Краткое содержание

Проверка штамповки с помощью координатно-измерительной машины (КИМ) — это процесс высокоточного контроля качества, используемый для проверки точности размеров деталей из листового металла по сравнению с 3D-моделями САПР. В отличие от стандартных методов измерения, КИМ позволяет производителям выявлять сложные дефекты штамповки, такие как пружинение, коробление и ошибки позиционирования отверстий, с точностью до микрон. Этот метод имеет решающее значение для подтверждения соответствия стандартам геометрических размеров и допусков (ГРТ) перед началом массового производства.

С помощью координатно-измерительной машины (КИМ) инженеры могут анализировать профили поверхностей и линии обрезки, которые невозможно выявить вручную. В этом руководстве рассматриваются технические аспекты применения КИМ для штампованных деталей, интерпретация отчетов по результатам проверки, а также выбор между КИМ и 3D-сканированием с использованием лазера.

Роль КИМ в контроле качества при штамповке металла

В высокотехнологичной сфере производства автомобилей и аэрокосмической промышленности штампованные детали создают уникальные проблемы для контроля качества. В отличие от механически обработанных компонентов, которые являются жесткими и призматическими, штампованная листовая сталь часто бывает гибкой и подвержена сложным физическим искажениям. A инспекция штамповки с помощью координатно-измерительной машины служит окончательным инструментом проверки, обеспечивая связь между цифровым проектом и физической реальностью.

Основная функция КИМ в данном контексте — измерение геометрических характеристик, которые невозможно надежно измерить с помощью ручных инструментов. Штампованные детали зачастую имеют свободные поверхности и сложные кривые, требующие трёхмерной проверки. Согласно Sinoway Industry , КИМ необходимы для проверки совместимости «белого тела» кузова, обеспечивая идеальное соединение отдельных панелей во время окончательной сборки. Без такого уровня точности незначительные отклонения шага отверстий или профиля поверхности могут привести к катастрофическим сбоям при сборке.

Распространённые дефекты штамповки, выявляемые

Надежный протокол проверки КИМ предназначен для выявления конкретных дефектов, присущих процессу холодного формования. К ним относятся:

• Упругая деформация: Склонность металла к возврату в исходную форму после изгиба, что вызывает отклонение от номинальной модели CAD.
• Ошибки положения отверстий: Несоосность, вызванная смещением пуансона или растяжением материала в ходе прессования.
• Отклонения линии обрезки: Неровные края, возникающие из-за износа штампов или неправильной разметки заготовок.
• Ошибки профиля поверхности: Коробление или скручивание, превышающее допустимые отклонения профиля.

Выявляя эти проблемы на ранней стадии, производители могут скорректировать конструкцию штампов и настройки пресса до начала массового производства, что значительно снижает уровень брака и затраты на переделку.

Техническая реализация: выравнивание и крепление

Успешное измерение штампованной детали требует большего, чем просто калиброванная машина; необходимо глубокое понимание физики выравнивания. Детали из листового металла зачастую являются нежесткими, то есть их форма может меняться в зависимости от способа поддержки. Это делает приспособление для крепления и стратегию выравнивания критически важными для получения воспроизводимых результатов.

Стратегия выравнивания RPS

Для автомобильных деталей Система опорных точек (RPS) является стандартным методом выравнивания. Как описано компанией 3D-Scantech , выравнивание по RPS использует определённые элементы — такие как отверстия, пазы или поверхностные точки — чтобы зафиксировать деталь в координатной системе, имитирующей её конечное положение при сборке. Это гарантирует, что данные измерений отражают реальную работу детали в автомобиле, а не её положение в свободном состоянии.

Измерение в закреплённом и свободном состоянии

Одной из самых обсуждаемых тем при контроле штампованных деталей на КИМ является вопрос измерения деталей в «свободном состоянии» или «закреплённом состоянии».

• Свободное состояние: Деталь размещается на столе с минимальной опорой. Это позволяет выявить истинную, свободную форму металла, но может показать отклонения, вызванные силой тяжести или остаточными напряжениями.
• Закрепленное состояние: Деталь зажимается в специальном приспособлении, имитирующем условия её установки. Это часто требуется для гибких деталей, таких как панели дверей или капоты, чтобы проверить соответствие техническим требованиям после крепления.

Производители высшего уровня, такие как Shaoyi Metal Technology , используют передовые методы выравнивания и крепления, чтобы обеспечить переход от быстрого прототипирования к серийному производству автомобилей. Соблюдая строгие стандарты, такие как IATF 16949, они гарантируют, что каждый рычаг подвески и подрамник соответствуют глобальным требованиям автопроизводителей, будь то партия из 50 прототипов или миллионы серийных единиц.

