TL;DR

Koordinātu mērīšanas mašīnas (CMM) štampējuma inspekcija ir augstas precizitātes kvalitātes kontroles process, ko izmanto, lai pārbaudītu loksnes metāla daļu izmēru precizitāti attiecībā pret 3D CAD modeļiem. Atšķirībā no standarta mērīšanas, CMM ļauj ražotājiem noteikt sarežģītas štampēšanas kļūdas, piemēram, atgriešanos sākotnējā stāvoklī, izkropļojumus un caurumu pozīcijas kļūdas ar mikronu precizitāti. Šī metode ir būtiska, lai apstiprinātu atbilstību ģeometriskajiem izmēriem un tolerancēm (GD&T) pirms masveida ražošanas.

Izmantojot koordinātu mērīšanas mašīnu (CMM), inženieri var analizēt virsmas profilus un griešanas līnijas, kuras manuālie rīki palaiž garām. Šis ceļvedis aptver CMM tehnisko pielietojumu štampētām detaļām, kā interpretēt inspekcijas ziņojumus un kad izvēlēties CMM nevis 3D lāzera skenēšanu.

CMM loma metāla štampēšanas kvalitātes kontrolē

Augsta riska automašīnu un aviācijas ražošanas pasaulē štampētiem komponentiem raksturīgas unikālas kvalitātes kontroles problēmas. Atšķirībā no apstrādātiem komponentiem, kas ir stingri un prizmveida, štampēts loksnes metāls bieži ir elastīgs un pakļauts sarežģītām fiziskām deformācijām. A koordinātu mērīšanas mašīna štampējuma pārbaudei kalpo kā galvenais validācijas rīks, veidojot tiltu starp digitālo dizainu un fizisko realitāti.

Galvenā CMM funkcija šajā kontekstā ir kvantitatīvi noteikt ģeometriskās īpašības, kuras manuālie rīki nevar izmērīt uzticami. Štampētiem komponentiem bieži raksturīgas brīvās formas virsmas un sarežģītas līknes, kuras prasa 3D verifikāciju. Saskaņā ar Sinoway Industry , CMM ir būtiskas "body-in-white" savietojamības pārbaudē, nodrošinot, ka atsevišķas paneles precīzi savienojas gala montāžas laikā. Bez šāda precizitātes līmeņa nelielas novirzes caurumu attālumos vai virsmas profilā var izraisīt katastrofālas montāžas kļūmes.

Bieži sastopamas štampēšanas kļūdas, ko atklāj

Robusts KMM inspekcijas protokols ir izstrādāts, lai noteiktu konkrētus trūkumus, kas raksturīgi aukstā veidošanas procesam. Tie ietver:

• Atsperošana: Metāla tieksmi atgriezties sākotnējā formā pēc liekšanas, kas izraisa novirzi no nominālā CAD modeļa.
• Cauruļu pozīcijas kļūdas: Nesakritības, ko izraisa dēļa nobīde vai materiāla izstiepšanās presēšanas cikla laikā.
• Griešanas līnijas novirzes: Neregulāras malas, kas rodas no nodilušiem matricām vai nepareizas iestrādes.
• Virsmas profila kļūdas: Izlocīšanās vai sagriešanās, kas pārsniedz norādītās profila pieļaujamās novirzes.

Šo problēmu agrīna noteikšana ļauj ražotājiem pielāgot savas matricu konstrukcijas un preses iestatījumus pirms pārejas uz lielapjomu ražošanu, ievērojami samazinot bērējumu apjomu un pārstrādes izmaksas.

Tehniskā realizācija: Līdzināšana un fiksācija

Veiksmīga izmērīšana pēc spiešanas prasa vairāk nekā tikai kalibrētu mašīnu; tā prasa dziļu izprashi par līdzsvara fizikas principiem. Loksnes metāla daļas bieži ir nestingas, kas nozīmē, ka to forma var mainīties atkarībā no veida, kā tās tiek atbalstītas. Tas padara turēšanas piederumu un līdzsvara stratīciju ļoti svarīgu, lai panāktu atkārtojamus rezultātus.

