【文章內(nèi)容簡介】 是最傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，被測氣體如有泄露，必然造成容器內(nèi)氣體的流失，使容器內(nèi)原有的氣壓減低，通過測量容器內(nèi)氣體壓力降低情況就可以根據(jù)氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)出實際容器泄漏的氣體量， 以達到檢測氣體泄漏量的目的。 其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，儀器自身容積小、測量范圍寬，缺點是檢測精度取決于絕對壓力檢測的精度，測量系統(tǒng)的分辨率取決于使用的測試壓力。在被測工件容積較大泄漏量很小時，檢測時間較長，難以滿足大批量高效率生產(chǎn)需要。 (2)差壓法 差壓法的測量原理是在測試系統(tǒng)中并聯(lián)一個與被測試工件容積相同的零泄漏量參考件， 充氣到相同的測試壓力后斷開氣源，通過測量被測工件與參考件之間壓力差方法，推導(dǎo)出被測工件的泄漏量由于只需要檢測工件與參考件之間的壓力差，所以系統(tǒng)分辨率與使用的檢測壓力無關(guān)，降低了對檢測儀器 分辨率的要求，在采用較高的檢測壓力時 (測試壓力可以高達 )可以檢測到很小的泄漏量 [8]。 無論是絕對壓力法還是差壓法，其檢測的根本原理是通過檢測被測工件的壓力變化來計算氣體的泄漏量。因此當被測工件的容積很大而泄漏率又很低時，反映出來的壓力變化是很緩慢的，不可避免地帶來檢測節(jié)拍較長的弊端。 為了解決壓力法測量信號隨著測試容積的增大而減小的問題，流量測量法應(yīng)運而生。其基本工作原理是向被測工件容腔充人額定壓力的測試氣體介質(zhì)，達到壓力平衡后，通過精密的氣體流量計向被測容腔中連續(xù)補充測試氣體介質(zhì)，保持其壓力 不變并測量單位時間內(nèi)補充的氣體量，即為泄漏率流量測量的信號與測試容積無關(guān)，而是直接反映泄漏率的大小。因此在被測腔容積較大時可顯著縮短測量時間。 (1)質(zhì)量流量法 利用流動氣體傳熱傳質(zhì)的依存關(guān)系可以精密測量通過流量傳感器氣體介質(zhì)的質(zhì)量流量，直接獲得工件泄漏率。其最大特點是，由于直接測量出工件的泄漏率，而不需要知道被測對象的確切容積，使得測量節(jié)拍最大限度地縮短。缺點是其核心技術(shù)質(zhì)量流量傳感器對測量精 度起決定性作用，設(shè)備投入成本較高。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 (2)體積流量法 體積流量法測量原理與質(zhì)量流量法類似，其核心部分是利 用差壓傳感器（即層流管式流量計）作為測量元件，通過檢測穩(wěn)定流動狀態(tài)下，通過節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差值測得流過節(jié)流元件的體積流量，一般不用于泄漏檢測而只用于流量監(jiān)控。 影響氣密性檢測的主要因素 由于發(fā)動機泄漏測試是基于流體力學(xué)理論，其測試介質(zhì)為壓縮空氣，溫度、被測工件容積測試壓力的非正常變化都會對測試結(jié)果的精度產(chǎn)生較大影響。另外，由于零件的泄漏微孔一般在 10m級，濕度過大常常會造成微孔堵塞，因此濕度也是重要的影響因素之一。 由于工件在檢測前一般要經(jīng)過加熱清洗，會導(dǎo)致工件溫度高于環(huán) 境溫度，測量期間溫度變化導(dǎo)致被測腔內(nèi)壓力變化。通常工件溫度高于環(huán)境溫度會導(dǎo)致測量值高于實際值。 充氣階段通過被測腔的表面會很快將工件熱量傳遞給測試空氣，導(dǎo)致被測腔壓力上升，充入空氣量減少；在測量階段，又由于工件溫度降低導(dǎo)致被測腔壓力降低，致使測量值大于實際泄漏值。 應(yīng)盡量延長加熱清洗到測試工位的等溫時間以減小溫差，但實際生產(chǎn)過程中由于生產(chǎn)節(jié)拍和在制品數(shù)量的限制，不可能過于延長等溫時間。