量机完全符合我们的要求。”到现在为止，还没有任何三坐标测量机像DuraMax一样有如此小的体积但能力强大，在设备旁边即可直接完成测量工作。过去操作人员只能用传统的检测设备和其它手工量规检查零件的尺寸和外形。存在的问题是：测量工具一成不变且功能单一。随着每一代新产品和新版本的研发，这些工具必须经过一个耗时的过程来适应更新或者被更替掉。Kurth强调：“我们生活在一个向前发展的世界。由于市场的发展、新的法律和产品的**，使我们不得不每三年就对我们的发动机生产更新一次。”长期以来，我们总是根据市场对发动机的zui新需求在zui短的时间内灵活地对自有设备进行相应调整或重新装配。在这一过程中我们也不断地在转换我们的测量理念。


       工过程中的质量检验

       加工过程和产品质量是大众汽车集团zui重要的目标。当然这需要相应的质量检验的强大支持。在确保发动机从缸盖到曲轴每个零部件都符合质量要求的过程中，开姆尼茨工厂依赖于一个三级测量概念：Kurth解释说：“使用合适的加工过程测量技术、机器自动检测有限数量的产品以及尺寸的高要求，以上几点对产品特别重要。”在测量实验室内，测量技术人员使用测量机每天不只一次地对外形、位置和表面精度进行要求非常高的质量控制。此外，还有一些与加工过程特别有关的特性，必须每天数次进行非常**的测量。因此，系统操作人员必须在车间内用测量机直接对这些尺寸在加工过程中进行检查。每四个或六个小时取一次样，检验产品规格是否符合要求。

       直到现在，这些手工测量虽不算什么高技术但还是很容易操作。 根据工件的不同，系统操作人员必须在每个测量工件使用zui多四个不同的测量工具。他们将工件放置在每个测量工位中，安置相应的千分表，将尺寸手动输入计算机。很多工作取决于操作人员的勤奋、经验和技能以及工具是否正确使用。“员工曾经是测量结果的一部分，”Kurth介绍情况时说。如果测量任务、测量范围或部件发生变化，则发动机厂必须投资新的检测设备。


       只需一个灵活的系统

       如今，使用卡尔•蔡司可进行灵活编程的DuraMax三坐标测量机，这些随机测量可紧邻设备直接在车间完成。这使得大众汽车萨克森工厂可以生产发动机的所有关键部件。DuraMax的主要好处：无需多个检测工具，所需要的只是一台测量机，操作只需几个步骤，它就能适应新的部件或新一代发动机的测量作业。

       例如，DuraMax取代了包含6种不同的测量工具、两台测量计算机和两个钻孔检验量规在内的测量站。这使得开姆尼茨发动机厂大大降低了其投资成本。现在，进行维护和校准所需的后续成本也低了很多。此外，测量结果更加详细可靠，可以在计算机上快速进行评估。轴承沟道的加工只能是在曲轴与气缸曲轴箱配合之后吗？ 零件的轴向位置是否匹配？尺寸是否符合规范，可以拧上轴承盖吗？ DuraMax可迅速可靠地回答所有这些问题。设备运行时，工作人员可以从事其它工作，他们随后从测量记录和短期的统计数据中得出所需要的结论。数值是否超出公差范围？生产是否必须停止及优化？或者，是否一切按计划运行，工件能否返回加工过程？


       在现场DuraMax在3到15分钟内即可测出所有的相关特性。而这项工作在传统检测过程中需要员工长时间的投入，并妨碍他们在这段时间内做别的事情。同时他们可能会用到许多不同的工具，zui后所能提供的测量值范围却非常有限且精度往往较低。

       当需要特殊测量时，三坐标测量机还能节省时间。在更换刀具和长时间停机时，恢复生产往往需要额外的数据，而以前的监控设备一般无法提供。在那种情况下，工作人员必须将工件放在测量实验室中。在没有进行测量该工件之前，机器只能处于闲置状态。而如果在车间使用三坐标测量机，则将工件放在测量实验室这样的过程就不再需要了，此外，有关测量范围、精度和评估结果完全可与那些在实验室的测量结果相附合–这也是该机型大众汽车萨克森工厂受欢迎的原因之一。


       自1987年以来，开姆尼茨发动机厂在其测量实验室中一直采用卡尔•蔡司IMT的三坐标测量技术。然而，正是体积小而性能强大的DuraMax的推出，才使得直接在车间的测量这项技术有实现的可能。测量机的占地面积仅约一平方米，包括一台电脑，大小相当于传统的测量工作台。由于对空间和投资需要有限，有时发动机厂在一条生产线上使用多台机器，每台处理不同的工艺环节。