RPS Līdzsvara Stratīcija

Automobiļu daļām Referenčpunktu sistēma (RPS) ir standarta līdzsvara metode. Kā aprakstīts 3D-Scantech , RPS līdzsvars izmanto konkrētas īpašības — piemēram, caurules, spraugas vai virsmas punktus — lai fiksētu daļu koordinātu sistēmā, kas imitē tās gala montāžas pozīciju. Tas nodrošina, ka izmērīšanas dati atspoguļo, kā daļa faktiski darbosies automašīnā, nevis kā tā atrodas brīvā stāvoklī.

Ierobežotais salīdzībā ar Brīvo Stāvokli

Viena no visbiežāk apspriestajām tēmām CMM spiešanas pārbaudēs ir, vai daļas jāmēra "brīvā stāvoklī" vai "ierobežotā stāvoklī".

• Brīvais stāvoklis: Detaļa tiek novietota uz galda ar minimālu atbalstu. Tas atklāj metāla patieso, atslābušo formu, bet var parādīt novirzes, ko izraisa gravitācija vai paliek spriegums.
• Ierobežots stāvoklis: Detaļa ir piestiprināta pie speciālas fiksēšanas iekārtas, kas simulē tās uzstādīšanas vidi. To bieži prasa elastīgām detaļām, piemēram, durvju paneļiem vai pārsegiem, lai pārbaudītu, vai tās atbilst specifikācijām, kad tās ir pieskrūvētas.

Augstākā līmeņa ražotāji, piemēram Shaoyi Metal Technology , izmanto šīs modernās orientācijas un fiksēšanas tehnoloģijas, lai pārvarētu attālumu no ātrā prototipēšanas līdz lielapjomu automobiļu ražošanai. Ievērojot stingras standartus, piemēram, IATF 16949, tie nodrošina, ka katrs vadības svirslis un apakšrāmis atbilst globālajām OEM prasībām, vai nu tas būtu 50 prototipu partija vai miljoniem masveida ražoto vienību.

Kā lasīt CMM inspekcijas ziņojumu

CMM rezultātu interpretēšana ir būtiska prasme kvalitātes inženieriem. Standarta inspekcijas ziņojums salīdzina Nomināls (ideālos) datus no CAD modeļa ar faktiskajiem Pašreizējs (mērītie) dati no fiziskās daļas. Šo ziņojumu struktūras izprast nodrošina, ka var ātri identificēt kritiskas kļūmes.

Saskaņā ar detalizētu ceļvedni no GD Prototyping , visaptverošs ziņojums parasti ietver galveni ar daļas versijas līmeņiem un ķermeni ar datu rindām pēc iezīmju. Vissvarīgākie analizējamie stabi ir Novirze (Deviation) un Ārpus tolerances (OUTTOL) lauki.

Pārbaudot GD&T norādes, īpašu uzmanību pievērst „Virsmas profila” un „Patiesās pozīcijas” prasībām. Stampinga detaļām virsmas profila novirze bieži norāda uz atgriešanās problēmām, savukārt patiesās pozīcijas kļūdas parasti liecina par problēmām ar urbšanas matrici vai fiksācijas tapām.

CMM pret 3D lāzera skenēšanu kalšanai

Kaut arī CMM ir zelta standarts precizitātei, 3D lāzera skenēšana iegūst popularitāti konkrētām lietojumprogrammām. Katras tehnoloģijas stiprās puses izpratne palīdz izvēlēties pareizo rīku darbam.

Taktilās CMM precizitāte

Tradicionālas taktilās CMM, izmantojot taustes zondi, nodrošina neaizskaramu precizitāti. Duggan Manufacturing norāda, ka augšējās klases CMM ir precīzas līdz 5 mikroniem (0,005 mm). Tādēļ tās ir labākais izvēles variants kritisku elementu inspicēšanai ar ciešiem toleranču robežām, piemēram, gultņu dobumiem vai uzmontēšanas caurumiem, kur viens vienīgs mikrons ir svarīgs.

