浅谈铸件尺寸检测发展历程及各检测方法的利弊

郭新光（共享装备股份有限公司，宁夏银川 750021）

浅谈铸件尺寸检测发展历程及各检测方法的利弊

郭新光
（共享装备股份有限公司，宁夏银川 750021）

主要描述了铸件尺寸检测从传统的手工划线检测到三维划线仪检测到测量臂（照相法）三维检测法的发展历程，并讨论每类检测方法的利与弊，为各类铸件尺寸检测提供了选择的依据。

铸件尺寸检测；手工划线；三维划线；测量臂检测

铸件尺寸检测是确保铸件尺寸形状符合设计要求的重要手段，因产品在生产过程中出现尺寸偏差是不可避免的，只要实际偏差不大于设计公差，此铸件即为合格铸件。

本文主要介绍了目前铸造行业常用的三种尺寸检测方法：手工划线检测、三维划线检测、三维数模检测（比较有代表性的检测设备有测量臂、照相法、扫描法等），而这三种检测方法也是铸件尺寸检测自动化、精准化发展历程，且这三种检测方法并不是完全相互替代的关系，其各有各的利弊所在，在实际生产中可结合使用。

1　手工划线检测

手工划线检测是最原始的铸件尺寸检测方法，一般手工划线检测包含划线平台、直角尺、划线针、千斤顶、平板尺等，铸件检测状态示意图如图1所示。此检测方法首先要确保划线平台的平直度，其平直度误差不能超过0.5 mm.在划线检测过程中，首先将铸件放置在划线平台上，用三个千斤顶支撑在铸件的支撑点上找正铸件，用直角尺检测铸件垂直度，最后使用划线针进行尺寸检测，检测铸件尺寸和形状是否符合设计要求。

图1　铸件手工划线检测图

1.1手工划线的优点

1）手工划线设备较为简单，且成本较低，易于实现检测。

2）手工划线可以实现批量检测，即可以在划线平台上放置多件，可实现一次性检测。

1.2手工划线的弊端

1）由于受划线平台的局限性，在划线检测过程中必须要翻转铸件，一般情况下需要翻转三次，劳动强度大，检测效率比较低下。

2）手工划线平台必须是固定平台，因此一般放置在清理工厂，工作现场环境比较差。

3）手工划线对于检验人员的识图能力要求非常高，检验人员必须要看懂图纸，一个好的划线检验人员一般需要3年以上的检验经验，因此培养一名尺寸检验人员比较费劲。

4）手工划线由于其划线设备的局限性，对于铸件圆弧面的检测比较困难，只能通过一些比较样板进行检测。

2　三维划线仪检测

随着公司进一步的发展，公司生产吨位及品种越来越多，而且顾客的检验要求也越来越高，特别是公司生产的发电、风电等产品，顾客要求每件带线（洋冲眼），以便于顾客方便加工，因此用传统的手工划线模式无法适用顾客新的要求，这主要又两个方面的原因，一是检验量比较大，传统的手工划线检验效率低；二是这些产品大都是圆弧面，不易支撑和检测。鉴于上述因素，三维划线仪尺寸检测设备应用而生，其设备主要包含划线平台、划线导轨、立柱和横臂、可调千斤顶、螺旋千斤顶等，其检测原理与手工划线一致，图2为三维划线检测图。

图2　铸件三维划线检测图

2.1三维划线的优点

1）三维划线仪设备精度要求高，一般安置在相对干净的环境，因此工作环境相对较好；

2）三维划线支撑好铸件以后，可实现铸件六个面的直接检测，减少了铸件翻转次数，极大地提高了检测效率；

3）三维划线尺寸检测精度高，相比手工检测，人为误差比较小；

4）三维划线相比手工划线，更易于检测带有圆弧面的铸件。

2.2三维划线的弊端

1）与手工划线一样，三维划线对于检验人员的识图能力要求也非常高，检验人员必须要看懂图纸，一个好的划线检验人员一般需要3年以上的检验经验，因此培养一名尺寸检验人员比较费劲；

2）虽然三维划线便于铸件圆弧面的检测，并且检测效率较高，但是检测圆弧面上某一点的尺寸时，因为需要计算X、Y、Z三个方向的尺寸，在铸件上找到这个点，如果检测点较多时，则比较费时，检测效率较低。

