Metrologia CMM per pezzi stampati: verifica di geometrie 3D complesse

Lo standard internazionale ISO 10360-2 afferma che "l'errore nella misurazione dimensionale mediante macchine di misura a coordinate deve essere calibrato e la loro tracciabilità deve essere garantita, per mantenere la coerenza dei risultati di misurazione in tutto il mondo."

Per seguire rigorosamente questo standard, il nostro laboratorio metrologico esegue tarature di terze parti due volte all'anno. Inoltre, tutte le nostre CMM sono installate con moduli di compensazione della temperatura in modo che i dati di misurazione possano essere utilizzati direttamente per le ispezioni PPAP da parte dei clienti in tutto il mondo. Allo stesso tempo, abbiamo creato un database contenente i registri delle ispezioni di quasi mille parti stampate complesse, permettendoci di trovare tempestivamente le migliori alternative di ispezione per processi simili.

Un sistema di metrologia standardizzato e una ricca esperienza di progetto sono i prerequisiti fondamentali per una qualità stabile di parti stampate di fascia alta. Per ulteriori informazioni sui risultati dell'implementazione di progetti simili, contattaci per ottenere una raccolta completa di casi di studio sull'ispezione di parti stampate complesse, fornendo un riferimento diretto all'effettiva precisione dell'ispezione e ai risultati di riduzione dei costi.

Perché l'allineamento di più riferimenti è fondamentale per un'ispezione complessa di parti stampate?

Le parti stampate complesse possono subire un notevole ritorno elastico e stress residuo. I dati di misurazione subiranno una deriva fatale se l'orientamento della parte viene messo a punto senza l'allineamento dei vincoli multi-riferimento. LS Manufacturing combina l'RPS multipunto con un modello nominale CAD per l'allineamento iterativo digitale più adatto, che può ripristinare l'orientamento geometrico privo di stress della parte secondo le condizioni di assemblaggio effettive.

Differenze fondamentali tra l'allineamento RPS e l'allineamento 3-2-1 convenzionale

L'allineamento convenzionale 3-2-1 dipende da tre piani di riferimento principali e per questo motivo è adatto solo per parti rigide. Parti flessibili stampate a parete sottile che vengono sottoposte a questo metodo avranno la deformazione del ritorno elastico erroneamente allocata alle caratteristiche del foro della chiave e non saranno in grado di fornire dati accurati per il controllo del ritorno elastico dello stampaggio.

I principali vantaggi dell'allineamento multipunto RPS sono:

1. Selezione dei riferimenti migliori: vengono scelti sei punti chiavepunti di riferimento di assemblaggio che corrispondono ai vincoli di assemblaggio reali.
2. Distribuzione uniforme degli errori: l'iterazione attraverso le matrici fa sì che la deformazione venga distribuita globalmente, evitando così la situazione in cui le deviazioni locali vengono amplificate.
3. Maggiore riproducibilità: piccoli cambiamenti nell'orientamento del posizionamento della parte non causeranno più variazioni nei risultati finali della misurazione.

Questi ragionamenti sono fondamentali per garantire che i dati di ispezione di parti stampate complesse siano affidabili e funzionano come base digitale per successivi stamping die compenso.

Risultati della misurazione basati sul principio di posizionamento a sei punti

Secondo il principio di posizionamento a sei punti, LS Manufacturing impone sei gradi di libertà sui perni di posizionamento principali e sulle superfici di supporto dello stampo di stampaggio e utilizza l'iterazione della matrice tra il sistema di coordinate fisiche CAD e la nuvola di punti digitale della parte. Quando è stata ispezionata una molla in acciaio inossidabile con una durezza superficiale di > HV 380 e uno spessore di 0,2 mm , utilizzando questo metodo è stato possibile far convergere l'errore della sovrapposizione delle tre coordinate entro 0,003 mm. È un prerequisito fondamentale per il controllo del servizio di stampaggio dei metalli a livello di micron e può fornire il punto di misurazione iniziale per la valutazione GD&T. Ciò elimina completamente anche le preoccupazioni dei clienti sulla ripetibilità delle misurazioni.

Figura 1: varie parti stampate in lamiera tra cui staffe, dischi e alloggiamenti.

In che modo la scansione tattile può ottimizzare il controllo di qualità delle parti stampate?

La scansione continua a contatto utilizza una sonda a forza costante che tocca fisicamente le superfici metalliche in movimento per identificare le posizioni spaziali 3D di fori, scanalature e modifiche geometriche con densità molto elevata. La copertura dei dati è più di 10 volte superiore rispetto al rilevamento punto a punto, pertanto il metodo stabilisce la base tecnologica del controllo di qualità delle parti stampate.