Lāzera skenēšanas ātrums

Turpretī 3D lāzera skeneri sekundēs reģistrē miljoniem datu punktu, izveidojot blīvu "punktētu mākonis" vai siltuma karti. Tas ir īpaši noderīgs, lai analizētu atpakaļlieci pa lielu virsmu, piemēram, automašīnas pārsegu. Siltuma karte nodrošina tūlītēju vizuālu attēlojumu par to, kur detaļa ir augstāka vai zemāka attiecībā pret CAD modeli. Tomēr skenēšana parasti ir mazāk precīza, ar tipisku precizitāti ap 20 mikronus (0,02 mm).

Lēmuma ietvars

• Izmantot KMM, kad: Jums ir nepieciešams sertificēt konkrētas GD&T tolerances, ar augstu precizitāti izmērīt cauruļu diamētus vai veikt galīgo pārbaudi kritiskām savienojuma īpašībām.
• Izmantot skenēšanu, kad: Jums ir nepieciešams atrisināt veidņu formas problēmas, vizualizēt globālu saviešanos/atpakaļlieci vai reversīvi inženierēt fizisku daļu CAD modelī.

Secinājums

Koordinātu mērīšanas mašīnas kalšanas pārbaude nav tikai verifikācijas solis; tā ir diagnostikas rīks, kas veicina procesa uzlabošanu. Precīzi fiksējot datus par atgrieziena deformāciju, griešanas līnijām un cauruļu pozīcijām, ražotāji var precīzi regulēt savas kalšanas formas, lai sasniegtu vienmērīgu kvalitāti. Vai nu izmantojot taktilo CMM mikronu līmeņa precizitātei vai 3D skenēšanu virsmas analīzei, mērķis paliek nemainīgs: nodrošināt, ka katrs nokalis parts atbilst modernās inženierijas stingrajam prasībām.

Ražotājiem, kuriem jāorientējas automašīnu vai aviācijas piegādes ķēžu sarežģītībā, ir būtiski sadarboties ar ekspertiem, kuri saprot šos pārbaudes protokolus. Pareizi ieviests, CMM pārbaudes process pārvērš neapstrādātos datus par rīcības iespējām, nodrošinot gala montāžas integritāti.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp CMM un manuālo mērīšanu?

Manuāla kalibrēšana, piemēram, izmantojot šķēres vai pārbaudes stiprinājumus, nodrošina ātras pārbaudes konkrētiem izmēriem, taču tā ir ierobežota ar cilvēka kļūdām un nevar izmērīt sarežģītas 3D līknes. KMM izmanto datorvadāmu zondi, lai mērītu ģeometriju 3D telpā, nodrošinot augstāku precizitāti un spēju verificēt GD&T prasības, piemēram, virsmas profilu un patieso pozīciju.

2. Cik maksā KMM inspekcija?

KMM inspekcijas izmaksas ievērojami atšķiras atkarībā no daļas sarežģītības un izmantotās aprīkojuma. Pārnēsājamie KMM var maksāt no 10 000 līdz 150 000 ASV dolāriem pirkšanai, savukārt apkalpošanas pakalpojumi parasti tiek fakturēti stundas likmē. Faktori, kas ietekmē pakalpojuma izmaksas, ietver programmēšanas laiku, stiprinājumu prasības un pārbaudāmo elementu skaitu.

3. Kāpēc RPS līdzināšana ir svarīga sitamajām daļām?

RPS (Reference Point System) novietojums ir svarīgs, jo presēti daļas var deformēties. Novietojot daļu, izmantojot tos pašus atskaites punktus (caurumus/virsmas), kas tiks izmantoti gala montāžā, CMM mērījums imitē daļas uzstādījuma stāvokli. Tas nodrošina, ka dati atspoguļo funkcionalitāti, nevis tikai daļas formu brīvā stāvoklī.