TL;DR

A koordináta mérőgéppel (CMM) végzett sajtolási ellenőrzés egy nagy pontosságú minőségirányítási folyamat, amelyet a lemezalkatrészek méretpontosságának 3D-s CAD modellekkel szembeni ellenőrzésére használják. A szabványos mérési módszerekkel szemben a CMM lehetővé teszi a gyártók számára, hogy mikrométeres pontossággal észleljék az összetett sajtolt hibákat, mint például a rugóhatás, torzulás és furatpozíció-hibák. Ez a módszer kritikus fontosságú a Geometriai Méretek és Tűrések (GD&T) szabványainak betartásának igazolásához a tömeggyártás megkezdése előtt.

A koordináta mérőgép (CMM) segítségével a mérnökök olyan felületi profilokat és vágóvonalakat elemezhetnek, amelyek manuális eszközökkel kimaradnak. Ez az útmutató a CMM technikai alkalmazását tárgyalja sajtolt alkatrészek esetén, bemutatja az ellenőrzési jelentések értelmezését, valamint azt, hogy mikor célszerűbb a CMM-t választani 3D-s lézeres szkenneléssel szemben.

A CMM szerepe a fémsajtolás minőségirányításában

Az autó- és repülőipari gyártás nagy kockázatú világában a sajtolt alkatrészek különleges minőségellenőrzési kihívásokat jelentenek. Ellentétben a merev, prizma alakú megmunkált alkatrészekkel, a sajtolt lemezfémből készült alkatrészek gyakran hajlékonyak, és összetett fizikai torzításoknak vannak kitéve. Egy koordinációs mérőgép sajtolási vizsgálat szolgál a digitális tervezet és a fizikai valóság közötti hiányzó láncszemként, végső érvényű érvényesítési eszközként.

A CMM elsődleges funkciója ebben az esetben olyan geometriai jellemzők mennyiségi meghatározása, amelyeket kézi eszközökkel nem lehet megbízhatóan mérni. A sajtolt alkatrészek gyakran szabad formájú felületeket és bonyolult görbéket tartalmaznak, amelyek 3D-s ellenőrzést igényelnek. A Sinoway Industry szerint, a CMM-k lényegesek a „test-in-white” kompatibilitás ellenőrzéséhez, biztosítva, hogy az egyes panelek tökéletesen illeszkedjenek egymáshoz a végső szerelés során. Ennek a pontossági színvonalnak a hiánya esetén a lyukkiosztás vagy felületprofil kisebb eltérései is katasztrófális szerelési hibákhoz vezethetnek.

Gyakori sajtolási hibák észlelése

Egy robosztus CMM ellenőrzési protokollt terveztek a hidegen alakításos eljárásra jellemző hibák megragadására. Ezek a következők:

• Visszapattanás: A fém hajlama, hogy visszatérjen eredeti alakjába hajlítás után, ami eltérést okoz a névleges CAD modelltől.
• Fúrólyuk-pozíciós hibák: Elmozdulások, amelyek a kivágószerszám eltolódásából vagy az anyag nyúlásából számlálhatók a sajtolási ciklus során.
• Vágási vonal eltérések: Szabálytalan szélek, amelyek kopott készletekből vagy helytelen elrendezésből erednek.
• Felületi profil hibák: Torzulás vagy csavarodás, amely meghaladja a megadott profil tűréshatárokat.

Ezen hibák korai észlelésével a gyártók korrigálhatják az öntőformaterveket és a sajtolóbeállításokat, mielőtt sorozatgyártásba kezdenének, így jelentősen csökkentve a selejt- és javítási költségeket.

Technikai megvalósítás: Igazítás és rögzítés

Egy megmunkált alkatrész sikeres mérése többet igényel csupán egy kalibrált gépnél; szükség van az igazítási fizikával kapcsolatos mély ismeretre. A lemezmetál alkatrészek gyakran nem merevek, ami azt jelenti, hogy alakjuk megváltozhat attól függően, hogyan vannak alátámasztva. Ezért a fogókonzol és az igazítási stratégia kritikus fontosságú ismételhető eredményekhez.

