Накратко

Инспекцията с координатно-измерителна машина (КМИ) е процес за високоточен контрол на качеството, използван за проверка на размерната точност на листови метални части спрямо 3D CAD модели. За разлика от стандартните методи за измерване, КМИ позволява на производителите да откриват сложни дефекти при штамповката, като огъване след штамповане, деформации и грешки в позициите на отвори, с точност до микрони. Този метод е от решаващо значение за потвърждаване на съответствието със стандарти за геометрични размери и допуски (ГДТ) преди серийното производство.

Чрез използване на координатно-измерителна машина (КМИ) инженерите могат да анализират повърхностни профили и рязане на линии, които ръчни инструменти пропускат. Това ръководство обхваща техническото прилагане на КМИ за штампани части, как да се интерпретират докладите за инспекция и кога да се избере КМИ вместо 3D сканиране с лазер.

Ролята на КМИ в контрола на качеството при метална штамповка

Във високорисковата сфера на автомобилното и аерокосмическо производство, штампованите части представят уникални предизвикателства за контрол на качеството. За разлика от машинно обработваните компоненти, които са твърди и призматични, штампованите листови метали често са гъвкави и подложени на сложни физически деформации. Един координатно-измерителен стан за инспекция на штамповки служи като крайно средство за валидиране, съединяващо цифровия дизайн с физическата реалност.

Основната функция на КИС в този контекст е да измерва геометрични характеристики, които ръчни инструми не могат да измерят надеждно. Штампованите части често имат свободни повърхности и сложни криви, изискващи триизмерно потвърждаване. Според Sinoway Industry , КИС са задължителни за проверка на съвместимостта на „каросерията в бяло“, осигурявайки идеално сглобяване на отделните панели по време на окончателната сглобка. Без този уровень на прецизност, малки отклонения в разстоянието между отвори или профила на повърхността могат да доведат до катастрофални сглобявания.

Чести дефекти при штамповане, които се откриват

Разработен е стабилен протокол за проверка с КМИ, който да засича специфични дефекти, присъщи за процеса на студено формоване. Те включват:

• Възстановяване на формата: Склонността на метала да се връща към първоначалната си форма след огъване, което води до отклонение от номиналния CAD модел.
• Грешки в позицията на отворите: Несъосности, причинени от изместване на пуансона или разтегляне на материала по време на пресоването.
• Отклонения в линиите на рязане: Неравни ръбове, резултат от износени матрици или неправилно позициониране.
• Грешки в повърхностния профил: Изкривяване или усукване, които надвишават зададените допуски за профила.

Като засичат тези проблеми навреме, производителите могат да коригират дизайна на матриците и настройките на пресата, преди да започнат серийно производство, което значително намалява процентите на скрап и разходите за преработване.

Техническа реализация: Подравняване и фиксиране

Успешното измерване на теглен детайл изисква повече от просто калибрирана машина; изисква дълбоко разбиране на физиката на подравняването. Ламаринени детайли често са непостоянни, което означава, че формата им може да се промени в зависимост от начина на поддържане. Това прави позициониращата приспособа и стратегията за подравняване критични за повтаряеми резултати.

RPS Подравняване Стратегия

За автомобилни детайли, Системата за Реферни Точки (RPS) е стандартният метод за подравняване. Както е описано от 3D-Scantech , RPS подравняването използва специфични елементи — като отвори, процепи или повърхностни точки — за да закрепи детайла в координатна система, която имитира крайната му позиция при монтаж. Това осигурява, че измервателните данни отразяват начина, по който детайла ще се представи в действителност в превозното средство, вместо как стои в свободно състояние.

Измерване в Напрегнато срещу Свободно Състояние

Един от най-спорните въпроси при CMM инспектиране на теглени детайли е дали да се измерват детайлите в „свободно състояние“ или „напрегнато състояние“.

• Свободно Състояние: Детайлът е поставен на масата с минимална опора. Това разкрива истинската, релаксирана форма на метала, но може да покаже отклонения, причинени от гравитацията или остатъчни напрежения.
• Ограничено състояние: Детайлът е затегнат на специална приспособа, която симулира околната среда при монтажа. Това често се изисква за гъвкави части като вратни панели или капаци, за да се провери дали ще отговарят на спецификациите, когато бъдат затегнати с болтове.

Производители от първа лiga, като Shaoyi Metal Technology , използват тези напреднали техники за подравняване и фиксиране, за да преодолеят разликата между бързо прототипиране и производство в големи серии за автомобилна индустрия. Като спазват строги стандарти като IATF 16949, те осигуряват всеки управляем лост и рамка да отговарят на изискванията на глобалните OEM производители, независимо дали става дума за серия от 50 прототипа или милиони сериен произведени единици.