因此溫差難以避免工件表面積大，內(nèi)腔容積小，材料的導(dǎo)熱性好，測試時間長。溫度的影響顯著通常由于測試時間較短，溫度的影響不會十分 顯著，若影響過大必須考慮采用溫度補償?shù)姆椒右孕拚? 溫度補償一般有兩種基本方法：壓力法一般采用移動闔值法，即將無溫度影響的合格線向上平移，移動的距離稱為閉值（通過實驗和經(jīng)驗確定），減少誤判率。 測量期間容積的增大或縮小會導(dǎo)致被測腔內(nèi)壓力的變化，其主要原因一般與測試設(shè)備的機械穩(wěn)定性有關(guān)，如機床振動使得封堵板的位置改變導(dǎo)致封堵力不穩(wěn)定；封堵橡膠較軟，無限位機構(gòu)在測量階段被擠入被測腔；被測件容積本身不穩(wěn)定，如被測件由于充入壓力氣體發(fā)生彈性變形等。 通常會補償泄漏，使實際測出的泄 漏率變小。主要原因是工件在清洗機出口未完全吹干，被測腔內(nèi)殘余加工液很冷的工件進入較潮熱的環(huán)境產(chǎn)生冷凝水，工件在生產(chǎn)過程中被注人液體。 例如，從冷測試臺下來的維修后的發(fā)動機，其油腔內(nèi)仍有潤滑油等。濕度的影響存在較大的風險，因為它會將一個不合格件判為合格件。 測量氣路系統(tǒng)由試漏儀內(nèi)部的測量氣路，從試漏儀到封堵夾具的氣路、封堵夾具封堵頭和被測工件等共同組成。除工件以外，其他在測試過程中與被測腔聯(lián)通的氣路一旦存在泄漏，必然會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，而且這些泄漏大部分無法被查找到。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 第二章 方案設(shè) 計 氣密檢測機的方案設(shè)計 QM10021 全自動氣密檢測設(shè)備開發(fā)需求 發(fā)動機氣缸缸體的造價成本較高，生產(chǎn)工序較多，并且發(fā)動機的質(zhì)量與性能直接決定了采用這款發(fā)動機的汽車的銷量與售價。本設(shè)備檢測的是四缸發(fā)動機壓鑄鋁殼體（如圖 ），此殼體對于發(fā)動機的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。 圖 四缸發(fā)動機壓鑄鋁殼體 Four cylinder engine diecasting aluminum shell 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 該缸體的結(jié)構(gòu)特點主要有兩方面： 一般發(fā)動機采用氣缸體與曲 軸箱鑄成一體的整體結(jié)構(gòu)，簡稱缸體。該汽車發(fā)動機缸體由氣缸體、下缸體兩個零件組成，需要進行氣缸體、下缸體單體粗加工后，再合缸進行氣缸體組件上曲軸孔、氣缸孔及兩端頭定位銷孔的精加工。 ，精度要求高 缸體是發(fā)動機的重要組件，各面均有裝配要求。各加工面平面度、平行度及垂直度要求嚴格，所有加工面平面度要求為 。氣缸孔徑、圓度、圓柱度，曲軸孔孔徑、圓度、圓柱度及各定位銷孔的位置精度等要求高，均不大于 [9]。 為確保生產(chǎn)線加工進度，如何安排檢測工作是必須事先考慮的。一般來講，在生產(chǎn)線上加工的單 一產(chǎn)品經(jīng)首件檢測尺寸合格后，在工藝系統(tǒng)任何一個環(huán)節(jié)未發(fā)生改變時，后續(xù)加工的產(chǎn)品質(zhì)量是有保障的，尤其是數(shù)控加工的產(chǎn)品一致性好。所以，一般精度的尺寸無需每件檢驗，但對于缸體氣缸孔孔徑尺寸及曲軸孔孔徑等關(guān)鍵尺寸，每件產(chǎn)品加工完成后必須進行檢驗。 必須要注意的是，在曲軸孔鏜加工完成后，在孔口毛刺未去凈的情況下，用金屬同軸度檢驗心棒硬塞檢驗曲軸孔，這樣做會把毛刺帶入到已加工孔孔壁面，會對曲軸孔孔徑尺寸及孔壁表面質(zhì)量造成影響。