SHRNUTÍ

Kontrola stříhání pomocí souřadnicové měřící stroj (CMM) je proces vysoce přesné kontroly kvality, který slouží k ověření rozměrové přesnosti dílů ze plechu ve vztahu k 3D CAD modelům. Na rozdíl od běžného měření umožňuje CMM výrobcům detekovat složité vady stříhání, jako je pružení, deformace a chyby polohy otvorů, s přesností na mikrony. Tato metoda je zásadní pro ověření souladu se standardy geometrického tolerance a rozměřování (GD&T) před zahájením sériové výroby.

Pomocí souřadnicového měřícího stroje (CMM) mohou inženýři analyzovat povrchové profily a řezné linky, které ruční nástroje nezachytí. Tento průvodce pojednává o technické implementaci CMM pro lisované díly, o tom, jak interpretovat zprávy z kontrol a kdy zvolit CMM namísto 3D skenování laserem.

Role CMM při kontrole kvality kovového stříhání

Ve vysokorychlostním světě výroby automobilů a letecké techniky představují lisované díly jedinečné výzvy pro kontrolu kvality. Na rozdíl od obráběných součástí, které jsou tuhé a hranaté, plechové díly lisované z tenkého plechu jsou často pružné a náchylné k složitým fyzikálním deformacím. A kontrola lisovaných dílů na souřadnicovém měřicím zařízení slouží jako konečný nástroj ověření, propojující digitální návrh s fyzickou realitou.

Hlavní funkcí CMM v tomto kontextu je kvantifikace geometrických charakteristik, které nelze ručními nástroji měřit spolehlivě. Lisované díly často obsahují volné tvary a složité křivky, které vyžadují 3D ověření. Podle Sinoway Industry cMM jsou nezbytné pro ověření kompatibility „těla na bílo“ (body-in-white), zajišťující, že jednotlivé panely dokonale zapadnou dohromady během konečné montáže. Bez této úrovně přesnosti mohou malé odchylky v rozvrtání otvorů nebo v profilu povrchu vést k fatálním selháním při montáži.

Běžné vady při lisování, které jsou detekovány

Robustní protokol inspekce CMM je navržen tak, aby zachytil specifické vady vlastní procesu za studena. Tyto zahrnují:

• Zpětné pružení: Tendence kovu vrátit se do původního tvaru po ohýbání, což způsobuje odchylku od nominálního CAD modelu.
• Chyby polohy děr: Nesrovnalosti způsobené posunutím razníku nebo protažením materiálu během lisovacího cyklu.
• Odchylky řezných hran: Nepravidelné okraje vznikající opotřebením nástrojů nebo nesprávným rozmístěním na plechu.
• Chyby povrchového profilu: Zkrácení nebo zkroucení přesahující stanovené tolerance profilu.

Detekcí těchto problémů v rané fázi mohou výrobci upravit návrhy forem a nastavení lisů ještě před zahájením sériové výroby, čímž výrazně sníží množství odpadu a náklady na opravy.

Technická implementace: Zarovnání a upevnění

Úspěšné měření dílu po tváření vyžaduje více než jen kalibrovaný stroj; vyžaduje hluboké porozumění fyzice zarovnání. Plechové díly jsou často neforemné, což znamená, že jejich tvar se může měnit v závislosti na způsobu podpory. To činí upínací přípravku a strategii zarovnání rozhodující pro opakovatelné výsledky.

Strategie zarovnání RPS

U automobilových dílů je Referenční bodový systém (RPS) standardní metodou zarovnání. Jak popisuje 3D-Scantech , RPS zarovnání využívá konkrétní prvky – jako jsou otvory, drážky nebo povrchové body – k fixaci dílu do souřadného systému, který napodobuje jeho konečnou montážní polohu. To zajišťuje, že měřicí data odrážejí, jak se díl bude ve skutečnosti chovat ve vozidle, nikoli jak leží ve volném stavu.

Měření v omezeném vs. volném stavu

Jednou z nejdiskutovanějších otázek při kontrolních měřeních na souřadnicích měřicích strojích (CMM) u dílů po tváření je, zda měřit díly ve „volném stavu“ nebo „omezeném stavu“.

• Volný stav: Díl je umístěn na stole s minimální podporou. To odhaluje skutečný, relaxovaný tvar kovu, ale může ukázat odchylky způsobené gravitací nebo zbytkovým napětím.
• Omezený stav: Díl je upnut na speciálním přípravku, který simuluje jeho instalační prostředí. To je často vyžadováno u pružných dílů, jako jsou dveřní panely nebo kapoty, aby se ověřilo, že budou splňovat specifikace po připevnění šrouby.

Výrobci vrcholné kategorie, jako je Shaoyi Metal Technology , využívají tyto pokročilé techniky zarovnání a fixace, aby naplnili mezeru mezi rychlým prototypováním a vysokoodmotážní automobilovou výrobou. Díky dodržování přísných norem, jako je IATF 16949, zajistí, že každý řídicí rameno a rámek splňuje globální požadavky OEM, ať už jde o sérii 50 prototypů nebo miliony sériově vyráběných kusů.

