1.防錯技術(shù)概念及特點(diǎn)

人是數(shù)控加工過程中創(chuàng)造性較強(qiáng)的因素，同時也是制造過程中穩(wěn)定性較差的因素，人的不可控因素很多，不像數(shù)控設(shè)備，只要把正確的程序輸入進(jìn)去，就能順利完成成千上萬件產(chǎn)品的加工。反思我們的航空航天類產(chǎn)品，因復(fù)雜性和高精度性，以及屬于典型單件、小批量的離散制造，在制造過程中容易出現(xiàn)各種人為錯誤，說明了防錯技術(shù)在航空航天制造領(lǐng)域沒有有效地應(yīng)用。

通常情況下，在產(chǎn)品研發(fā)試制階段，很少出現(xiàn)低級的人為錯誤，因為研發(fā)階段人的緊張程度較高，加工過程中較為謹(jǐn)慎及規(guī)范；而定型后的小批量化制造加工中，由于人的緊張程度有所減緩，以及習(xí)慣性思維作用，一些圖樣、工藝和程序及操作常常被忽略，就容易發(fā)生一些低級錯誤，在零件制造過程中帶來嚴(yán)重后果，輕則產(chǎn)品不合格或報廢，重則發(fā)生人身、設(shè)備的安全事故。

2.防錯技術(shù)在數(shù)控加工現(xiàn)場的應(yīng)用

一次就正確地把合格零件加工出來是每個制造人員的不懈追求，然而航空航天產(chǎn)品零件屬于典型的單件小批量離散制造，單件小批量模式下的制造就決定了制造過程的復(fù)雜性，且受人的技能、耐心和情緒等影響較大。因此，有必要對航空航天產(chǎn)品零件制造過程的防錯控制進(jìn)行研究。

（1）程序防錯  通過增加設(shè)置有效的標(biāo)記工序以及一步步的跟蹤，可以解決習(xí)慣性操作帶來的錯誤，這是一種基礎(chǔ)的防錯技術(shù)，而且是簡單易行的技術(shù)手段。在殼體類零件加工制造過程中基于誤差均分的原理，工件原點(diǎn)一般都設(shè)置在殼體零件的幾何中心位置，但是對于某些零件，尺寸公差偏向某一方向時對安裝和使用有利，為了防止操作人員在加工過程中習(xí)慣性將工件原點(diǎn)設(shè)置在幾何中心，需在加工界面添加防錯標(biāo)示語句。如圖1所示，一般情況下，都將原點(diǎn)設(shè)置在零件外形的幾何中心位置處以均分X和Y向的制造誤差，但在圖2情況下，用戶對尺寸5.5mm有明確要求，在總厚度尺寸公差范圍＞尺寸5.5mm的公差范圍情況下，就需將工件原點(diǎn)偏移至一個方向以避免尺寸5.5mm超差。

圖 1 常用加工原點(diǎn)

圖2 有特殊要求的加工原點(diǎn)

（2）標(biāo)記防錯  現(xiàn)階段的數(shù)控加工一般都是編程人員利用編程軟件編制數(shù)控加工程序，操作人員調(diào)用程序即可加工，利用標(biāo)記防錯既能夠防止操作人員加工時因忙碌或者打斷而在尋邊找正時找錯加工原點(diǎn)、裝錯加工刀具和工裝位置方向偏移的問題，又可以防止程序編制人員設(shè)定的刀具與機(jī)床刀庫上設(shè)定的刀號不一致，以及程序給定的坐標(biāo)原點(diǎn)與操作人員利用尋邊器尋邊找的坐標(biāo)原點(diǎn)不一致等問題。通過在產(chǎn)品待加工區(qū)域上生成標(biāo)記以防止人為失誤，能夠有效避免類似問題的產(chǎn)生。在加工常見的殼體類零件時，防錯標(biāo)記可以取在殼體毛坯上、腔內(nèi)的待去除材料或者邊角余料上，一般利用粗銑刀銑一個寬12mm、深3mm的防錯標(biāo)記淺槽，每次在尋邊找正及調(diào)用一個新的程序后，都要在加工的開始階段在待銑去材料上銑出一個防錯標(biāo)記槽，作為檢驗前面的系列操作是否正確的方法，防錯標(biāo)記槽能夠有效避免由于操作人員因?qū)み呭e誤而導(dǎo)致工件報廢的錯誤，避免產(chǎn)品報廢及可能產(chǎn)生的安全事故。

（3）優(yōu)化工藝路線防錯  殼體類零件有較多結(jié)構(gòu)要素近似對稱且形狀相似，很難區(qū)分，而執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)的數(shù)控設(shè)備主要是三軸立式加工中心，一般只能加工垂直于主軸方向的結(jié)構(gòu)要素，如圖3所示，共5個面有結(jié)構(gòu)要素，至少需裝夾5次才能完成數(shù)控加工，在量產(chǎn)過程中難以區(qū)分方向，導(dǎo)致裝夾方向錯誤，如下圖零件由于加工中心刀庫容量有限，左右兩側(cè)的M5x0.5mm螺紋孔一般需鉗工加工，且由于零件空間有限，該孔距與底腔有輕微干涉，必須先將該螺紋孔加工到位后才開始加工腔體內(nèi)部。

