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模具质量是如何检测的

2017/1/20 10:24:59 | 来源:崀山模具 | 点击率:1966

   当代模具加工制造行业发展迅速,随之同样发展迅速的还有模具行业的市场竞争——加工周期要求缩短、成本要求降低的情况下,对精度的要求不降反升!因此,除了在资金允许的情况下,尽量提升加工设备的生产能力,高效的质量控制手段就越来越成为模具制造企业能否在竞争中胜出的关键。
   随着模具制造业的发展,模具测量技术的发展也相形相随。不同的测量技术和不同的测量设备根据模具制造的不同特点应运而生。从模具设计初期所涉及到的数字化测绘,到模具加工工序测量、修模测量,到模具验收测量和后期的模具修复测量;从电子类小尺寸模具到汽车类中大型模具和航天航空行业的大型模具测量,高精密测量设备无处不在。迄今为止,模具质量检测用到的测量设备不仅包括了经典的固定式高精密三坐标测量机,同时,因为模具制造的特点,各种适合现场在线应用的测量设备,如便携式关节臂测量机、高效白光测量机、大尺寸激光跟踪仪等测量设备也纷纷粉墨登场,并通过接触、非接触式测量,影像与激光扫描以及照相测量等探测技术满足模具产品的检测需求。
   海克斯康作为全球最大的几何量计量集团,其麾下世界知名测量品牌云集,更是收纳了种类最齐全且技术最先进的测量产品线,旨在为全球制造行业提供最全面的计量解决方案,并始终以聚焦于客户需求的先进测量技术为依托,力求在专业化、数字化、网络化、信息化等方面协助模具企业实现快速模具制造、提升模具产品品质并获取最佳的企业经济效益。

精密、高效、多功能的测量系统 —— 固定式三坐标测量机
    一个典型的模具企业,除了模具的生产与制造之外,还会涉及到一些检具、夹具以及普通机加件的制造,在这种情况下,精度高、功能强、通用性好的固定式测量机就成为大多数模具企业质量检测环节首先的经典测量设备。
中小型的模具一般可以选择Global桥式测量机,右图所示的测量系统,就是目前世界上安装量较大的Global活动桥式测量机(全球安装超过8000台,中国安装超过3000台)。Global测量机兼容接触式触发测头、接触式扫描测头以及非接触激光扫描测头,可以同时满足普通特征和复杂曲线曲面的快速测量。通常,为Global机型配备的测量软件是业内具有广泛知名度的PC-DMIS软件,该软件在CAD支持、薄壁件专业测量及测量数据处理方面的功能尤为强大,将效率精度和专业形位评价发挥的淋漓尽致;值得一提的是,PC-DMIS软件发展了系列测量软件,除了可以用于固定式三坐标测量机上,还能用于其它各类高精密测量设备上,并贯穿产品设计时的尺寸定义及自动化测量编程、加工环节的在机测量、产品验收环节的高精密计量,并将测量数据与企业的数据信息管理流程无缝连接起来,很好的满足现代模具企业对于信息化、数字化、精细化、自动化的测量需求。长期以来,模具制造企业常选择的经典Global机型是Global 12.22.10。该款机器的测量行程为X向1.2米、Y向2.2米、Z向1米,能满足大多数类型的模具及其制件尺寸要求;同时,该款测量机的空间精度高达2.5 + 3L/1000(祄),除了满足模具产品的测量精度需求,也能满足普通机加件对测量精度的要求。
   对以汽车行业和航空航天领域的模具类型为典型的大中型尺寸的模具测量,龙门式测量机则成为一个最优的选择。龙门机结构更加开放,不需要平台支撑,工件可以直接放到地板上,因此,不受承重的限制,可以测量超重的大型模具;同时,龙门机的立柱可以根据行程增加,因此,龙门机的测量行程更大,适合大尺寸模具的测量。海克斯康计量产业集团旗下的意大利DEA工厂出品的DEA龙门式测量系统在汽车模具和航天航空模具业中应用广泛,有非常好的口碑,DEA龙门机的测量精度可以达到4 + 4L/1000(um)。
   对于超小型模具,如电极模具、医学类及工艺类的小尺寸模具,可以选用影像式三坐标测量机,该类模具利用影像测量能够对小弧度、小倒角及某些复杂曲线实现快速“影像抓取”测量。Tesa visio系列影像测量机是测量该类小尺寸模具的首选设备。
   模具的测量要求通常包括控制型面的指定点位测量、装配和定位孔的直径和位置测量等,往往也会要求测量型面型线的轮廓度。此时,固定式测量机的高精度、自动化和点对点的接触式测量能力显得极为适用。若要求将模具工件直接与其CAD模型上的曲面进行点云匹配比对或者进行模具件的测绘使,固定式测量机还可以借助接触式连续扫描测头或者非接触式激光扫描测头,实现高效率、高密度的点云扫描测量。这里需要注意的是,因为测量结构和测量原理的不同,接触式测量的精度通常要优于非接触式测量的精度。