Jak číst zprávu z kontrolního měřicího stroje (CMM)

Interpretace výstupu z CMM je klíčovou dovedností pro inženýry jakosti. Standardní zpráva o kontrole porovnává Nominální (ideální) data z CAD modelu s naměřenými Skutečné (naměřená) data z fyzické součásti. Porozumění uspořádání těchto zpráv vám umožní rychle identifikovat kritické výpadky.

Podle podrobného průvodce od GD Prototyping , komplexní zpráva obvykle obsahuje hlavičku s úrovněmi revizí součásti a tělo obsahující data funkcí po jednotlivých řádcích. Nejdůležitějšími sloupci k analýze jsou pole Odchylka a Mimo tolerance (OUTTOL).

Při kontrole volání GD&T dávejte zvláštní pozornost "Profilu plochy" a "Skutečné pozici". U dílů zhotovených tvářením (stříháním), odchylka profilu povrchu často naznačuje problémy s pružením materiálu (springback), zatímco chyby skutečné pozice obvykle ukazují na problémy s děrovacím nástrojem nebo polohovacími kolíky.

CMM vs. 3D laserové skenování pro tváření

Zatímco CMM jsou zlatým standardem přesnosti, 3D laserové skenování získává na oblibě u specifických aplikací. Pochopení výhod každé technologie pomáhá při výběru správného nástroje pro danou úlohu.

Přesnost dotykových CMM

Tradiční dotyková CMM s dotykovou sondou nabízejí nevyrovnatelnou přesnost. Duggan Manufacturing uvádí, že vysoce kvalitní CMM mají přesnost do 5 mikronů (0,005 mm). To je činí lepší volbou pro kontrolu kritických prvků s úzkými tolerancemi, jako jsou ložiskové díry nebo montážní otvory, kde každý mikron počítá.

Rychlost laserového skenování

Na rozdíl od toho 3D laserové skenery zachycují miliony datových bodů během několika sekund a vytvářejí hustou „mračno bodů“ nebo teplotní mapu. To je obzvláště užitečné pro analýzu pružného návratu na rozsáhlé ploše, například kapoty automobilu. Teplotní mapa okamžitě vizuálně ukazuje, kde je díl vůči CAD modelu vyšší nebo nižší. Skenování je však obecně méně přesné, s typickou přesností kolem 20 mikron (0,02 mm).

Rozhodovací rámec

• Použijte CMM, když: Potřebujete certifikovat konkrétní tolerance GD&T, přesně měřit průměry otvorů nebo provádět konečnou kontrolu kritických spojovacích prvků.
• Použijte skenování, když: Potřebujete odstraňovat problémy s tvary nástrojů, vizualizovat globální deformace nebo pružný návrat, nebo rekonstruovat fyzický díl do CAD modelu.

Závěr

Kontrola tváření na souřadnicovém měřicím stroji není jen kontrolním krokem; jedná se o diagnostický nástroj, který podporuje zlepšování procesů. Přesné zaznamenávání dat o pružném návratu, tvarových liniích a polohách otvorů umožňuje výrobcům přesně doladit tvary nástrojů pro dosažení konzistentní kvality. Ať už se používá dotykový CMM pro přesnost na úrovni mikronů nebo 3D skenování pro analýzu povrchu, cíl zůstává stejný: zajistit, aby každá vytažená součást splňovala přísné požadavky moderního strojírenství.

Pro výrobce, kteří se potýkají se složitostmi automobilových nebo leteckých dodavatelských řetězců, je klíčové spolupracovat s odborníky na výrobu, kteří tyto kontrolní postupy znají. Pokud je kontrola na CMM správně zavedena, promění surová data v praktické poznatky a zajistí integritu finální montáže.

Nejčastější dotazy

1. Jaký je rozdíl mezi CMM a manuálním měřením pomocí kalibrů?

Ruční měření, například pomocí posuvných měřidel nebo kontrolních přípravků, umožňuje rychlé kontroly konkrétních rozměrů, ale je omezeno lidskou chybou a neschopností měřit složité 3D křivky. CMM používá počítačem řízený dotekový hrot k měření geometrie ve 3D prostoru, čímž poskytuje vyšší přesnost a možnost ověřit požadavky GD&T, jako je profil plochy a skutečná poloha.

2. Kolik stojí kontrola pomocí CMM?

Náklady na kontrolu pomocí CMM se výrazně liší v závislosti na složitosti dílu a použitém zařízení. Přenosné CMM mohou stát od 10 000 do 150 000 USD při nákupu, zatímco služby kontroly zajišťované externě jsou obvykle účtovány hodinově. Na náklady služby působí faktory jako doba programování, požadavky na upínací přípravky a počet prvků, které je třeba ověřit.

3. Proč je pro lisované díly důležité RPS zarovnání?

Zarovnání RPS (Reference Point System) je rozhodující, protože lisované díly se mohou deformovat. Zarovnáním dílu pomocí stejných základních bodů (otvorů/ploch), které budou použity při konečné montáži, simulace měření CMM následně odráží stav dílu po instalaci. Tím je zajištěno, že data odrážejí funkčnost, nikoli pouze tvar dílu ve volném stavu.