大型模具的測(cè)量

在加工大型模具時(shí)，其返工所受到的損失往往要高于小型模具返工時(shí)所受到的損失。
    當(dāng)發(fā)現(xiàn)首批樣品不符合規(guī)格要求時(shí)，這就意味著模具需要重新返工，樣品零件需要退回，這會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間、資金和人力。必然會(huì)導(dǎo)致利潤(rùn)降低，以及影響各種模具的按時(shí)交貨。然而，在加工大型模具時(shí)，重新返工時(shí)所受到的損失甚至更大。以下將從三大應(yīng)用領(lǐng)域介紹大型模具檢驗(yàn)和測(cè)量的成功案例。
    減少移動(dòng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)
    Triangle Tool公司專門從事注塑模、壓縮模、結(jié)構(gòu)泡沫模和大型塑料件吹塑模的生產(chǎn)。為了防止推遲模具的交貨期延誤，以及防止重量10萬磅(1磅=0.454公斤)以上的模具出現(xiàn)問題，因而將模具夾持固定在CNC銑床上，并采用機(jī)載測(cè)量軟件對(duì)模具進(jìn)行測(cè)量。Triangle公司采用接觸式探針來測(cè)量和更換刀具，并在精加工后，將銑床作為一臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）使用。
    銷售工程經(jīng)理Vic Baez先生說：“我們希望盡可能減少對(duì)些模具的移動(dòng)。”在機(jī)床調(diào)試設(shè)置時(shí)，模具的移動(dòng)會(huì)帶來很大的挑戰(zhàn)，增加造成誤差的風(fēng)險(xiǎn)。Baez先生繼續(xù)說：“我們對(duì)自己的工作質(zhì)量和工程的水平充滿信心。然而，當(dāng)其在一臺(tái)3000噸試樣壓力機(jī)上加工前，我們需要確認(rèn)模具的質(zhì)量。”運(yùn)輸、裝卸和安裝調(diào)試并不是迫使車間推遲檢驗(yàn)的唯一問題，樣品零件的模壓成型也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。這些模具非常大，無法在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基座上進(jìn)行測(cè)量。因此，模具制造商會(huì)借助于手工工具、量具和模板，盡最大的努力進(jìn)行最少的測(cè)量。由于受到可接近性和時(shí)間的限制，手工檢驗(yàn)增加了未被檢測(cè)到的誤差可能性，特別是對(duì)A級(jí)表面而言，例如保險(xiǎn)杠、空氣阻尼器和擋泥板一類的成型汽車零件。
    為了完成早期的檢驗(yàn)任務(wù)，Triangle公司采用了一種替代式機(jī)床檢測(cè)系統(tǒng)：便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（簡(jiǎn)稱“PCMM”）。正如其名稱所包含的意義，大型模具不動(dòng)，而是由便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)移動(dòng)到大型模具的所在位置進(jìn)行測(cè)量。便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為模具制造商快速采集大量測(cè)量值提供了方便，不需要編程時(shí)間，也不需要采用普通三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所需的技術(shù)。
    針對(duì)數(shù)字模具的模型進(jìn)行檢驗(yàn)，測(cè)量過程則非常簡(jiǎn)單，只需選取參考基準(zhǔn)表面進(jìn)行校準(zhǔn)，然后選取模具表面任何地方上的幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。每次測(cè)量只需幾秒鐘，并可立即獲得視覺反饋信息。
    復(fù)合零件的輪廓測(cè)量
    Delta Tooling模具公司使用便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量已有6年多的歷史。其便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)包括一個(gè)激光跟蹤器（API）和用于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)模型和用于復(fù)合疊層模具的檢測(cè)軟件（Verisurf）。
    質(zhì)量管理經(jīng)理Darrel Mattsen先生列舉了一片35英尺(1英尺=0.3048米，下同)長(zhǎng)的直升機(jī)螺旋槳葉片作為便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的一個(gè)理想應(yīng)用實(shí)例。該模具很長(zhǎng)，由于所有葉片的表面對(duì)其性能都有影響，因此對(duì)復(fù)合零件的輪廓要求至關(guān)重要。
    在采用便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)之前，對(duì)原型模具及模具的測(cè)量采用傳統(tǒng)的模板測(cè)量法。對(duì)于直升機(jī)的螺旋槳葉片而言，Mattsen先生會(huì)在長(zhǎng)度方向上選擇3～4個(gè)橫截面，而在寬度方向上只選擇幾個(gè)橫截面。因而每種輪廓的模板數(shù)量將有所削減，使其與模具匹配。Mattsen先生解釋說，“這種方法至少需要一天， 甚至兩天時(shí)間才能完成。”
