CAV三维量测技术在PIM制程品质管控

近年来受惠于3C行业带动,中国于2009年开始整个MIM(Metal Injection Molding)行业进入高速发展阶段,特别是2011年苹果和三星在手持式装置中大量采用MIM零件,国内手机品牌如华为,OPPO, ViVO, 小米,魅族等智能手机也开始采用MIM零件,MIM技术正引起越来越大的关注。

目前MIM技术主要应用在一些小型的、尺寸结构比较复杂的工件上。对于小型的、尺寸结构比较复杂的工件,传统的测量方式往往效率低下,有些时候甚至难以胜任,特别是在品质管控中越来越多的GD&T尺寸取代了线性尺寸,这对测量方式以及测量设备提出了更高的要求。结合ATOS一起使用的CAV技术可以解决MIM产品从注射成形,脱脂,烧结后得到产品形状尺寸管控问题。

ATOS是德国Gom公司1995年自主研发的高精度三维扫描系统,自推出以来,ATOS的系列不断的发展并得到业界的认同。如今,光学三维测量技术及全面测量系统已成为全业内的标准工具。ATOS拥有最先进的软件与硬件,能够为不同工业应用提供精密的测量结果。

ATOS通过非接触,全范围覆盖式的三维扫描,可以完整的获取组件的几何形状和精密的三维坐标,从而可以计算产品与设计图纸的绝对偏差、形位分析,出具综合报告。应用领域包含质量控制、逆向工程、快速成型和虚拟装配。

通过ATOS获取的精细、复杂、完整的扫描数

CAV(Computer Aided Verification, 计算机辅助检测)工作流程主要分为以下几步骤:

CAV工作流程

传统的检测报表主要以尺寸标注为主,所需量测的尺寸多,时间长,而且数值报表不易阅读,不易作为沟通的工具;CAV检测通过完整的扫描数据,可以进行全尺寸检测,色彩误差图一目了然,容易与客户或跨部门沟通,结合GOM公司开发的Gom Inspect免费的3D报告检视检讨工具,可以任意角度翻转检视3D的检测结果。扫描与报表制作容易,可以缩短检测时间,提升测量效率。

传统方法测量一个工件,需要卡尺,高度规,OMM,CMM等测量工具一起才能完成的工作,CAV可以做到95%以上的替代。CAV拥有全面的仿真测量工具,如卡尺、投影等;由于是在软件中针对工件的扫描数据进行分析,因此不受工件的摆放状态及位置限制,可以根据需要创建测量基准,甚至可以在不同的测量基准间灵活切换,便于检讨。

CAV可以胜任几乎所有的几何公差与尺寸(GD&T)测量需求。传统的CMM测量GD&T只是由少数点计算,测量结果会受偶然因素影响。CAV可以在密集的网格数据上依选取的范围计算GD&T数值,结果更加全面真实,GD&T的测量结果也是可视化的,可以显示每一个测量点的状态。

CAV除了在测量能力方面表现突出,测量效率方面的表现也不俗。为了提升测量效率,最常用的方式就是编写自动化程式,但是传统的自动化程式编写对人员的素质要求较高,而且耗时也比较久。CAV也是采用编程的形式实现自动化,提升测量效率,但是编程方式与传统方式也是有明显差别的:在制作首件CAV报告的时候,软件会自动记录操作员的每一步操作,无需刻意编程,当首件CAV报告完成时,将之存为模板,自动程式也就写好了,我们将这种方法称之为Teaching by doing.

以上介绍完CAV技术,我们再来看看CAV技术在MIM工件品质管控方面的应用。

右图为笔记本屏幕转轴绞链,MIM工艺制作,尺寸为10mm*7mm*7mm,传统方法测量螺旋角时,需要使用专用检治具。采用CAV方式测量,在获取工件的3D扫描数据以后,利用环形剖面线对工件进行剖切,然后展开截面,即可测量角度尺寸,详见下图:

沿着曲面做截面,即可确认每一段的R角,具体过程见下图:

利用对比彩图判断齿形变形

另外一个案例是一个小型斜齿轮,直径也在8mm左右,MIM工艺制作,需要做齿形以及螺旋角确认,传统方法测量也是需要使用专用检治具。采用CAV方式测量,在获取工件的3D扫描数据以后,通过曲面比较,可以快速得知齿形变形趋势,详见下图:

利用环形剖面线对工件进行剖切,然后展开截面,即可测量角度尺寸,测量过程详见下图:

CAV检测方式在MIM行业其实已经有很多的应用了,在这里就不一一列举了,仅以下面几张CAV在MIM工件上的应用作为本文件结束。


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