RPS Igazítási Stratégia

Autóipari alkatrészek esetén a Referenciapont Rendszer (RPS) az sztenderd igazítási módszer. Ahogyan azt a 3D-Scantech leírja, az RPS igazítás speciális jellemzőket használ – például lyukakat, horonyokat vagy felületi pontokat – ahhoz, hogy rögzítse az alkatrészt egy koordináta-rendszerben, amely utánozza a végső szerelési pozícióját. Ez biztosítja, hogy a mért adat tükrözze az alkatrész tényleges működését a járműben, nem pedig a szabad állásban lévő formáját.

Kényszerített és Szabad Állapotú Mérés

A CMM megmunkálásellenőrzés egyik leggyakrabban vitatott témája, hogy az alkatrészeket „szabad állapotban” vagy „kényszerített állapotban” kell-e megmérni.

• Szabad állapot: Az alkatrész minimális támasztással kerül a táblára. Ez felfedi a fém valódi, nyugalmi alakját, de megmutathatja a gravitáció vagy maradékfeszültség okozta eltéréseket.
• Kényszerített állapot: Az alkatrész egy speciális rögzítőszerkezetre van befogva, amely szimulálja a beépítési környezetét. Ezt gyakran elvárják rugalmas alkatrészeknél, mint például ajtótáblák vagy motorháztetők, hogy ellenőrizhető legyen, megfelelnek-e a specifikációknak, ha csavarral rögzítve vannak.

A felső kategóriás gyártók, mint például Shaoyi Metal Technology , ezeket a fejlett igazítási és rögzítési technikákat alkalmazzák a gyors prototípusgyártás és a nagy sorozatszámú autógyártás közötti átmenet megvalósításához. A szigorú szabványok, mint az IATF 16949 betartásával biztosítják, hogy minden lengéscsillapító kar és alvázkeret megfeleljen a globális OEM-követelményeknek, akár 50 darabos prototípusként, akár több millió darabos sorozatgyártás esetén is.

Hogyan olvassunk CMM ellenőrzési jelentést

A CMM kimenetének értelmezése elengedhetetlen készség a minőségmérnökök számára. Egy szabványos ellenőrzési jelentés összehasonlítja a Nominális (ideális) adatokat a CAD-modellből az Valós (mért) adatok a fizikai alkatrészből. A jelentések szerkezetének megértése lehetővé teszi, hogy gyorsan azonosítsa a kritikus hibákat.

A részletes útmutató szerint GD Prototyping , egy átfogó jelentés általában fejlécet tartalmaz az alkatrész verziószintekkel, valamint egy törzset, amely soronkénti elemadatokat tartalmaz. A legfontosabb oszlopok a Térés és a Tűréshatáron Kívüli (OUTTOL) mezők.

A GD&T jelölések átnézésekor különös figyelmet fordítson a "Felületprofil" és a "Valódi helyzet" jelölésekre. Sajtolt alkatrészeknél a felületprofil eltérése gyakran rugóhatást jelez, míg a valódi helyzet hibái általában a döntőkés vagy pozícionáló csapok problémájára utalnak.

CMM és 3D lézerszkennelés bélyegzéshez

Bár a CMM-k az aranyszabványt jelentik a pontosság terén, a 3D lézerszkennelés egyre népszerűbbé válik bizonyos alkalmazásoknál. Az egyes technológiák előnyeinek megértése segít a megfelelő eszköz kiválasztásában.

A tapintós CMM pontossága

A hagyományos tapintós CMM-ek érintő szondát használnak, így páratlan pontosságot nyújtanak. Duggan Manufacturing megjegyzi, hogy a prémium kategóriás CMM-ek pontossága 5 mikron (0,005 mm) belüli. Ez teszi őket felülmúlhatatlanná olyan kritikus elemek ellenőrzésénél, ahol szoros tűrések számítanak, például csapágyfuratok vagy rögzítőlyukak esetén, ahol egyetlen mikron is számít.