       当然，相比较大的三坐标测量机，DuraMax的测量范围和探头的配置是有限的。另一方面，与其它测量机相比，DuraMax的工作温度在18到35摄氏度之间，对污垢不敏感，不要求压缩空气，只需要一个电源插座。员工们接受并乐意使用也是重要环节。按照Kurth的观点，只有员工们能够感受到这样做简化了他们的工作，他们才愿意使用该系统。工程师猜测，机器的大小也是促使员工“愿意接受它”的原因之一。这是因为“DuraMax体积小，易于上手、操作方便，当然会消除任何的犹豫不决。”

在生产过程中进行测量的理念

       萨克森州的大众汽车长期以来希望能灵活更换生产线测量站使用的测量工具。当卡尔•蔡司IMT在2008年的控制展上推出DuraMax后，一切都发展得异常迅速。DuraMax恰与他们的整体理念相吻合：发动机厂已经拥有卡尔•蔡司IMT的其它三台测量机，并为所有具有CALYPSO测量软件的设备创建了测量方案。


       2009年初，萨克森州的大众汽车开始在试验大厅测试**台DuraMax。卡尔•蔡司不仅为创建测量程序提供支持并且可以进行现场员工培训，同时也为相关部件和测量工作设计夹具和测量探针系统进行**的系统设置。三台紧凑型测量机于同年进入正常运行状态。

       现在开姆尼茨发动机厂在其生产线中使用了14台 DuraMax三坐标测量机。这表明工厂的测量理念正日益走向生产过程中。Kurth满意地说：“这些系统使我们能够降低生产成本。此外，我们正在改善我们的应用能力和加工过程的透明度，同时促进了产量的稳步提高。 我们正为以创造价值为导向的生产过程作出重要贡献–这与大众汽车公司赢得更高排名的目标完全一致。”

       在大众汽车萨克森公司开姆尼茨发动机厂，可灵活编程的DuraMax三坐标测量机用于车间随机抽样测量。工作人员从测量记录和短期的统计数据中得出所需要的结论。数值是否超出公差范围？生产是否必须停止及优化？或者是否一切按计划运行？



       大众汽车萨克森有限责任公司

       大众汽车萨克森有限责任公司包括开姆尼茨发动机厂和茨维考车辆厂。在面积为213,000平方米的工厂里（230万平方英尺）。1,150名员工每天产生3,000台发动机和4,000个平衡器传输装置。一刻，成功的启航
       —— 走进北京福田康明斯发动机有限公司 
       位于北京市昌平区沙河镇的北京福田康明斯发动机有限公司（以下简称“福田康明斯”）是康明斯公司与北汽福田汽车股份有限公司以50:50的比例合资组建的轻型柴油发动机生产企业。福田康明斯新投产的ISF系列2.8L和3.8L轻型直列四缸高压直喷式柴油发动机是康明斯投入巨资全新研发的两款面向未来的新一代全电控轻型柴油机，功率范围覆盖107～168马力，福田康明斯将成为这两款轻型发动机的全球生产基地。

       近日，本刊记者走进福田康明斯的生产现场，在感受康明斯制造技术的同时，也了解了测量设备对保证高品质发动机产品的核心作用。


       加工完成的ISF系列3.8L柴油发动机缸体

       在发动机缸体、缸盖生产线，记者看到MAG卧式加工中心和MAG专用机床构成了主要的加工设备。在发动机装配生产线，ABB机器人、助力机械手的广泛使用大大提高了自动化水平，康明斯开发的预防性防错技术和HG-MES制造系统确保了每一台发动机都具有**的品质。7台蔡司CenterMax三坐标测量机分布于各生产车间内。

       这一刻 成功合作的开始

       福田康明斯机加经理甘泉向本刊记者介绍，福田康明斯的生产车间是康明斯全球等级zui高的工厂之一，其设备、环境、**性等各方面已经超过康明斯美国本土的工厂。在这里，一套缸体、缸盖的生产节拍只需57秒。从2009年刚投产之时，蔡司三坐标测量机就已经作为生产线的配套设备。谈及与蔡司公司的合作，甘泉说：“蔡司三坐标测量机在康明斯美国工厂已经有多年的使用经验。按照我们以前的了解，通常三坐标测量机必须要在一个独立的恒温、恒湿的房间内使用，而且在我们这里，车间的温度从冬天的18℃到夏天的26℃，跨度很大。但令我们惊奇的是，蔡司CenterMax测量机能够直接在这样的车间环境下使用，而且精度等级完全满足我们的要求，所以我们终选定了这种机型。” 

