ZKRATKA

Kontrola prieskovaných kovových dielov pomocou súradnicového meracieho stroja (CMM) je vysokopresný proces kontroly kvality, ktorý sa používa na overenie rozmerovej presnosti plechových dielov voči 3D CAD modelom. Na rozdiel od štandardných meracích prístrojov CMM umožňuje výrobcovi detekovať komplexné chyby prieskovania, ako je pružné návratné deformácie, skrútenie alebo chyby polohy otvorov s presnosťou na mikrometre. Táto metóda je kritická pre overenie zhody s normami Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T) pred zahájením hromadnej výroby.

Pomocou súradnicového meracieho stroja (CMM) môžu inžinieri analyzovať povrchové profily a rezné čiary, ktoré ručné nástroje prehliadnu. Tento sprievodca pokrýva technické uplatnenie CMM pre prieskované diely, spôsob interpretácie kontrolných správ a otázku, kedy zvoliť CMM pred 3D laserovým skenovaním.

Úloha CMM v kontrole kvality kovového prieskovania

Vo vysokorizikovom prostredí výroby automobilov a lietadiel predstavujú lisyované súčiasti jedinečné výzvy pre kontrolu kvality. Na rozdiel od obrábaných komponentov, ktoré sú tuhé a hranaté, lisovaný plech je často pružný a podlieha zložitým fyzikálnym deformáciám. A kontrola lisovania pomocou meracieho stroja s počítačovým riadením (CMM) slúži ako konečný nástroj na overenie, ktorý spája digitálne dizajny s fyzickou realitou.

Hlavnou funkciou CMM v tomto kontexte je kvantifikovať geometrické charakteristiky, ktoré ručné nástroje nemôžu spoľahlivo merať. Lisované súčiasti často obsahujú voľné tvary a zložité krivky, ktoré vyžadujú trojrozmerné overenie. Podľa Sinoway Industry , CMM sú nevyhnutné na overenie kompatibility „kostry vozidla“ (body-in-white), čo zabezpečuje dokonalé priľahlé jednotlivých panelov počas finálnej montáže. Bez takejto presnosti môžu malé odchýlky v rozostí otvorov alebo profile plochy viesť ku katastrofálnym chybám pri montáži.

Bežné defekty pri lisovaní, ktoré sa detegujú

Robustný protokol inšpekcie CMM je navrhnutý na zachytenie špecifických nedostatkov vlastných procesu studeného tvarovania. Tieto zahŕňajú:

• Návratnosť: Tendenciu kovu, aby sa vrátil do pôvodného tvaru po ohýbaní, čo spôsobuje odchýlku od nominálneho CAD modelu.
• Chyby polohy otvorov: Nesúosnosti spôsobené posunom puncov alebo predlžovaním materiálu počas tlačného cyklu.
• Odchýlky strihovacej čiary: Nepravidelné okraje vzniknuté v dôsledku opotrebených nástrojov alebo nesprávneho rozmiestnenia materiálu.
• Chyby povrchového profilu: Krútenie alebo skrútenie, ktoré presahuje špecifikované tolerancie profilu.

Zachytením týchto problémov včas môžu výrobcovia upraviť návrh nástrojov a nastavenia lisy, skôr ako sa zaväžu k vysokému objemu výroby, čím výrazne znížia mieru odpadu a náklady na opravy.

Technická implementácia: Zarovnanie a upínanie

Úspešné meranie lisovaného dielu si vyžaduje viac ako len kalibrovaný stroj; vyžaduje hlboké porozumenie fyzike zarovnania. Časti plechu sú často ne tuhé, čo znamená, že ich tvar sa môže meniť v závislosti od toho, ako sú podopreté. To robí držanie zariadenia a stratégiu zosúladenia kritickou pre opakovateľné výsledky.

Strategia zosúladenia RPS

V prípade automobilových dielov je štandardnou metódou zosúladenia systém referenčných bodov (RPS). Ako opísal 3D-Scantech , RPS zarovnanie používa špecifické vlastnostiako sú otvory, otvory alebo povrchové bodyna zablokovanie časti do súradnicového systému, ktorý napodobňuje jej konečnú polohu montáže. Tým sa zabezpečuje, že údaje o meraní odrážajú, ako bude časť v vozidle skutočne fungovať, a nie ako sa nachádza vo voľnom stave.

Obmedzené vs. meranie voľného štátu

Jedným z najrozhodnutých tém pri inšpekcii CMM je, či merať časti vo "slobodnom stave" alebo "obmedzenom stave".

• Slobodný štát: Diely sú umiestnené na stole s minimálnou podporou. To odhaľuje skutočný, voľný tvar kovu, ale môže tiež ukázať odchýlky spôsobené gravitáciou alebo zvyškovým napätím.
• Stav s obmedzením: Diely sú upnuté v špeciálnej prípravke, ktorá simuluje ich inštalačné prostredie. Toto je často vyžadované pre pružné diely, ako sú dvere alebo kapoty, aby sa overilo, že budú spĺňať špecifikácie po pripevnení.

Výrobcovia najvyššej triedy, ako napríklad Shaoyi Metal Technology , využívajú tieto pokročilé techniky zarovnania a fixovania, aby prekonali priepasť medzi rýchlym prototypovaním a vysokozdružnou automobilovou výrobou. Riadením sa prísnymi normami, ako je IATF 16949, zabezpečujú, že každé rameno riadenia a podvozkový rám spĺňa globálne požiadavky OEM, a to či už pre sériu 50 prototypov alebo milióny hromadne vyrábaných kusov.