Tecnologia di controllo della microforza per sonde attive

Le parti stampate sono generalmente rifinite con bordi metallici che presentano bave di taglio ad alta durezza. Le semplici procedure di trigger a punto singolo funzionano male quando si tratta di errori di slittamento che sono probabili con esse. Pertanto, è difficile soddisfare i criteri di acquisizione dei dati per la misurazione delle caratteristiche di stampaggio ad alta precisione. Una delle grandi caratteristiche del sistema CMM avanzato di LS Manufacturing è la sonda di scansione attiva.

Alcuni dei suoi principali vantaggi sono:

• Controllo costante della microforza: la misurazione continua della forza viene mantenuta costante a 0,02 N, in questo modo si prevengono graffi sui rivestimenti flessibili e la deformazione delle parti a pareti sottili.
• Acquisizione dati ad alta densità: ottiene automaticamente 120 punti di coordinate X, Y e Z al secondo, coprendo così completamente i dettagli di tutte le funzionalità.
• Capacità di adattamento del bordo: questa funzione è in grado di prevenire in modo efficace errori di slittamento della sonda prodotti dalle bave di taglio.

In considerazione di questi fattori, un sistema di controllo della qualità delle parti stampate ad alta precisione è supportato da una grande densità di dati per la profilatura della superficie di stampaggio.

Meccanismo di compensazione dinamica del raggio Ruby Ball

Nella regione di deformazione dello stiramento del punzone di stampaggio, il sistema regola automaticamente il vettore normale di contatto 3D del raggio della sfera di rubino della sonda, che è il modo in cui tali servizi di ispezione CMM professionali mostrano il loro valore tecnico. Affronta ed elimina il problema della distorsione della misurazione causato dall'assottigliamento dell'angolo del raggio. In questo modo l'affidabilità della valutazione dell'accuratezza dimensionale dello stampaggio è notevolmente migliorata e le rilavorazioni non valide dello stampo sono ridotte al minimo.

Se le tue parti presentano problemi di rilevamento impreciso di elementi minori, puoi inviare disegni per ricevere una valutazione DFM gratuita. Forniremo suggerimenti mirati per l'ottimizzazione del controllo qualità delle parti stampate.

Figura 2: sonda di scansione tattile CMM che misura un componente metallico lavorato.

Che ruolo svolge la CMM ottica in un servizio professionale di stampaggio dei metalli?

I reticoli senza contatto a luce blu catturano istantaneamente milioni di punti della superficie di una parte e, oltre a ciò, la mappa dei colori differenziale mostra le distorsioni nelle parti. Se combinato con le CMM a contatto, questo diventa un sistema di qualità a circuito chiuso e costituisce una parte importante del servizio professionale di stampaggio dei metalli.

Principio della tecnologia anti-interferenza con luce blu a lunghezza d'onda stretta

Una volta pulita, la superficie delle parti metalliche stampate è molto riflettente. La normale scansione 3D creerebbe facilmente nuvole di punti rumorose, che non sono in grado di supportare calcoli stabili di corrispondenza delle nuvole di punti di stampaggio. LS Manufacturing utilizza un'apparecchiatura di scansione 3D a luce blu di fascia alta con una lunghezza d'onda fissa di =450 nm, che può eliminare efficacemente le interferenze luminose dall'ambiente e migliorare la qualità delle nuvole di punti su superfici molto riflettenti.

L'impatto dell'effetto applicativo della compensazione dinamica dell'intensità della luce

Per quanto riguarda le aree di luce curve e le aree d'ombra nel foro, il sistema offre un guadagno di intensità della luce punto per punto. Questa tecnica può produrre una differenza di colore 3Dmappa con 5 milioni di nuvole di punti in soli 15 secondi e ha una risoluzione spaziale di 0,02 mm. Si tratta di uno strumento chiave per la rapida identificazione di alterazioni nella metrologia di fascia alta delle parti metalliche e per l'acquisizione visiva di cedimenti angolari localizzati causati da una durezza irregolare nella lamiera che aiuta nel controllo della coerenza del lotto di stampaggio.

Confronto dei parametri fondamentali per tre tipi di tecnologie di ispezione CMM

ISO 1101, uno standard internazionale, recita: "le regole per la marcatura e la valutazione delle tolleranze geometriche richiedono la verifica completa della zona di tolleranza in un sistema di coordinate tridimensionale."