       实际上，CenterMax测量机在15℃～40℃的温度范围内都可以保持测量精度，并且允许工作环境内每小时5℃，每天8℃的温度变化。这种对HTG（宽温带）的适应能力如何来实现呢？原来，根据温度梯度的变化，通过分布在机身上的20多个温度传感器采集温度变化，根据控制柜中的软件具有的温度补偿程序对测量机本身进行温度修正；对于工件的温度修正则是通过温度探针采集到工件的温度变化，通过运行的测量程序进行计算，将测量结果进行温度补偿。

       无需专门的计量室为生产现场的测量带来了极大的方便，同时也降低了工厂的运营成本，而这正是CenterMax作为生产型三坐标测量机的大优势所在。无论温度的异常波动，还是典型的地面振动，都不会影响其测量精度，因此可无缝并入生产线中使用。该机采用铸石技术的实心机座结构坚固，在气浮轴承上的全封闭测量轴适于zui高精度并可抗御外界污染，主动性减振降低了地基振动对测量结果的负面影响。

       在精度方面，CenterMax也毫不逊色，(1.4+L/300)µm的zui高精度高于福田康明斯目前对发动机零部件的尺寸及形位公差的精度要求，并且为未来的发展留出了足够的**裕度和精度储备。这得益于CenterMax采用第三代高速扫描技术，高数据密度确保获得可靠的测量结果。此外，由于采用开放式结构，CenterMax可从3个侧面装载工件，提高了工作效率，测量范围可达1100×1200×900mm，可以承受重量至1000kg的负载。

       蔡司CenterMax三坐标测量机

       在福田康明斯的质量体系中，进料检验、在线检测、线旁检验、三坐标测量缺一不可。显然，CenterMax测量机在缸盖和缸体的抽检中起到质量监控和缺陷探测的关键作用。 

       这一刻 获取专业解决方案

       可靠及高质量的测量技术包括三坐标测量机、客户服务、成熟的软件及**的技术支持。蔡司公司充分调动这四个要素，使测量任务完成。

       福田康明斯计量主管王伟伟举例说：“比如缸盖的气门阀座的工作锥面与导管孔相互间的跳动规定了严格的公差，由于其结构的特异性，缸盖阀座的测量相对而言非常重要，而且比较复杂。阀座导管孔检测的内容包括直径、圆度、直线度、导管位置度、阀座圆度、阀座对导管的跳动、阀座角度及密封性等，精度均要求很高。是蔡司CenterMax三坐标测量机为宽度仅为1～2mm的阀座测量的准确性提供了技术保障。” 
如今，7台CenterMax测量机在福田康明斯车间的不同工位发挥着重要的作用，这样的布局在充分利用每台设备的同时也体现出相互之间的互换性。“当某一台设备出现问题，其他几台都可以互换使用，统一性和互换性可以避**测工作的停滞。从探针、夹具和库位的设计，我们都考虑到每一台测量机都具有同时测量其他产品的能力。”甘泉说。

       这一刻 成就精准测量

       随着中国乃至全球市场对绿色环保型发动机的需求的持续增长，福田康明斯在中国的发展将迎来zui好的历史机遇期。蔡司 CenterMax三坐标测量机已经成为福田康明斯质量体系中的zui后一道屏障。准确、可信的尺寸和形位公差的测量数据将是康明斯“零缺陷发动机”的有力保证。

       伴随着工业生产对品质要求的日臻完善，蔡司三坐标测量机致力于帮助客户开创没有缺陷的产品。CALYPSO软件、VAST探头、mass（多探头应用测量平台）。
这些融合了蔡司测量技术被逐一引入工业生产领域，并捍卫着产品的高品质。 一刻，成功的启航
       —— 走进北京福田康明斯发动机有限公司 
       位于北京市昌平区沙河镇的北京福田康明斯发动机有限公司（以下简称“福田康明斯”）是康明斯公司与北汽福田汽车股份有限公司以50:50的比例合资组建的轻型柴油发动机生产企业。福田康明斯新投产的ISF系列2.8L和3.8L轻型直列四缸高压直喷式柴油发动机是康明斯投入巨资全新研发的两款面向未来的新一代全电控轻型柴油机，功率范围覆盖107～168马力，福田康明斯将成为这两款轻型发动机的全球生产基地。

       近日，本刊记者走进福田康明斯的生产现场，在感受康明斯制造技术的同时，也了解了测量设备对保证高品质发动机产品的核心作用。


       加工完成的ISF系列3.8L柴油发动机缸体

       在发动机缸体、缸盖生产线，记者看到MAG卧式加工中心和MAG专用机床构成了主要的加工设备。在发动机装配生产线，ABB机器人、助力机械手的广泛使用大大提高了自动化水平，康明斯开发的预防性防错技术和HG-MES制造系统确保了每一台发动机都具有**的品质。7台蔡司CenterMax三坐标测量机分布于各生产车间内。

