Коротко

Інспекція штампування за допомогою координатно-вимірювальної машини (CMM) — це процес високоточного контролю якості, призначений для перевірки розмірної точності деталей із листового металу згідно з тривимірними CAD-моделями. На відміну від стандартних методів калібрування, CMM дозволяє виробникам виявляти складні дефекти штампування, такі як пружне відновлення, деформація та помилки положення отворів, з точністю до мікронів. Цей метод є критичним для підтвердження відповідності стандартам геометричних розмірів і допусків (GD&T) перед масовим виробництвом.

Використовуючи координатно-вимірювальну машину (CMM), інженери можуть аналізувати профілі поверхонь і лінії обрізання, які неможливо виявити вручну. У цьому посібнику розглядається технічна реалізація CMM для штампованих деталей, інтерпретація результатів інспекції та випадки, коли слід вибирати CMM замість 3D-сканування лазером.

Роль CMM у контролі якості при штампуванні металу

У високоризиковому світі виробництва автомобілів та авіації штамповані деталі створюють унікальні виклики контролю якості. На відміну від оброблених деталей, які є жорсткими та призматичними, штамповані листові метали часто гнучкі й підлягають складним фізичним спотворенням. А інспекція штампування на координатно-вимірювальній машині слугує як остатній інструмент підтвердження, з'єднуючи розрив між цифровим проектуванням та фізичною реальністю.

Основна функція КВМ у цьому контексті полягає у вимірюванні геометричних характеристик, які неможливо надійно виміряти вручну. Штамповані деталі часто мають вільні форми поверхонь та складні криві, що вимагають перевірки в 3D. Згідно з Sinoway Industry кВМ є необхідними для перевірки сумісності «білого тіла», забезпечуючи ідеальне прилягання окремих панелей під час фінальної збірки. Без такого рівня точності незначні відхилення у кроці отворів чи профілі поверхні можуть призвести до катастрофальних збоїв збірки.

Поширені дефекти штампування, що виявляються

Надійний протокол перевірки CMM розроблено для виявлення конкретних дефектів, притаманних процесу холодного формування. До них належать:

• Пружність: Схильність металу повертатися до початкової форми після згинання, що призводить до відхилення від номінальної CAD-моделі.
• Помилки положення отворів: Розбіжності, спричинені зміщенням пуансона або розтягуванням матеріалу під час робочого циклу преса.
• Відхилення ліній обрізки: Нерівні краї, спричинені зношеними матрицями або неправильним розташуванням заготовок.
• Помилки профілю поверхні: Короблення або скручування, що перевищує встановлені допуски профілю.

Виявляючи ці проблеми на ранніх етапах, виробники можуть скоригувати конструкцію матриць і налаштування преса до початку масового виробництва, значно знизивши рівень браку та витрати на переділку.

Технічне впровадження: Вирівнювання та кріплення

Успішне вимірювання штампованої деталі вимагає більше, ніж просто калібрований прилад; необхідне глибоке розуміння фізики вирівнювання. Деталі з листового металу часто є нежорсткими, тобто їхня форма може змінюватися залежно від способу підтримки. Тому пристрій утримання та стратегія вирівнювання мають вирішальне значення для отримання повторюваних результатів.

Стратегія вирівнювання RPS

Для автомобільних деталей Система опорних точок (RPS) є стандартним методом вирівнювання. Як описано компанією 3D-Scantech , вирівнювання за RPS використовує певні елементи — такі як отвори, пази чи поверхневі точки — для фіксації деталі в системі координат, що імітує її остаточне положення при складанні. Це забезпечує відображення даних вимірювань таким чином, як деталь фактично працюватиме у транспортному засобі, а не як вона лежить у вільному стані.

Вимірювання в обмеженому та вільному стані

Однією з найбільш суперечливих тем при інспектуванні штампування на КВМ є питання про те, чи слід вимірювати деталі у «вільному стані» чи «обмеженому стані».

• Вільний стан: Деталь розміщується на столі з мінімальною опорою. Це виявляє справжню, розслаблену форму металу, але може показати відхилення, спричинені гравітацією або залишковими напруженнями.
• Стан обмеження: Деталь закріплюється на спеціальному пристосуванні, яке імітує умови її встановлення. Це часто необхідно для гнучких деталей, таких як дверні панелі чи капоти, щоб перевірити, чи вони відповідатимуть технічним вимогам після затягування болтів.

Виробники верхнього рівня, такі як Shaoyi Metal Technology , використовують ці сучасні методи вирівнювання та фіксації, щоб подолати розрив між швидким прототипуванням та масовим виробництвом автомобілів. Дотримуючись суворих стандартів, таких як IATF 16949, вони забезпечують, що кожен важіль підвіски та рама відповідають глобальним вимогам OEM-виробників, незалежно від того, чи це партія з 50 прототипів чи мільйони серійних одиниць.