Precisione della molla stazionaria con più fori e piegature: la precisione di posizionamento dei fori circolari può decidere il grado di efficienza dell'assemblaggio automatizzato.

Collaborare con LS Manufacturing che utilizza un software avanzato per macchine di misura a coordinate (CMM) per supportare il controllo della tolleranza di posizione in condizioni massime del materiale (MMC). I suoi valori fondamentali includono:

• Calcolo automatico per tolleranze aggiuntive dovute a deviazioni di apertura.
• Produrre criteri di rilascio di qualità che corrispondano alla logica di assemblaggio reale.
• Prevenire errori di valutazione troppo complessi e controllo complessivo dei costi di approvvigionamento.

Il metodo di valutazione di cui sopra è la ragione fondamentale per cui ispezione complessa di parti stampate è professionale, rendendo ulteriormente la conferma GD&T di stampaggio degli scenari di assemblaggio strettamente correlati.

Verifica della precisione del contorno della superficie a forma libera

Attraverso il confronto della nuvola di punti misurata con ilodel CAD, la precisione del contorno di superfici complesse può essere completamente verificata dal sistema. Il modello CAD non viene utilizzato solo come riferimento per le ispezioni, ma determina anche globalmente la deformazione della parte, può essere utilizzato per prevenire omissioni di deviazioni, modellando in modo intuitivo la visualizzazione diretta delle deviazioni e, allo stesso tempo, funge da riferimento principale per la coerenza degli audit del servizio di approvazione delle parti di produzione (PPAP) nella verifica della qualità. Inoltre, supporta la compensazione del ritorno elastico dello stampo e viene migliorata anche la precisione del controllo di stampaggio dell'accuratezza del contorno.

Per calcolare i costi di ispezione delle parti, fornisci disegni e requisiti di tolleranza e forniremo gratuitamente una stima completa dei costi per l'ispezione di parti stampate complesse.

Perché il campionamento dinamico è fondamentale per il servizio di approvazione delle parti di produzione di massa?

Secondo il processo di approvazione delle parti di produzione (PPAP), un indice di capacità di processo (Cpk) stabile deve essere mantenuto dall'inizio alla fine del ciclo di produzione. Le decisioni di campionamento dinamico basate sui dati in tempo reale sono rese possibili dall'integrazione dell'ispezione automatizzata CMM all'interno della linea di produzione di stampaggio presso LS Manufacturing, che è un passo fondamentale per supportare il servizio di approvazione delle parti di produzione.

La logica preventiva dell'SPC a circuito chiuso

Immagina una pressa per stampaggio che funziona a una velocità incredibilmente elevata di 200 cicli al minuto. L'usura del punzone o l'assottigliamento del film d'olio provocherannouna deriva unidirezionale a livello di micron. Solo dopo che la produzione è terminata e l'ispezione a campione rileva i prodotti difettosi, i metodi tradizionali possono aiutare. Il campionamento dinamico insieme all'SPC consente di intraprendere azioni preventive. In questo modo i requisiti di stabilità a lungo termine del servizio di approvazione delle parti di produzione vengono soddisfatti, il rischio di scarti è ridotto al minimo e, infatti, è possibile ottenere dati in tempo reale sulle condizioni di usura degli strumenti di stampaggio.

Regole di attivazione del preavviso di campionamento dinamico

LS Manufacturing sta aumentando la qualità dei sistemi a circuito chiuso per il campionamento dinamico delle tre coordinate per i produttori di automobili clienti Tier 1. Le regole di allarme rapido del sistema sono:

1. Le carte di controllo per X-bar R vengono generate e aggiornate in tempo reale per rivelare la tendenza alla deriva dimensionale.
2. L'avviso di livello 1 si attiva quando si verificano 7 deviazioni identiche consecutive che portano a una richiesta di più campioni.
3. L'avvertimento di livello 2 viene dato attraverso il valore Cpk vicino al punto decisionale di 1,33, che porta a cambiamenti nello stampo.

I tre livelli del sistema di allarme offrono la possibilità di un controllo completo della qualità delle parti stampate durante il ciclo di vita e garantiscono inoltre una lavorazione stabile anche ad un livello elevato di stampaggio.

Corrispondenza tra i livelli dell'indice di capacità di processo (Cpk) e il rischio di qualità

Se desideri saperne di più sui metodi di implementazione del controllo di qualità della produzione di massa, contattaci per ottenere il libro bianco sulla garanzia della qualità del processo di stampaggio.

