CAV三維量測技術(shù)在PIM制程品質(zhì)管控
近年來受惠于3C行業(yè)帶動,中國于2009年開始整個MIM(Metal Injection Molding)行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段,特別是2011年蘋果和三星在手持式裝置中大量采用MIM零件,國內(nèi)手機(jī)品牌如華為,OPPO, ViVO, 小米,魅族等智能手機(jī)也開始采用MIM零件,MIM技術(shù)正引起越來越大的關(guān)注。
目前MIM技術(shù)主要應(yīng)用在一些小型的、尺寸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的工件上。對于小型的、尺寸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的工件,傳統(tǒng)的測量方式往往效率低下,有些時(shí)候甚至難以勝任,特別是在品質(zhì)管控中越來越多的GD&T尺寸取代了線性尺寸,這對測量方式以及測量設(shè)備提出了更高的要求。結(jié)合ATOS一起使用的CAV技術(shù)可以解決MIM產(chǎn)品從注射成形,脫脂,燒結(jié)后得到產(chǎn)品形狀尺寸管控問題。
ATOS是德國Gom公司1995年自主研發(fā)的高精度三維掃描系統(tǒng),自推出以來,ATOS的系列不斷的發(fā)展并得到業(yè)界的認(rèn)同。如今,光學(xué)三維測量技術(shù)及全面測量系統(tǒng)已成為全業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)工具。ATOS擁有的軟件與硬件,能夠?yàn)椴煌I(yè)應(yīng)用提供精密的測量結(jié)果。
ATOS通過非接觸,全范圍覆蓋式的三維掃描,可以完整的獲取組件的幾何形狀和精密的三維坐標(biāo),從而可以計(jì)算產(chǎn)品與設(shè)計(jì)圖紙的偏差、形位分析,出具綜合報(bào)告。應(yīng)用領(lǐng)域包含質(zhì)量控制、逆向工程、快速成型和虛擬裝配。

工作流程
通過ATOS獲取的精細(xì)、復(fù)雜、完整的掃描數(shù)CAV(Computer Aided Verification, 計(jì)算機(jī)輔助檢測)工作流程主要分為以下幾步驟:

CAV工作流程
傳統(tǒng)的檢測報(bào)表主要以尺寸標(biāo)注為主,所需量測的尺寸多,時(shí)間長,而且數(shù)值報(bào)表不易閱讀,不易作為溝通的工具;CAV檢測通過完整的掃描數(shù)據(jù),可以進(jìn)行全尺寸檢測,色彩誤差圖一目了然,容易與客戶或跨部門溝通,結(jié)合GOM公司開發(fā)的Gom Inspect免費(fèi)的3D報(bào)告檢視檢討工具,可以任意角度翻轉(zhuǎn)檢視3D的檢測結(jié)果。掃描與報(bào)表制作容易,可以縮短檢測時(shí)間,提升測量效率。

傳統(tǒng)方法測量一個工件,需要卡尺,高度規(guī),OMM,CMM等測量工具一起才能完成的工作,CAV可以做到95%以上的替代。CAV擁有全面的仿真測量工具,如卡尺、投影等;由于是在軟件中針對工件的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,因此不受工件的擺放狀態(tài)及位置限制,可以根據(jù)需要創(chuàng)建測量基準(zhǔn),甚至可以在不同的測量基準(zhǔn)間靈活切換,便于檢討。

CAV可以勝任幾乎所有的幾何公差與尺寸(GD&T)測量需求。傳統(tǒng)的CMM測量GD&T只是由少數(shù)點(diǎn)計(jì)算,測量結(jié)果會受偶然因素影響。CAV可以在密集的網(wǎng)格數(shù)據(jù)上依選取的范圍計(jì)算GD&T數(shù)值,結(jié)果更加全面真實(shí),GD&T的測量結(jié)果也是可視化的,可以顯示每一個測量點(diǎn)的狀態(tài)。

CAV除了在測量能力方面表現(xiàn)突出,測量效率方面的表現(xiàn)也不俗。為了提升測量效率,用的方式就是編寫自動化程式,但是傳統(tǒng)的自動化程式編寫對人員的素質(zhì)要求較高,而且耗時(shí)也比較久。CAV也是采用編程的形式實(shí)現(xiàn)自動化,提升測量效率,但是編程方式與傳統(tǒng)方式也是有明顯差別的:在制作CAV報(bào)告的時(shí)候,軟件會自動記錄操作員的每一步操作,無需刻意編程,當(dāng)CAV報(bào)告完成時(shí),將之存為模板,自動程式也就寫好了,我們將這種方法稱之為Teaching by doing.

以上介紹完CAV技術(shù),我們再來看看CAV技術(shù)在MIM工件品質(zhì)管控方面的應(yīng)用。右圖為筆記本屏幕轉(zhuǎn)軸絞鏈,MIM工藝制作,尺寸為10mm*7mm*7mm,傳統(tǒng)方法測量螺旋角時(shí),需要使用專用檢治具。采用CAV方式測量,在獲取工件的3D掃描數(shù)據(jù)以后,利用環(huán)形剖面線對工件進(jìn)行剖切,然后展開截面,即可測量角度尺寸,詳見下圖:

沿著曲面做截面,即可確認(rèn)每一段的R角,具體過程見下圖:利用對比彩圖判斷齒形變形

另外一個案例是一個小型斜齒輪,直徑也在8mm左右,MIM工藝制作,需要做齒形以及螺旋角確認(rèn),傳統(tǒng)方法測量也是需要使用專用檢治具。采用CAV方式測量,在獲取工件的3D掃描數(shù)據(jù)以后,通過曲面比較,可以快速得知齒形變形趨勢,詳見下圖:

利用環(huán)形剖面線對工件進(jìn)行剖切,然后展開截面,即可測量角度尺寸,測量過程詳見下圖:

CAV檢測方式在MIM行業(yè)其實(shí)已經(jīng)有很多的應(yīng)用了,在這里就不一一列舉了,僅以下面幾張CAV在MIM工件上的應(yīng)用作為本文件結(jié)束。






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