3）三维划线设备成本比较高，除设备初期投资成本高以外，后期的设备维护成本、划线人员的配置成本也比较高。

3　利用三维数模检测

随着科学技术的进一步发展，利用三维数模技术的检测方法也随之诞生，目前比较常用的三维数模检测设备有柔性测量臂、激光扫描仪、照相机等。其共同的原理就是利用三维数模，通过对铸件实体采集点，与三维数模进行吻模，从而判定铸件尺寸偏差。此设备包含检测仪器、一台性能良好的计算机，图3为常用的三维模检测设备，图4为三维数模检测结果展示。

图3　常用的三维数模检测设备

图4　三维数模检测结果展示

3.1三维数模检测的优点

1）此设备不需要固定的检测场地，使用方便；

2）次检测方法不需要找正铸件，检测方法简单，便于快速掌握检测要点；

3）此检测方法检测快捷，利于对圆弧面、圆弧面上局部某一点进行检测，特别适合发电、风电等产品的尺寸检测；

4）对于大型铸件，可通过转站实现快速检测；

5）此检测方法相比前两种检测方法而言，对于检验人员的识图能力相对较低。

3.2三维数模检测的弊端

1）设备成本比较高，除设备初期投资成本高以外，后期的设备维护成本非常高；

2）三维建模错误问题不容易发现，容易产生尺寸形状的漏检；

3）设备元器件对环境温度、风尘、电压等要求较高。

三种划线检测方法各有利弊及其每种检测方法的利弊，在实际的检测过程中，需要针对不同的检测铸件，采用不同的检测方法更能突显出较高的检测效率。

4　三种检测方法的对比

4.1常规机床铸件

对于常规机床铸件而言，其铸件形状相对比较规则，内腔比较多，因此在检测时，一般采用手工划线进行检查，利用划线针检测铸件关键部位（导轨、轴孔、钳口、地脚等）尺寸形状。图5为几种常规机床铸件的结构示意图。

4.2发电、风电等圆弧铸件

对于带有圆弧面的铸件，通常采用三维划线和三维数模检测，三维划线与手工划线一样，对于直线的检测非常便利，同时使用划线针在铸件本体上划上线，便于直观地反映出尺寸问题，但对于圆弧面上局部点进行尺寸检测时比较费时，因此往往使用三维数模来检测。通过两种检测方法有机结合，一方面能确保铸件的尺寸形状问题，另一方面也能极大地提升检测效率。图6为几种常规发电、风电类铸件的结构示意图。

图5　常规机床铸件结构示意图

图6　常规发电、风电类铸件结构示意图

5　总结

就划线效率及检测准确性而言，每类划线方法都有其自身的利弊，可以通过检测铸件的类型来选取一种或者几种方法相结合的检测模式，以达到最佳的划线效率和划线质量。

［1］俱英翠，刘锡，万曙雄.三维扫描技术在风电铸件尺寸检测中的应用［J］.现代铸铁，2015（03）：86-89.

［2］张宪，编译.现代三坐标测量机的设计理念［J］.工具展望，2013（03）：13-16.

［3］杨永泉，张世超，夏振佳.三维扫描技术在铸件新产品开发中的应用［J］..机械工业标准化与质量，2013（03）：37-41.

［4］郭新光，陈龙.测量计算模型在铸件尺寸检测中的应用［J］..铸造设备与工艺，2014（04）：13-15.

Casting Inspection Development History and Its Advantages and Disadvantages for Each Inspection Method

GUO Xin-guang
（Kocel Machinery Limited，Yinchuan Ningxia 750021，China）

The article mainly described the development history of casting component dimension inspection from the traditional manual inspection to the three dimensional layout inspection，to FARO arm（photographic method）inspection.Moreover the article demonstrated the advantages and disadvantages for each inspection method，which can provide basis for determining the inspection method for all kinds of casting.

casting dimension inspection，manual layout，the three dimensional layout，FARO arm layout

TG235

A

1674-6694（2016）02-0053-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.02.017

2016-01-08 作者简介：郭新光（1976-），男，青海平安人，工程师，主要从事质量检验、质量管理工作。