Ako čítať správu z kontrolného meracieho stroja (CMM)

Interpretácia výstupu z CMM je nevyhnutnou zručnosťou pre inžinierov zabezpečovania kvality. Štandardná kontrolná správa porovnáva Menovitý (ideálne) údaje z CAD modelu s aktuálnymi Skutočnú (namerané) údaje z fyzického dielu. Porozumenie rozloženiu týchto správ vám umožní rýchlo identifikovať kritické poruchy.

Podľa podrobného návodu od GD Prototyping , komplexná správa zvyčajne obsahuje hlavičku s úrovňami revízií dielu a telo obsahujúce údaje o prvkoch po riadkoch. Najdôležitejšie stĺpce na analýzu sú polia Odchýlka a Mimo tolerancie (OUTTOL).

Pri kontrole označení GD&T venujte osobitnú pozornosť „Profilu plochy“ a „Skutočnej polohe“. U lisovaných dielov odchýlka profilu plochy často naznačuje problémy so pružením materiálu, zatiaľ čo chyby skutočnej polohy zvyčajne poukazujú na problémy s dierovacím nástrojom alebo lokalizačnými kolíkmi.

CMM vs. 3D laserové skenovanie pre tvárnenie

Zatiaľ čo CMM predstavujú zlatý štandard presnosti, 3D laserové skenovanie získava na obľube pre konkrétne aplikácie. Porozumenie silným stránkam každej technológie pomáha pri výbere správneho nástroja pre danú úlohu.

Presnosť dotykového CMM

Tradičné dotykové CMM s použitím hmatníka ponúkajú nevyrovnateľnú presnosť. Duggan Manufacturing uvádza, že vysokej triedy CMM majú presnosť do 5 mikrónov (0,005 mm). To ich robí najvhodnejšou voľbou na kontrolu kritických prvkov s úzkymi toleranciami, ako sú ložiskové diery alebo montážne otvory, kde záleží na každom jednom mikróne.

Rýchlosť laserového skenovania

Na rozdiel od toho 3D laserové skenery zachytia milióny dátových bodov za sekundu a vytvoria hustú „mračno bodov“ alebo tepelnú mapu. To je obzvlášť užitočné pri analýze pruženia na rozsiahlej ploche, ako je napríklad automobilová kapota. Tepelná mapa poskytuje okamžitý vizuálny prehľad o tom, kde je súčiastka vyššia alebo nižšia vzhľadom na CAD model. Skenovanie je však zvyčajne menej presné, s typickou presnosťou okolo 20 mikrónov (0,02 mm).

Rozhodovací rámec

• Použite CMM, keď: Potrebujete certifikovať špecifické tolerancie GD&T, presne zmerať priemery otvorov alebo vykonať konečnú kontrolu kritických spojovacích prvkov.
• Použite skenovanie, keď: Potrebujete odstraňovať problémy s tvarmi nástrojov, vizualizovať celkové skreslenie/pruženie alebo previesť fyzickú súčiastku do CAD modelu.

Záver

Meranie súradníc pri kontrole kĺbov nie je len overovacím krokom; ide o diagnostický nástroj, ktorý podporuje zlepšovanie procesov. Presným zaznamenávaním údajov o pružení, rezaných čiarach a polohe otvorov môžu výrobcovia jemne doladiť svoje tvárniace nástroje, aby dosiahli konzistentnú kvalitu. Až po použitie dotykového CMM pre presnosť na úrovni mikrometrov alebo 3D skenovania pre analýzu povrchu, cieľ zostáva rovnaký: zabezpečiť, že každá tvárnená súčiastka spĺňa prísne požiadavky moderného strojárstva.

Pre výrobcov, ktorí sa pohybujú v komplexných dodávkach automobilového alebo leteckého priemyslu, je nevyhnutné spolupracovať s odborníkmi na výrobu, ktorí rozumejú týmto protokolom kontroly. Správne implementovaná kontrola CMM transformuje surové údaje na praktické poznatky, ktoré zaisťujú integritu konečnej montáže.

Často kladené otázky

1. Aký je rozdiel medzi CMM a manuálnym meraním?

Ručné meranie, ako napríklad použitie posuvných meradiel alebo kontrolných prípravkov, poskytuje rýchle kontroly konkrétnych rozmerov, no je obmedzené ľudskou chybou a neschopnosťou merania komplexných 3D kriviek. CMM používa počítačom riadený hmatík na meranie geometrie v trojrozmernom priestore, čo zabezpečuje vyššiu presnosť a schopnosť overiť požiadavky GD&T, ako je profil povrchu a skutočná poloha.

2. Koľko stojí kontrola na CMM?

Náklady na kontrolu na CMM sa výrazne líšia v závislosti od zložitosti súčiastky a použitého vybavenia. Prenosné CMM môžu stáť od 10 000 do 150 000 USD pri nákupe, zatiaľ čo služby kontroly zvonka sú zvyčajne účtované hodinovo. Na náklady služby vplyv má čas programovania, požiadavky na prípravky a počet overovaných prvkov.

3. Prečo je zarovnanie RPS dôležité pre lisované súčiastky?

Zarovnanie RPS (systém referenčných bodov) je kľúčové, pretože lisované diely sa môžu ohýbať. Zarovnaním dielu pomocou rovnakých základných bodov (otvorov/povrchov), ktoré budú použité pri konečnej montáži, meranie CMM simuluje inštalovaný stav dielu. Tým sa zabezpečí, že údaje odrážajú funkčnosť a nie len tvar dielu vo voľnom stave.