    現(xiàn)在，Mattsen先生可以在檢驗(yàn)軟件中繪制出一個(gè)網(wǎng)格的測(cè)量點(diǎn)圖表。跟隨著光標(biāo)，他在每個(gè)網(wǎng)格的測(cè)量點(diǎn)上放置了一個(gè)鏡面反射目標(biāo)，并采用激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量。采用該軟件的“智能點(diǎn)”功能后，當(dāng)他經(jīng)過網(wǎng)格測(cè)量點(diǎn)的上方時(shí)，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)行測(cè)量。由于所有測(cè)量值都會(huì)被記錄下來，因此它可以在監(jiān)視器屏幕上實(shí)時(shí)顯示。
    “過去檢測(cè)需要兩天時(shí)間，現(xiàn)在只需2小時(shí)就可完成，并包括所有的調(diào)試設(shè)置檢測(cè)項(xiàng)目。”Mattsen先生說，他采集了1000多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，“采用跟蹤器，我們可在模具離開工廠制造其第一個(gè)復(fù)合零件前，按照數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來檢測(cè)。”
    進(jìn)廠前對(duì)模具進(jìn)行檢測(cè)
    Wilbert Plastic Services公司利用其便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)來檢測(cè)用于大型真空成型設(shè)備制造的模具。該公司是一個(gè)專用產(chǎn)品的真空成型設(shè)備制造商，例如農(nóng)業(yè)機(jī)械使用的門板。其模具通過外協(xié)合作加工，其尺寸大小可達(dá)到8英尺×14英尺。
    與Triangle公司和Delta公司不同，Wilbert公司的便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可用于模具進(jìn)貨時(shí)的就地檢驗(yàn)。當(dāng)每一個(gè)模具被運(yùn)送到該公司的車間前，都需經(jīng)過徹底的檢驗(yàn)。“我們希望盡可能減少對(duì)這些大型和重型模具的搬運(yùn)。”該公司的模具檢驗(yàn)員Mike Axen先生說。
    在采用便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)之前，該公司一直使用量規(guī)、千分表和半徑量規(guī)來檢測(cè)進(jìn)廠的模具。這種測(cè)量方法嚴(yán)重地限制了測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量，因此模具的質(zhì)量不能確定，直到樣品運(yùn)行之后才可落實(shí)。但當(dāng)發(fā)現(xiàn)外協(xié)加工的模具需要進(jìn)一步返工時(shí)卻為時(shí)已晚，從而影響了整個(gè)周期。
    現(xiàn)在，Wilbert公司采用了一套長(zhǎng)12英尺、帶有接觸式探頭的測(cè)量臂（Faro）和一個(gè)檢測(cè)軟件（Verisurf）。Axen先生說：“對(duì)于模具檢測(cè)來說，它使我們有了一個(gè)更好地選擇，讓我們更加放心。采用這種模具檢測(cè)系統(tǒng)我們可以生產(chǎn)出具有性能良好的真空成型零件。”
    在采用便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)之后，Wilbert公司可以在大型模具到達(dá)接收區(qū)之前發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。如果檢測(cè)到模具存在一定問題，那么Axen先生手頭擁有其所需的所有數(shù)據(jù)，從而決定該模具是否需要退回到模具制造商或在其內(nèi)部車間返工維修。如果他選擇在其車間內(nèi)部維修，那么他將使用便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精確地采集問題區(qū)域上的數(shù)據(jù)，以確定需要更改的具體位置。
    當(dāng)了解到小型加工車間在采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)問題時(shí)，Axen先生表示：“該系統(tǒng)適合于各種用戶使用，能夠按照我們的需要進(jìn)行測(cè)量。”Darrel Mattsen先生也同意這樣的說法。他指出，雖然便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一套強(qiáng)有力的測(cè)量工具，但學(xué)習(xí)使用極為容易。
    當(dāng)他們的模具在用便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)合格以后，Delta公司和Wilbert公司使用同一類便攜式檢測(cè)系統(tǒng)來檢驗(yàn)他們首批生產(chǎn)的零件。“它為我們提供了所需要的測(cè)量工具，滿足并解決了客戶的檢驗(yàn)問題，”Axen先生說。當(dāng)檢驗(yàn)軟件提出檢驗(yàn)結(jié)果時(shí)，很少會(huì)有人感到驚奇，因?yàn)槟＞叩膹氐讬z驗(yàn)，一定會(huì)使樣品零件的生產(chǎn)達(dá)到要求。
    正如大型模具的檢驗(yàn)一樣，這些大型零件的檢驗(yàn)不再需要通過檢驗(yàn)部門進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)。Delta公司和Wilbert公司所測(cè)量的第一批樣品，從理論上來說，它們還是“剛剛從注塑壓力機(jī)上模壓出來的最新的產(chǎn)品。”