       这一刻 成功合作的开始

       福田康明斯机加经理甘泉向本刊记者介绍，福田康明斯的生产车间是康明斯全球等级zui高的工厂之一，其设备、环境、**性等各方面已经超过康明斯美国本土的工厂。在这里，一套缸体、缸盖的生产节拍只需57秒。从2009年刚投产之时，蔡司三坐标测量机就已经作为生产线的配套设备。谈及与蔡司公司的合作，甘泉说：“蔡司三坐标测量机在康明斯美国工厂已经有多年的使用经验。按照我们以前的了解，通常三坐标测量机必须要在一个独立的恒温、恒湿的房间内使用，而且在我们这里，车间的温度从冬天的18℃到夏天的26℃，跨度很大。但令我们惊奇的是，蔡司CenterMax测量机能够直接在这样的车间环境下使用，而且精度等级完全满足我们的要求，所以我们终选定了这种机型。” 

       实际上，CenterMax测量机在15℃～40℃的温度范围内都可以保持测量精度，并且允许工作环境内每小时5℃，每天8℃的温度变化。这种对HTG（宽温带）的适应能力如何来实现呢？原来，根据温度梯度的变化，通过分布在机身上的20多个温度传感器采集温度变化，根据控制柜中的软件具有的温度补偿程序对测量机本身进行温度修正；对于工件的温度修正则是通过温度探针采集到工件的温度变化，通过运行的测量程序进行计算，将测量结果进行温度补偿。

       无需专门的计量室为生产现场的测量带来了极大的方便，同时也降低了工厂的运营成本，而这正是CenterMax作为生产型三坐标测量机的zui大优势所在。无论温度的异常波动，还是典型的地面振动，都不会影响其测量精度，因此可无缝并入生产线中使用。该机采用铸石技术的实心机座结构坚固，在气浮轴承上的全封闭测量轴适于zui高精度并可抗御外界污染，主动性减振降低了地基振动对测量结果的负面影响。

       在精度方面，CenterMax也毫不逊色，(1.4+L/300)µm的zui高精度高于福田康明斯目前对发动机零部件的尺寸及形位公差的精度要求，并且为未来的发展留出了足够的**裕度和精度储备。这得益于CenterMax采用第三代高速扫描技术，高数据密度确保获得可靠的测量结果。此外，由于采用开放式结构，CenterMax可从3个侧面装载工件，提高了工作效率，测量范围可达1100×1200×900mm，可以承受重量至1000kg的负载。

       蔡司CenterMax三坐标测量机

       在福田康明斯的质量体系中，进料检验、在线检测、线旁检验、三坐标测量缺一不可。显然，CenterMax测量机在缸盖和缸体的抽检中起到质量监控和缺陷探测的关键作用。 

       这一刻 获取专业解决方案

       可靠及高质量的测量技术包括三坐标测量机、客户服务、成熟的软件及**的技术支持。蔡司公司充分调动这四个要素，使测量任务完成。

       福田康明斯计量主管王伟伟举例说：“比如缸盖的气门阀座的工作锥面与导管孔相互间的跳动规定了严格的公差，由于其结构的特异性，缸盖阀座的测量相对而言非常重要，而且比较复杂。阀座导管孔检测的内容包括直径、圆度、直线度、导管位置度、阀座圆度、阀座对导管的跳动、阀座角度及密封性等，精度均要求很高。是蔡司CenterMax三坐标测量机为宽度仅为1～2mm的阀座测量的准确性提供了技术保障。” 
如今，7台CenterMax测量机在福田康明斯车间的不同工位发挥着重要的作用，这样的布局在充分利用每台设备的同时也体现出相互之间的互换性。“当某一台设备出现问题，其他几台都可以互换使用，统一性和互换性可以避**测工作的停滞。从探针、夹具和库位的设计，我们都考虑到每一台测量机都具有同时测量其他产品的能力。”甘泉说。

       这一刻 成就精准测量

       随着中国乃至全球市场对绿色环保型发动机的需求的持续增长，福田康明斯在中国的发展将迎来zui好的历史机遇期。蔡司 CenterMax三坐标测量机已经成为福田康明斯质量体系中的zui后一道屏障。准确、可信的尺寸和形位公差的测量数据将是康明斯“零缺陷发动机”的有力保证。

       伴随着工业生产对品质要求的日臻完善，蔡司三坐标测量机致力于帮助客户开创没有缺陷的产品。CALYPSO软件、VAST探头、mass（多探头应用测量平台）。
这些融合了蔡司测量技术被逐一引入工业生产领域，并捍卫着产品的高品质。 zuizui