   为在线测量提供快捷方便的测量系统
  快速响应以及快速的实现调整,是模具企业近年来一个越发迫切的发展需求。通过快速的模具制造和交付,能够缩短产品上市周期,为企业赢得宝贵的竞争先机,同时,大型模具需求不断扩大,随之而来的在线测量以及模具、夹具和检具的现场调整需求,使得便携式测量系统应运而生。
   近几年来,关节臂坐标测量机因为其便携性和柔性特点已经逐渐成长为模具加工行业重点应用的测量设备之一。该设备可以用于车间内的在线测量,不受环境的影响,安装起来方便快捷,甚至可以直接安装到大型机床内部对未下线的模具进行在机测量;同时,测量臂用碳素材料制成,非常轻巧,工作时,由操作员手持测量臂对工件进行测量或测绘,测量方向完全可以像人的手臂一样随时作任意调整,很大程度上避免了测量死角的存在。因此,便携式关节臂测量机是测绘或者测量模具效率最高的测量设备之一,尤其适合非批量单件测量或测绘任务。
   关节臂测量机可以同时支持非接触激光扫描测头和接触式触发测头,除了精度要求较高的孔位、型线、定位点等普通形位尺寸的测量可以采用接触式触发测量方式,还可以采用非接触激光测头快速扫描出模具复杂的曲面外形,藉此完成模具外形的测绘及模具外形尺寸与模具CAD的对比分析。
   关节臂测量机提供了灵活的在线测量手段,而运用照相原理进行测量的测量系统——CogniTens白光测量机则为模具的调整和产品试制提供了高效的解决方案。
   该系统结合白光照相的原理进行三维非接触拍照测量,可在汽车试产和量产阶段完成焊装夹具和模具的开发试验、零件和总成件的校准以及复杂的根源分析等任务。借助白光测量机提供的实际模具表面的详细数据,可以轻松地找到实际工件与理论设计之间的偏差,并可以支持修补和返工。在模具试验过程中,可使用白光测量机来测量和分析试模后的成型板件,从而能够精确指出问题的症结并给出正确的操作方法来减少反复实验的时间。白光测量机同样支持模具复制、前期维护和模具归档。
   相对于其他测量设备,CogniTens白光测量机具有抗阳光和弧光等强光干涉、耐高温(可抗600℃高温)、抗震动及对工件表面材质和颜色(无需喷粉处理)不敏感等特点,对恶劣环境的适应性更强。
白光测量系统的具体工作过程是将测头上的三个摄像头对准工件进行三维拍照,快速得到三维型面的点云数据,然后利用点云数据完成相应的检测任务。包括:1、实测点云数据与工件的CAD模型进行比对,作出标准的尺寸分析色差图及质量检测报告。2、将不同零部件的点云数据稍作处理,进行数字化虚拟装配(典型应用如凹模和凸模的虚拟合模、车身零部件的虚拟装配),然后取出虚拟装配的截面线间隙,观察识别实际装配时可能出现的问题并进行分析。配备了Coreview Pro专业软件的白光测量系统,还可以对冲压件试制或者批量生产时的加工质量进行趋势统计分析。当前,CogniTens白光测量机在模具制造和汽车制造领域得到了很好的应用和发挥。 
   大型的工装设备的检测,如焊装夹具的测量,就需要借助更大尺寸测量设备完成现场的大尺寸测量工作。在大尺寸测量领域,海克斯康拥有激光跟踪仪领域内的翘首品牌——Leica激光跟踪仪。该系统有如下特点:一、测量精度高,可堪称“移动的三坐标测量机”;二、测量范围大,包容从几米到160米的大场景;三、同时支持手持式触发测量和激光扫描系统,不但能够测量隐藏点,还能提供复杂曲面扫描测量。
   在机测量系统提高品质,提升效率 
   随着测量技术的不断创新与发展,先进的测量技术不仅体现在测量室和制造现场,同时还被创新性的应用在机床与加工设备上。这就是我们所谈到的在机测量系统。在机测量技术作为一个有效的过程控制手段,为机床加工操作人员提供了实时的加工质量反馈,避免不必要加工错误的同时,又显著提升模具尤其是大型模具的制造效率。在机测量系统包括工件在机测量系统和刀具的在机测量系统。 
   一套完整的工件在机测量系统包含安装在机床上的机床测头及其信号接收器,机床控制系统中灌入的测量宏程序和与机床控制系统相连接的安装有三维测量软件的电脑。标准的测量宏程序一般包括点位、孔位、孔直径、长度等测量程序,能够完成高精度的自动化找正(分中)任务和基本的尺寸测量工作;若配备了三维测量软件则能够得到类似于专业三坐标测量设备能提供的测量功能,如全面专业的形位尺寸检测及尺寸报告功能,甚至于拥有专业的质量数据的统计分析功能。 
      
   而刀具在机测量系统,则包括了在机对刀仪及其测量宏程序。在机测量系统是及时发现加工中的问题的非常有效的手段,如工艺参数不合适、装夹定位偏差、因刀具磨损等原因导致加工尺寸偏差等;尤其是某些易变形、不能二次加工修复,或者是某些大型的、移动到专业测量设备上有难度的工件,在机测量手段使得这些问题迎刃而解。
通常模具订单基本都为单件或者小批量订单,对交货期要求比较严格,且精度要求较高,又往往牵扯到复杂型面型线的加工,工艺比较复杂,刀具磨损厉害,因此初步加工完的模具必须经过修模才能合格,而其后期修模环节工作比较繁琐,是模具制造中影响交货期的一个重要原因。在模具加工工序中引入在机测量技术,一方面可以对模具的定位进行自动化高精度的找正,尤其是可以使用最佳拟和坐标系功能,革命性的提高模具加工原始坐标系(即工作偏置)的精度,从基准上提高了加工的精度;另一方面可以对工序加工中的尺寸实时进行在机检测,然后根据实测的加工结果直接对工序加工余量进行补偿,从而有效的提高工件的加工精度和机床的加工能力,大大缩短修模环节进而缩短加工周期,减少企业在质量、工时及原料方面投入的成本。目前,在机测量技术已经发展成为以模具行业为典型的制造业界广为流行的一种低成本高回报的过程控制手段。
   海克斯康旗下的在机测量系统来自德国m&h品牌,该品牌具备当今领先的红外机床测头、无线电机床测头、对刀仪系统,同时,还可以配备不同类型的测量软件,满足单机、网络、简单以及综合的测量需求。

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