Как да четем протокол от CMM проверка

Тълкуването на резултатите от CMM е жизненоважно умение за инженерите по качество. Стандартен протокол за проверка сравнява Номинален (идеалните) данни от CAD модела срещу измерените Реален (измерени) данни от физическата част. Разбирането на структурата на тези отчети ви позволява бързо да идентифицирате критични неизправности.

Според подробно ръководство от GD Prototyping , пълният отчет обикновено включва заглавка с нива на ревизия на частта и основна част, съдържаща данни за отделните елементи по редове. Най-важните колони за анализ са „Отклонение“ и „Извън допуска (OUTTOL)“.

Когато преглеждате означенията по GD&T, обърнете специално внимание на "Профил на повърхността" и "Вярна позиция". За таблични части, отклонение в профила на повърхността често показва проблеми с възстановяване след формоване (springback), докато грешки във вярната позиция обикновено сочат към проблеми с пробивния матриц или позиционни пинове.

CMM срещу 3D лазерно сканиране за таблопробиване

Докато CMM машините са златният стандарт за прецизност, 3D лазерното сканиране набира популярност за определени приложения. Разбирането на предимствата на всяка технология помага при избора на подходящия инструмент за задачата.

Прецизността на тактилните CMM машини

Традиционните тактилни CMM машини, използващи пипало за докосване, предлагат ненадмината точност. Duggan Manufacturing отбелязва, че висококласните CMM машини имат точност до 5 микрона (0,005 мм). Това ги прави по-добрия избор за проверка на критични елементи с тесни допуски, като например лагерни отвори или монтажни отвори, където всеки един микрон има значение.

Скоростта на лазерното сканиране

Напротив, 3D лазерните скенери заснемат милиони точки с данни за секунди, създавайки гъсто „облакче от точки“ или топлинна карта. Това е особено полезно при анализиране на отскока по голяма повърхност, например капак на автомобил. Топлинната карта осигурява незабавна визуална представа къде детайлът е по-висок или по-нисък спрямо CAD модела. Въпреки това, сканирането обикновено е по-малко прецизно, с типична точност около 20 микрона (0,02 мм).

Рамка за вземане на решения

• Използвайте КСМ, когато: Трябва да сертифицирате специфични GD&T допуски, да измервате диаметри на отвори с висока прецизност или да извършите окончателна проверка на критични съединяващи елементи.
• Използвайте сканиране, когато: Трябва да отстраните неизправности в формите на матриците, да визуализирате глобално деформиране/отскок или да възстановите физически детайл обратно в CAD модел.

Заключение

Проверката с координатна измервателна машина за щампиране не е просто стъпка за верификация; тя е диагностичен инструм, който задълбочава подобрението на процеса. Като точно засича данни за възстановяване на формата (springback), линии за рязане и позиции на отвори, производителите могат да настрояват прецизно своите щампови форми, за да постигнат постоянна качество. Независимо дали се използва тактилна КИМ за прецизност на микронно ниво, или 3D сканиране за анализ на повърхността, целта остава една и съща: да се осигури, че всеки щампан елемент отговаря на строгите изисквания на съвременната инженерия.

За производителите, които се движат в сложните вериги за доставка в автомобилната или аерокосмическата индустрия, е съществено да се свържат с експерти в обработката, които разбират тези протоколи за проверка. Когато се прилага правилно, проверката с КИМ трансформира сурови данни в практически насоки, осигурявайки цялостността на крайната сглобявка.

Често задавани въпроси

1. Каква е разликата между КИМ и ръчно измерване с калибри?

Ръчното измерване, например с шублер или проверяващи приспособления, осигурява бързи проверки за определени размери, но е ограничено от човешки грешки и невъзможността да се измерват сложни 3D криви. КИМ използва компютърно управляван зонд за измерване на геометрията в тримерно пространство, като осигурява по-висока точност и възможност за проверка на изисквания по GD&T, като профил на повърхнината и истинско положение.

2. Колко струва инспекция с КИМ?

Цената на инспекцията с КИМ варира значително в зависимост от сложността на детайла и използваното оборудване. Преносимите КИМ могат да струват от 10 000 до 150 000 долара за закупуване, докато услугите за външна инспекция обикновено се таксуват по часове. Фактори, влияещи на цената на услугата, включват време за програмиране, изисквания за приспособления и броя на характеристиките, които трябва да бъдат проверени.

3. Защо RPS подравняването е важно за шамаросани части?

Подравняването на RPS (система за референтни точки) е от съществено значение, тъй като изработените чрез штампиране части могат да се деформират. Като подравни частта, използвайки същите базови точки (отвори/повърхнини), които ще се използват при окончателната сглобка, измерването с КСМ симулира монтираното състояние на частта. Това гарантира, че данните отразяват функционалността, а не просто формата на частта в свободно състояние.