Как читать отчет о контроле на КИМ

Интерпретация результатов работы КИМ — важный навык для инженеров по качеству. Стандартный отчет о контроле сравнивает Номинальный (идеальные) данные из CAD-модели с фактическими Фактические (измеренные) данные с физической детали. Понимание структуры этих отчётов позволяет быстро выявлять критические отклонения.

Согласно подробному руководству от GD Prototyping , полный отчёт обычно включает заголовок с уровнями ревизий детали и основную часть с данными по каждому измеряемому элементу. Наиболее важными для анализа являются поля «Отклонение» и «Вне допуска» (OUTTOL).

При проверке указаний GD&T особое внимание уделите «Профилю поверхности» и «Истинному положению». Для штампованных деталей отклонение профиля поверхности часто указывает на проблемы с упругой отдачей, в то время как ошибки истинного положения обычно связаны с неисправностями пробивного штампа или установочных штифтов.

CMM против 3D-лазерного сканирования для штамповки

Хотя КИМ являются эталоном точности, 3D-лазерное сканирование набирает популярность для конкретных применений. Понимание преимуществ каждой технологии помогает выбрать правильный инструмент для задачи.

Точность тактильных КИМ

Традиционные тактильные КИМ, использующие щуп, обеспечивают непревзойдённую точность. Duggan Manufacturing отмечает, что высокоточные КИМ имеют точность в пределах 5 микрон (0,005 мм). Это делает их предпочтительным выбором для проверки критически важных элементов с жёсткими допусками, таких как посадочные отверстия под подшипники или крепёжные отверстия, где важен каждый микрон.

Скорость лазерного сканирования

Напротив, 3D-лазерные сканеры фиксируют миллионы точек данных за секунды, создавая плотное «облако точек» или тепловую карту. Это особенно полезно при анализе пружинения на большой поверхности, например, капота автомобиля. Тепловая карта обеспечивает мгновенное визуальное представление о том, где деталь выше или ниже относительно CAD-модели. Однако сканирование, как правило, менее точное, с типичной точностью около 20 микрон (0,02 мм).

Фреймворк принятия решений

• Используйте КИМ, когда: Необходимо сертифицировать конкретные допуски GD&T, измерить диаметры отверстий с высокой точностью или выполнить окончательную проверку критически важных сопрягаемых элементов.
• Используйте сканирование, когда: Требуется устранить неполадки формы штампа, визуализировать глобальное коробление/пружинение или выполнить обратное проектирование физической детали в CAD-модель.

Заключение

Инспекция штамповки с помощью координатно-измерительной машины — это не просто этап проверки; это диагностический инструмент, способствующий улучшению процесса. Точно фиксируя данные о пружинении, линиях обрезки и положении отверстий, производители могут тонко настраивать свои штампы для достижения стабильного качества. Независимо от того, используется ли контактная КИМ для измерений с точностью до микронов или 3D-сканирование для анализа поверхности, цель остаётся прежней: обеспечение того, чтобы каждая штампованная деталь соответствовала строгим требованиям современной инженерии.

Для производителей, работающих в сложных цепочках поставок автомобилестроения или аэрокосмической отрасли, сотрудничество с экспертами по изготовлению, которые понимают эти процедуры инспекции, является необходимым. При правильном внедрении инспекция с помощью КИМ преобразует сырые данные в практические выводы, обеспечивая целостность конечной сборки.

Часто задаваемые вопросы

1. В чём разница между КИМ и ручным контролем с помощью калибров?

Ручная проверка с помощью измерительных инструментов, таких как штангенциркули или контрольные приспособления, позволяет быстро проверить отдельные размеры, но ограничена погрешностями оператора и невозможностью измерения сложных 3D-кривых. КИМ использует управляемый компьютером щуп для измерения геометрии в трёхмерном пространстве, обеспечивая более высокую точность и возможность проверки обозначений GD&T, таких как профиль поверхности и истинное положение.

2. Сколько стоит проверка на КИМ?

Стоимость проверки на КИМ значительно варьируется в зависимости от сложности детали и используемого оборудования. Портативные КИМ могут стоить от 10 000 до 150 000 долларов США при покупке, тогда как аутсорсинговые услуги по проверке обычно оплачиваются почасово. На стоимость услуг влияют такие факторы, как время программирования, требования к приспособлениям и количество параметров, подлежащих проверке.

3. Почему выравнивание по RPS важно для штампованных деталей?

Выравнивание по системе опорных точек (RPS) имеет важное значение, поскольку штампованные детали могут деформироваться. Путем выравнивания детали с использованием тех же базовых точек (отверстий/поверхностей), которые будут применяться при окончательной сборке, измерение на КИМ имитирует состояние детали в собранном виде. Это гарантирует, что данные отражают функциональность, а не просто форму детали в свободном состоянии.