發(fā)動機缸體生產(chǎn)線上加工的氣缸體、下缸體及氣缸體組件，可按以下原則進行檢驗：氣缸體與下缸體分 體加工時尺寸一般為一般精度尺寸，每班只要求檢驗人員檢測首件，后續(xù)加工可免檢，但加工者應(yīng)適當進行抽檢，專職檢驗人員應(yīng)適度進行抽驗與巡檢；氣缸體組件每班首件加工完成后應(yīng)送三坐標機進行檢驗，后續(xù)加工件的產(chǎn)品除氣缸孔孔徑與曲軸孔孔徑必須全檢外，其余尺寸只需要進行抽檢或巡檢，這樣可大大節(jié)省檢驗時間。 QM10021 全自動氣密檢測設(shè)備總圖及說明 從汽車工業(yè)發(fā)展的情況來看，汽車發(fā)動機的自動化裝配程度，在一定程度上限制了汽車的自動化生產(chǎn)水平。因此 , 提高汽車發(fā)動機的自動裝配生產(chǎn)線水準 ,是目前我們勢必解決的重要難 題。無論國內(nèi)還是國外 ,總裝配線都需要有高架輸送和地面輸送兩種最基本的型式。其中 , 高架線一般包括積放式懸掛輸送機系統(tǒng)、普通懸掛輸送機和高架軌道小車。地面線一般包括滑撬式輸送系統(tǒng)、地面單鏈牽引軌道小車、地面板鏈帶隨行支架、地面板式輸送帶等類型。 目前，在國內(nèi)發(fā)動機工業(yè)迅猛發(fā)展的過程中，由于鑄件（缸體）及其加工質(zhì)量因素造成三漏（漏氣、漏水、漏油）嚴重，到總裝試車才發(fā)現(xiàn)而報廢，既浪費時間也浪費資源。一般廢品率為 ５％～１０％ ，有的甚至高達 ２５％ ，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，產(chǎn)量下降。為降低成本，提高質(zhì)量，拓寬銷路，創(chuàng)造更加有 利的條件。我們課題組參照國外先進氣密檢測技術(shù)，成功研制了 QM10021 全自動發(fā)動機缸體氣密檢測設(shè)備。解決了缸體油道孔系封堵的最后難關(guān)，可用于生產(chǎn)線上工序間或最終檢測其氣密性能。為合理控制整機成天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 本，分析鑄件及加工質(zhì)量提供了可靠的數(shù)據(jù)，節(jié)約了后續(xù)工序加工及總裝試車泄漏后的拆卸導(dǎo)致的一系列的費用，為企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。 QM10021 全自動氣密檢測設(shè)備總圖（如圖 ） 圖 QM10021全自動氣密檢測設(shè)備總圖 Automatic gas detection equipment layout 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 EG 系列缸體檢測線上料機 EG 系列缸體油路自動試漏機 EG 系列缸體檢測線自動剔料機 EG 系列缸體曲軸室自動試漏機 EG 系列缸體水路自動試漏機 EG 系列缸體檢測線下料機 EG 系列缸體檢測線輸送架 EG 系列缸體檢測線電氣柜 9. EG 系列檢測線 氣罐 在線檢測工藝流程圖 圖 在線監(jiān)測工藝流程圖 Online monitoring of process flow diagram 缸體從上道工序進行加工成型后，通過自動送料機來到本在線檢測線 (如圖 )上面。首先通過主機，將缸體上面的其他的空全部堵住，只留下氣道的孔。利用充氣機往里面充氣，通過油道里面氣壓的數(shù)值來看油道是否有漏氣的情況 [10]。如果在規(guī)定時間內(nèi)的氣壓值的變化超過了公差范圍，生產(chǎn)線會提示剔料機，當問題缸體運行到第一工位和第二工位之間的剔料機的時候。剔料 機的轉(zhuǎn)盤通過下方的連桿，利用氣動原理的作用，將轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)９０度，通過推動氣缸，將缸體推送到另一條運輸線。如果沒有問題，將通過剔料機到達第二工位，進行水道的檢測。水道檢測的方法和氣道大致相同，堵住除水道以外