Як читати звіт про інспектування КВМ

Інтерпретація результатів роботи КВМ є важливим навичками для інженерів з якості. Стандартний звіт про інспекцію порівнює Номінальний (ідеальні) дані з CAD-моделі з фактичними Фактична (виміряні) дані з фізичної деталі. Розуміння структури цих звітів дозволяє швидко виявляти критичні відхилення.

Згідно з докладним посібником від GD Prototyping , повний звіт зазвичай містить заголовок із рівнями ревізій деталей та основну частину з даними параметрів рядок за рядком. Найважливішими стовпцями для аналізу є поля «Відхилення» та «Поза допуском» (OUTTOL).

При перевірці вказівок GD&T особливу увагу звертайте на «Профіль поверхні» та «Дійсне положення». Для штампованих деталей відхилення профілю поверхні часто вказує на проблеми пружного повернення, тоді як помилки дійсного положення зазвичай свідчать про проблеми з пробивною матрицею або орієнтувальними штифтами.

CMM проти 3D-сканування лазером для штампування

Хоча CMM є золотим стандартом точності, 3D-сканування лазером набуває популярності для певних застосувань. Розуміння переваг кожної технології допомагає вибрати правильний інструмент для роботи.

Точність тактильного CMM

Традиційні тактильні CMM, які використовують зонд дотику, забезпечують неперевершену точність. Duggan Manufacturing зазначає, що високоточні CMM мають точність у межах 5 мікронів (0,005 мм). Це робить їх кращим вибором для перевірки критичних елементів із жорсткими допусками, таких як отвори під підшипники або кріпильні отвори, де важливий кожен мікрон.

Швидкість лазерного сканування

Навпаки, 3D-лазерні сканери фіксують мільйони точок даних за кілька секунд, створюючи щільну «хмару точок» або теплову карту. Це особливо корисно для аналізу пружного відновлення на великій поверхні, наприклад, капота автомобіля. Теплова карта дає миттєве візуальне уявлення про те, де деталь вища або нижча порівняно з CAD-моделлю. Однак сканування, як правило, менш точне, з типовою похибкою близько 20 мікронів (0,02 мм).

Рамки прийняття рішень

• Використовуйте КВМ, коли: Потрібно підтвердити конкретні допуски GD&T, точно виміряти діаметри отворів або виконати остаточний контроль критичних сполучених елементів.
• Використовуйте сканування, коли: Потрібно усунути проблеми з формою матриці, візуалізувати загальну деформацію/пружне відновлення або виконати зворотне проектування фізичної деталі в CAD-модель.

Висновок

Перевірка штампування за допомогою координатно-вимірювальної машини не просто крок перевірки; це діагностичний інструмент, який сприяє покращенню процесу. Точно фіксуючи дані про відскок, лінії обрізки та положення отворів, виробники можуть налаштувати свої штампи для досягнення послідовної якості. Чи використовується тактильна КВМ для прецизійних вимірювань на рівні мікронів, чи 3D-сканування для аналізу поверхні, мета залишається однією і тією ж: забезпечити, що кожна штампованадеталь відповідає суворим вимогам сучасної інженерії.

Для виробників, які долають складнощі в ланцюгах постачання автомобільної або авіаційної галузей, важливо працювати з експертами у виготовленні, які розуміють ці процедури перевірки. Коли КВМ-перевірка реалізована правильно, вона перетворює сирі дані на дієві інсайти, гарантуючи цілісність остатньої збірки.

Поширені запитання

1. Що таке різниця між КВМ та ручним калібруванням?

Ручне вимірювання, наприклад, використання шприців або контрольних пристроїв, забезпечує швидку перевірку конкретних розмірів, але обмежується людською помилкою та неможливістю вимірювати складні 3D-криві. CMM використовує комп'ютерний зонд для вимірювання геометрії в 3D-просторі, що забезпечує більш високу точність та можливість перевірити виклики GD&T, такі як профіль поверхні та справжнє положення.

2. Скільки коштує інспекція CMM?

Вартість перевірки CMM значно варіюється залежно від складності частини та використовуваного обладнання. Портативні CMM можуть вар'ятувати від $ 10 000 до $ 150 000 за покупку, в той час як аутсорсингові послуги з інспекції зазвичай обчислюються за годину. Фактори, що впливають на вартість обслуговування, включають час програмування, вимоги до пристроїв і кількість функцій, які повинні бути перевірені.

3. Чому вирівняння RPS важливо для штампованих деталей?

Різниця RPS (система орієнтових точок) має вирішальне значення, оскільки штамповані частини можуть гнутися. Вирівнюючи частину з використанням тих самих точок (розколів/поверхностей), які будуть використані в кінцевій збірці, вимірювання CMM моделює встановлений стан частини. Це гарантує, що дані відображають функціональність, а не тільки форму частини в вільному стані.