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CMM测量软件提高模具质量

  为了充分利用现代CAD/CAM技术的发展优势,使工厂生产的模具和产品符合CAD主体设计的图形,其检测和验证均采用开放形式,以满足利益要求。

  长期以来,模具制造商和客户一直在使用着由CAD和CAM提供的数字技术。这些技术一直在设计和生产领域中应用,包括CNC数控加工、EDM放电加工及其他工艺领域。企业已经从现代CAD/CAM技术的发展中获得了巨大的利益。模具和产品的制造、检测及验证也是如此,它们必须符合CAD主设计图形。为了达到这一目的,他们将以模型为基础的现代计量软件与3D数字检测装置组合在一起,其中包括移动式、固定式CMM坐标测量机和其他3D测量设备。


图1 以CAD为基础的系统在经过实践之后,能够更好地处理工件模型,并在原始模型的基础上,增添有组织的层次和色彩

以模型为基础的定义

  以模型为基础的定义(MBD)并不是一种新的概念。这个概念的全面实现从一开始就已经脱离了生产。一般来说,MBD的目标是消除图纸及产品中其他过时的东西,以便优化工艺以及减少偏差。MBD的优点是可以列出一个长长的表格。其主要优点是可以节省制图费用、消除图纸与CAD模型之间的偏差,加速设计和编制生产工艺的速度。在采用全数字化的协作方法以后,给企业带来了很大的效益,包括给公司的经销商和客户带来的效益。

  现代计量解决方案可以让 MBD应用于整个产品的寿命周期中。近年来,数字测量技术已经取得了巨大的进展,包括移动式CMM坐标测量机的水平也有了很大的提高。这帮助了更多的公司和部门采用这种技术。由于以模型为基础的软件解决方案的不断发展,因此现在这些先进技术的潜力也得到了全面的发挥。

快速完成检测

  目前,零件和模具的CAD模型几乎随时都可以建立,而且CAD模型可直接应用于许多CMM测量机的软件包中,有利于在CMM可编程坐标测量机上进行检测。采用实时解决方案可以立即获得更多的结果,以便马上做出决策。

  现代测量软件是与CMM坐标测量机装置一起使用的,例如它采用一种带有关节的伸缩臂,利用现成的模型作为产品的主体数字定义。用户将CAD模型输入到计量软件之中,并采用快速和简单的程序,将检验物体在测量装置上对照模型调整,然后就能够立即获得有关零件的精度信息。这种“虚拟测量”可以检测出零件的哪个部位不符合公差尺寸,并立即向生产部门报告,说明零件需要修正的部位以及修正量。

  如果采用老式的测量方法检测,可能需要花费几个小时甚至几天。不是以CAD为基础的测量方法,其速度较慢,产生误差的几率很高,而且有好多地方模糊不清。对于形状复杂的零件而言,以CAD为基础的检测方法是惟一最实用的解决方案。老式的技术无非是提供X、Y和Z坐标值及一些相关的偏差值。采用硬质探针装置的CAD解决方案可立即提供实时信息。零件上的高点和低点都能看见,而且易于评价,偏差值非常清楚。对于由多种零件组装的模具而言,采用CAD实况检测就不用再担心哪些零件不符合规格要求了。

数字建造和组装

  除了鉴别零件或模具在哪些地方不符合规格要求之外,以CAD为基础的测量解决方案也可应用于数字计算机辅助生产和装配。用户还可以使用CAD模型,并在零件的某一点上设置一个探针,然后根据CAD模型的指示,采用实况屏幕指示器将零件、数据和小孔等放置到属于它们的确切位置上。强大的计量软件还可以让温度计和钣金件类的制造商有能力去检查和创建EOP(零件边缘)修正值的位置线。 
 

图2 以模型为基础的生产和检测有利于促进合作和工艺控制

逆向工程

  模具制造商在寻求新业务时,其所涉及的零件往往还没有CAD模型,而现代生产工艺却需要这样的模型。从一个零件或工具的实体来创建一个模型的做法,通常称之为逆向工程。如果采用CAD为基础的计量软件包来创建这个模型就比较容易,其创建的速度也比较快。

  与实时数字装置连接,用户就可以通过一个硬质探针,有组织地进行检测并捡取这些数据,实时创建CAD实体。此硬质探头允许“扫描”一系列的检测点,而采用接触式探针是不可能做到的。无论是平面、锥面、圆柱面、球面,甚至更复杂的几何形状和曲面都可以进行测量,并在测量过程中自动地创建CAD几何图形。

  在更强大的CAD软件包内还有专用工具,可通过硬质探针或非接触式装置,例如激光扫描器捡取扫描数据,并创建精确平滑的表面。内置实体模型对加速和简化实时逆向工程工艺也是十分重要的。有了实体,用户就可以采用挤压、修整、切片和取芯等方法制取模型。如果采用实时方式,要做到这一切还是比较容易的,但工程设计需要大量的数据,并希望它们能够利用这一切。

高效软件解决方案

  有大量的软件解决方案可供实时CAD计量技术使用。与其他软件相比,每一种软件都有其不足的地方。因此在寻求最好的解决方案时,主要应考虑以下几个方面的问题:

  (1)CAD 模型应具有精确、容易阅读和易于组织的能力。许多系统建立在专用阅读器的基础之上。这些系统可能会与一些比较大型的CAD模型发生冲突,容易造成逆转表面常数、丢失表面的现象。以CAD为基础的系统在经过实践之后,能够更好地处理工件模型,并在原始模型的基础上,增添有组织的层次和色彩。

  (2)能够阅读本地CAD模型。大部分系统要求使用中性格式,还有更多适用于企业的系统可阅读本地模型。

  (3)真正的实时操作。老的技术只允许操作员提取数据,然后产生一个结果。而较新的系统可进行实况检测,能够立即提供“虚拟测量”的操作。

  (4)现代校正技术。所有计量系统都有一些方法校正CAD模型与装置和零件的关系。较新的方法采用自动化校正工具,易于创建、易于学习,能以模型的形式储存,因此每次校正都非常快速,而且每次都采用同样的方式。

  (5)能提供内容丰富的定式化报告。重要的是其提供定式化报告的能力,可显示和打印彩色图像,与Microsoft Excel类软件兼容。

  (6)Best-fit软件可控制6轴以上。为了充分利用现有的全系列公差,采用经过实践考验的精确算法,Best-fit软件允许将数据设置成相对于模型可以交换的形式。

  (7)MBD的全面支持。软件需要具备在模型中设置特殊公差、数据极限和实体ID的能力。现代系统能够直接从本地模型中读取这些元素。

  (8)具有与各种类型的测量装置和工厂兼容的特性,允许在企业内共享一个计量平台。

  以模型为基础的生产和检测可以提供精益生产技术,使生产效率大幅度提高。这些方法在整个企业的合作和工艺控制中已有了巨大的提高。


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