A lézerszkennelés sebessége

Ezzel szemben a 3D lézereszkennerek másodpercek alatt millió adatpontot rögzítenek, sűrű "pontfelhőt" vagy hőtérképet alkotva. Ez különösen hasznos a rugózás elemzéséhez nagy felületeken, például egy autó motorháztetőn. A hőtérkép azonnali vizuális ábrázolást nyújt arról, hogy a részlet hol magasabb vagy alacsonyabb a CAD-modellhez képest. A szkennelés általában kevésbé pontos, tipikus pontossága körülbelül 20 mikron (0,02 mm).

Döntési Keretrendszer

• Méretek ellenőrzése CMM-mel, ha: Adott GD&T tűréshatárokat kell tanúsítania, nagy pontosságú furatátmérőket kell mérnie, vagy végellenőrzést kell végeznie kritikus illesztési felületeken.
• Szkennelést alkalmazzon, ha: Forma problémákat szeretne diagnosztizálni, globális torzulást/rugózást vizualizálni, vagy egy fizikai alkatrészt vissza szeretne fejteni CAD-modellé.

Összegzés

A koordináta mérőgéppel végzett sajtolásellenőrzés nem csupán egy ellenőrzési lépés; diagnosztikai eszközként is szolgál, amely elősegíti a folyamatfejlesztést. A rugóhatás, vágási vonalak és furatok helyzetére vonatkozó pontos adatfelvétel lehetővé teszi a gyártók számára, hogy finomhangolják sajtolóformáikat, és folyamatos minőséget érjenek el. Akár tapintási CMM-mel mikronos pontosságot, akár 3D-szkennel felületelemzést alkalmaznak, a cél mindig ugyanaz: biztosítani, hogy minden sajtolt alkatrész megfeleljen a modern mérnöki követelményeknek.

Olyan gyártók számára, akik az autóipari vagy repülőipari ellátási láncok összetett rendszerében működnek, elengedhetetlen, hogy olyan gyártási szakértőkkel együttműködjenek, akik ismerik ezeket az ellenőrzési protokollokat. Megfelelően alkalmazva, a CMM-ellenőrzés nyers adatokból cselekvésre alkalmas információvá alakítja az adatokat, és biztosítja a végszerelés integritását.

Gyakran Ismételt Kérdések

1. Mi a különbség a CMM és a manuális mérés között?

A kézi mérés, például különböző tolómérők vagy ellenőrző sablonok használata gyors ellenőrzést tesz lehetővé adott méretek esetén, de korlátozott a humán hibák és a komplex 3D görbék mérésének lehetetlensége miatt. Egy CMM számítógéppel vezérelt érzékelőt használ a geometria 3D térben történő mérésére, így magasabb pontosságot és a GD&T előírások – mint felületi profil vagy valódi pozíció – ellenőrizhetőségét biztosítja.

2. Mennyibe kerül egy CMM ellenőrzés?

A CMM-ellenőrzés költsége jelentősen változhat a részegység bonyolultságától és a használt felszereléstől függően. A hordozható CMM-k beszerzési ára 10 000 és 150 000 USD között mozoghat, míg a kiszervezett ellenőrzési szolgáltatások általában óradíjasak. A szolgáltatás költségét befolyásoló tényezők közé tartozik a programozási idő, az elfogatókötet igénye, valamint az ellenőrizendő elemek száma.

3. Miért fontos az RPS-igazítás a sajtolással készült alkatrészeknél?

Az RPS (Referenciapont-rendszer) igazítás kritikus fontosságú, mivel a sajtolt alkatrészek deformálódhatnak. Az alkatrész ugyanazon referenciapontok (lyukak/felületek) mentén történő igazításával, amelyeket a végső szerelés során is használni fognak, a CMM-mérés szimulálja az alkatrész beépített állapotát. Ez biztosítja, hogy az adatok az alkatrész funkcionális viselkedését tükrözzék, nem csupán a szabad állapotban lévő alakját.