圖3 左右結(jié)構(gòu)相似的零件

原來的加工順序（見圖4）為加工中心按左視圖點(diǎn)出螺紋孔位→加工中心按右視圖點(diǎn)出螺紋孔位→鉗工鉆孔攻螺紋加工左右視圖的M5×0.5mm螺紋孔→加工中心按仰視圖加工→加工中心按后視圖加工→加工中心按主視圖加工→加工完成。由于左右兩側(cè)螺紋孔近似對稱，兩邊只有0.5mm差距，操作人員在使用量具專門測量時都容易弄錯，在實(shí)際小批量加工時更加難以區(qū)分左右視圖的方向，經(jīng)常出現(xiàn)裝夾方向錯誤導(dǎo)致的產(chǎn)品報廢，通過調(diào)整優(yōu)化加工順序（見圖5），加工中心按仰視圖加工→加工中心按左視圖點(diǎn)出螺紋孔位→加工中心按右視圖點(diǎn)出螺紋孔位→鉗工鉆孔攻螺紋加工左右視圖的M5×0.5mm螺紋孔→加工中心按后視圖加工→加工中心按主視圖加工→加工完成。工藝路線優(yōu)化后，由于仰視圖首先被加工出來，該圖明顯不對稱，在加工左右視圖時以仰視圖作為裝夾方向的參照，操作人員就不再容易弄錯裝夾方向。

圖4 原來加工順序

圖5 采用防錯技術(shù)的加工順序

（4）設(shè)計夾具防錯  外殼類零件一般都含一件殼體及上下兩塊1mm左右的蓋板，殼體內(nèi)部裝有各種元器件及接插件，蓋板通過螺釘壓緊在殼體上確保密封，有些外殼上下兩塊蓋板外形尺寸相同，只有部分螺釘孔的位置不同，如圖6、圖7所示。

圖6 上蓋板

圖7 下蓋板

上下兩塊蓋板外形尺寸完全相同，只在中間有一處孔位上蓋板為22.5mm，下蓋板為25.5mm，有3mm的差距，其余孔位大小和位置尺寸完全一樣，在不經(jīng)特別提醒的情況下很難發(fā)現(xiàn)不同之處?，F(xiàn)階段蓋板的機(jī)械加工工藝流程一般為：按圖樣厚度備料→線切割切四周外形→加工中心點(diǎn)出孔位→鉗工按圖鉆孔沉孔達(dá)圖樣要求。線切割加工出外形后由于孔位還沒有加工出來，兩種零件完全相同，在加工過程中難以區(qū)分，兩種蓋板在一起加工經(jīng)常出現(xiàn)上下蓋板總數(shù)量是正確的，但是兩種蓋板數(shù)量不同情況，若一種蓋板多一件，則另種蓋板就會少一件，批產(chǎn)時只靠抽樣檢驗很難察覺這類問題，必須全檢才能發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過分析，可能是同時加工過程沒有隔離的原因，經(jīng)過分開包裝，分開加工的改進(jìn)后，情況有所好轉(zhuǎn)，但還是偶爾會出現(xiàn)兩種蓋板不一致的情況，再次分析原因，可能是分開包裝時數(shù)量數(shù)錯，為了徹底解決該問題，設(shè)計同步加工夾具，如圖8所示。

圖 8 蓋板點(diǎn)孔夾具

圖9 兩種蓋板同步加工示意

使用該夾具后，一次裝夾同時完成蓋板1和蓋板2的點(diǎn)孔加工，如圖9所示，即使不分開包裝也能做到蓋板1和蓋板2的數(shù)量嚴(yán)格配對，避免了批量件加工完成后全檢的巨大工作量，且從根源上解決了數(shù)量不匹配的錯誤情況，該夾具使用后獲得車間操作人員以及檢驗人員良好的評價。

3.結(jié)語

防錯技術(shù)不論是簡單的程序防錯或者標(biāo)記防錯，還是復(fù)雜的工藝優(yōu)化防錯和設(shè)計夾具來防錯，其目的都是為了在航空航天產(chǎn)品的離散制造過程中，減少不合格品，提高產(chǎn)品質(zhì)量，盡量**次投產(chǎn)就把合格產(chǎn)品制造出來提高航空航天產(chǎn)業(yè)的制造質(zhì)量。

該文章轉(zhuǎn)載于微信公眾號《金屬加工》

本文發(fā)表于《金屬加工（冷加工）》2019年第12期第82-84頁，作者：中電科技集團(tuán)重慶聲光電有限公司  胡年孫 江德鳳 成姝黎 劉斌 劉坤倫 ，原標(biāo)題：《防錯技術(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用研究 》。