大型模具的检验和测量方法

  在加工大型模具时,其返工所受到的损失往往要高于小型模具返工时所受到的损失。

  当发现首批样品不符合规格要求时,这就意味着模具需要重新返工,样品零件需要退回,这会浪费大量的时间、资金和人力。必然会导致利润降低,以及影响各种模具的按时交货。然而,在加工大型模具时,重新返工时所受到的损失甚至更大。以下将从三大应用领域介绍大型模具检验和测量的成功案例。

  减少移动带来的风险

  TriangleTool公司专门从事注塑模、压缩模、结构泡沫模和大型塑料件吹塑模的生产。为了防止推迟模具的交货期延误,以及防止重量10万磅(1磅=0.454公斤)以上的模具出现问题,因而将模具夹持固定在CNC铣床上,并采用机载测量软件对模具进行测量。Triangle公司采用接触式探针来测量和更换刀具,并在精加工后,将铣床作为一台三坐标测量机(CMM)使用。

  销售工程经理VicBaez先生说:“我们希望尽可能减少对些模具的移动。”在机床调试设置时,模具的移动会带来很大的挑战,增加造成误差的风险。Baez先生继续说:“我们对自己的工作质量和工程的水平充满信心。然而,当其在一台3000吨试样压力机上加工前,我们需要确认模具的质量。”运输、装卸和安装调试并不是迫使车间推迟检验的唯一问题,样品零件的模压成型也会对其产生影响。这些模具非常大,无法在三坐标测量机的基座上进行测量。因此,模具制造商会借助于手工工具、量具和模板,尽最大的努力进行最少的测量。由于受到可接近性和时间的限制,手工检验增加了未被检测到的误差可能性,特别是对A级表面而言,例如保险杠、空气阻尼器和挡泥板一类的成型汽车零件

  为了完成早期的检验任务,Triangle公司采用了一种替代式机床检测系统:便携式三坐标测量机(简称“PCMM”)。正如其名称所包含的意义,大型模具不动,而是由便携式三坐标测量机移动到大型模具的所在位置进行测量。便携式三坐标测量机为模具制造商快速采集大量测量值提供了方便,不需要编程时间,也不需要采用普通三坐标测量机所需的技术。

  针对数字模具的模型进行检验,测量过程则非常简单,只需选取参考基准表面进行校准,然后选取模具表面任何地方上的几个检测点。每次测量只需几秒钟,并可立即获得视觉反馈信息。

  复合零件的轮廓测量

  DeltaTooling模具公司使用便携式三坐标测量机进行测量已有6年多的历史。其便携式三坐标测量机系统包括一个激光跟踪器(API)和用于检测标准模型和用于复合叠层模具的检测软件(Verisurf)。

  质量管理经理DarrelMattsen先生列举了一片35英尺(1英尺=0.3048米,下同)长的直升机螺旋桨叶片作为便携式三坐标测量机的一个理想应用实例。该模具很长,由于所有叶片的表面对其性能都有影响,因此对复合零件的轮廓要求至关重要。

  在采用便携式三坐标测量机之前,对原型模具及模具的测量采用传统的模板测量法。对于直升机的螺旋桨叶片而言,Mattsen先生会在长度方向上选择3~4个横截面,而在宽度方向上只选择几个横截面。因而每种轮廓的模板数量将有所削减,使其与模具匹配。Mattsen先生解释说,“这种方法至少需要一天,甚至两天时间才能完成。”
  现在,Mattsen先生可以在检验软件中绘制出一个网格的测量点图表。跟随着光标,他在每个网格的测量点上放置了一个镜面反射目标,并采用激光跟踪仪进行测量。采用该软件的“智能点”功能后,当他经过网格测量点的上方时,就会自动触发进行测量。由于所有测量值都会被记录下来,因此它可以在监视器屏幕上实时显示。

  “过去检测需要两天时间,现在只需2小时就可完成,并包括所有的调试设置检测项目。”Mattsen先生说,他采集了1000多个测量点,“采用跟踪器,我们可在模具离开工厂制造其第一个复合零件前,按照数字数据来检测。”

  进厂前对模具进行检测

  WilbertPlasticServices公司利用其便携式三坐标测量机来检测用于大型真空成型设备制造的模具。该公司是一个专用产品的真空成型设备制造商,例如农业机械使用的门板。其模具通过外协合作加工,其尺寸大小可达到8英尺×14英尺。

  与Triangle公司和Delta公司不同,Wilbert公司的便携式三坐标测量机可用于模具进货时的就地检验。当每一个模具被运送到该公司的车间前,都需经过彻底的检验。“我们希望尽可能减少对这些大型和重型模具的搬运。”该公司的模具检验员MikeAxen先生说。

  在采用便携式三坐标测量机之前,该公司一直使用量规、千分表和半径量规来检测进厂的模具。这种测量方法严重地限制了测量点的数量,因此模具的质量不能确定,直到样品运行之后才可落实。但当发现外协加工的模具需要进一步返工时却为时已晚,从而影响了整个周期。

  现在,Wilbert公司采用了一套长12英尺、带有接触式探头测量臂Faro)和一个检测软件(Verisurf)。Axen先生说:“对于模具检测来说,它使我们有了一个更好地选择,让我们更加放心。采用这种模具检测系统我们可以生产出具有性能良好的真空成型零件。”

  在采用便携式三坐标测量机之后,Wilbert公司可以在大型模具到达接收区之前发现质量问题。如果检测到模具存在一定问题,那么Axen先生手头拥有其所需的所有数据,从而决定该模具是否需要退回到模具制造商或在其内部车间返工维修。如果他选择在其车间内部维修,那么他将使用便携式三坐标测量机精确地采集问题区域上的数据,以确定需要更改的具体位置。

  当了解到小型加工车间在采用三坐标测量机可能会出现问题时,Axen先生表示:“该系统适合于各种用户使用,能够按照我们的需要进行测量。”DarrelMattsen先生也同意这样的说法。他指出,虽然便携式三坐标测量机是一套强有力的测量工具,但学习使用极为容易。

  当他们的模具在用便携式三坐标测量机检测合格以后,Delta公司和Wilbert公司使用同一类便携式检测系统来检验他们首批生产的零件。“它为我们提供了所需要的测量工具,满足并解决了客户的检验问题,”Axen先生说。当检验软件提出检验结果时,很少会有人感到惊奇,因为模具的彻底检验,一定会使样品零件的生产达到要求。

  正如大型模具的检验一样,这些大型零件的检验不再需要通过检验部门进行常规检验。Delta公司和Wilbert公司所测量的第一批样品,从理论上来说,它们还是“刚刚从注塑压力机上模压出来的最新的产品。”


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