汽車模具加工精度控制之在線測量技術

2023-03-11 08:24:28石旭東北京奔馳汽車有限公司

鍛造與沖壓 2023年4期

文/石旭東·北京奔馳汽車有限公司

模具精度控制的重要性模具是汽車覆蓋件批量生產(chǎn)的核心，其使用周期伴隨對應車型生產(chǎn)的整個過程，因此模具制造階段的精度控制是至關重要的。

高精度的模具制造，帶來的利好包括：第一，充分實現(xiàn)前期的工藝設計，保證制造出的模具實物與設計方案完美吻合；第二，模具一次上機就要加工到位，避免二次返工帶來的成本增加以及對項目關鍵時間節(jié)點的影響；第三，充分發(fā)揮高精加工設備和技術的優(yōu)勢，大幅度縮減調(diào)試階段鉗工優(yōu)化的工作量和周期，降低個人技術差異對模具狀態(tài)的影響；第四，交付的高精度模具，是零件穩(wěn)定序列化生產(chǎn)的保證。

行業(yè)常見精度監(jiān)測方案介紹及弊端

影響模具加工精度的因素有很多，包括：結構設計強度、材料性能、加工工藝、裝卡方案、機床精度等多方面?？刂埔陨弦蛩赝瑫r積累經(jīng)驗并持續(xù)改進，是高精度模具制造的基礎。

模具加工后的精度檢測工作是確認模具精度合格、完成質(zhì)量閉環(huán)的關鍵。目前行業(yè)常見的精度檢測方案包括以下三個。

方案1：

曲面檢測(圖1)。程序驅(qū)動球頭刀具以線驅(qū)動的方式執(zhí)行理論軌跡，采取有限取樣的方式，通過塞規(guī)檢測刀具和模具的間隙，從而獲得曲面的加工偏差。該方案的缺點包括，屬于半自動測量方式，操作者需要頻繁啟停刀具進給、進出模具、塞規(guī)測量、手動記錄數(shù)據(jù)，過程復雜，周期長；測量點憑操作者經(jīng)驗控制，無法按照編程者意圖精確控制；測量結果受操作者水平和熟練度影響，變得不穩(wěn)定；刀具有損傷模具的風險。

圖1 借助塞規(guī)實施曲面測量

曲線測量(圖2)。程序驅(qū)動杠桿表沿著曲線行進，采取有限取樣的方式，通過讀取杠桿表數(shù)值，獲得加工偏差。該方案的缺點包括，屬于半自動測量，需要頻繁操作，周期長；測量點由操作者確定，無法按照編程者意圖精準控制。

圖2 利用杠桿表實施曲線測量

方案2：

使用接觸式巡邊器代替刀具和杠桿表實施測量(圖3)，缺點包括，仍然屬于半自動測量，需要頻繁操作，周期長；測量點無法按照編程者意圖控制；無法實現(xiàn)法線方向測量，存在測量偏差。該方案僅僅是解決了刀具損傷模具的風險。

圖3 光電式尋邊器測量曲面

方案3：

都說結婚是人生大事，從要登記何東就開始思考自己的人生：他就準備這么過下去了？朝九晚五，結婚生子，地球上大多數(shù)人都這么過的……這是他想要的生活嗎？

使用藍光設備離線掃描(圖4)，檢測加工精度。該方案的優(yōu)點，不同于上述方案的有限取樣方式，掃描數(shù)據(jù)可以全面檢測加工精度；不存在損傷模具的風險。缺點，掃描精度低于數(shù)控檢測精度；對于掃描資源不富裕的工廠，無法做到每個模具都進行掃描；最大的問題是，如果離線檢測發(fā)現(xiàn)問題，模具需要返回機加工，重新裝卡加工，完成返修，造成制造周期拉長，對整個項目周期控制是十分不利的。

圖4 藍光掃描設備檢測曲面

在線測量技術的介紹和關鍵技術點

在線測量技術( 圖5、圖6) 是利用機床自帶的高靈敏度接觸式探頭，通過程序驅(qū)動探頭到達測量點，并自動實施法向測量動作，同時自動記錄測量結果至機床文件，編程軟件可自動讀取測量結果，并分析偏差值，出具測量報告。整個過程屬于全自動測量，無需人工參與，效率和穩(wěn)定性都有保障；測量點根據(jù)編程者意圖由程序精確控制；接觸式探頭有超程保護，不存在損傷模具的風險；測量精度不受人工干預，精度高且穩(wěn)定；測量過程的高效在線實施，可以節(jié)約占用機床時間，同時，若發(fā)現(xiàn)精度問題，可及時實施維修，避免二次裝卡的時間浪費。