Terminale automobilistico di precisione di produzione LS: risoluzione di un difetto personalizzato di posizione reale di ±0,015 mm

Dilemma del cliente

Il fornitore globale di livello 1 stava lavorando allo sviluppo di interconnettori stampati per le batterie dei veicoli a nuova energia. Utilizzano rame ad alta elasticità di ±1,5 mm e dopo uno stampaggio progressivo a 8 stazioni, lo stress termico residuo ha fatto deviare la posizione dei quattro fori di montaggio alle estremità da 0,05 mm a 0,08 mm, che è ben oltre il requisito di disegno di 0,015 mm. Il robot di saldatura ha continuato a inserire i materiali sbagliati alla cieca, il che ha comportato il sequestro della linea di produzione e possibili reclami per ritardi. Il lavoro del fornitore originale in prove alla cieca per quattro settimane e 500 kg di rottami di rame senza il posizionamento desiderato dimostra che i fornitori di servizi di fascia bassa sono molto deboli nel controllo della precisione di stampaggio.

Soluzione per la produzione LS

1. Il nostro team tecnico ha avviato il processo di stampaggio per l'ispezione digitale del primo articolo, una sonda attiva a scansione continua che cattura nuvole di punti superficiali 3D a forma libera dell'area di deformazione a trazione mentre veniva applicata una microforza costante di 0,02 N. Allo stesso tempo, è stata filtrata l'interferenza della fuoriuscita di petrolio in superficie.
2. Allo stesso tempo, l'algoritmo di allineamento digitale più adatto dei punti target Datum multilivello è stato utilizzato per eseguire l'iterazione della matrice tra i dati misurati e il modello nominale CAD nativo.
3. La mappatura della differenza cromatica del software CMM indica chiaramente la sollecitazione di scarico irregolare nel terzo processo di piegatura che ha causato un'inclinazione verso l'alto di 0,042 mm all'estremità finale del pezzo nella direzione dell'asse Z, che è l'inizio della reazione a catena che ha portato alla deviazione di posizione.
4. Con questi dati accurati, il gruppo di processo ha inserito un blocco di precompensazione elastica inversa nella quinta fase del metodo dello stampo progressivo, eliminando totalmente il ritorno elastico e dimostrando la modalità di regolazione dello stampo di stampaggio basata sui dati come quella produttiva.

Risultati e valore

Dopo l'iterazione del processo, 100 campioni hanno eccelso nel test del servizio di approvazione automatizzata delle parti di produzione a tre coordinate: la precisione di posizionamento dei quattro fori chiave era compresa tra 0,008 mm e 0,011 mm, con un Cpk di 1,67, molto al di sopra del benchmark del settore di 1,33. Il periodo di sviluppo del nuovo stampo è stato ridotto di 18 giorni, quindi la massa la scadenza della produzione è stata rispettata in tempo.

Dopo aver ricevuto il rapporto di prova con lo standard di tracciabilità ISO 10360, il cliente è stato molto soddisfatto e ha trasferito immediatamente l'intero ordine.

Se stai riscontrando problemi simili di deviazione dimensionale, puoi caricare i tuoi disegni CA 3Ddisegni D per ottenere una soluzione personalizzata e un preventivo accurato. Il nostro team tecnico fornirà feedback entro 24 ore.

Domande frequenti

Q1. Per l'ispezione ad alta precisione di parti stampate a pareti sottili, in che modo LS Manufacturing garantisce la precisione stabile e la conformità del suo servizio di ispezione CMM agli standard?

Monitoriamo attentamente e regoliamo la temperatura del laboratorio affinché sia pari a 20±0,5 ℃. Inoltre, vengono utilizzati sensori di microforza da 0,02 N con maschere di contorno in poliuretano stampate in 3D per garantire che i pezzi a pareti sottili siano mantenuti in una condizione priva di stress durante l'acquisizione delle coordinate spaziali.

Q2. Qual è la gamma dimensionale massima delle parti in lamiera che il tuo servizio di metrologia è in grado di gestire?

Disponiamo di una macchina di misura a coordinate fisse con una capacità di misura di 2500×1500×1000 mm e, se combinata con un braccio di scansione 3D portatile a luce blu, è in grado di coprire un intero spettro di dimensioni tra terminali microelettronici e grandi pannelli di carrozzeria automobilistica.

Q3. I vostri servizi di approvazione delle parti di produzione sono in grado di produrre rapporti di ispezione PDF automatizzati conformi agli standard IATF 16949 del settore automobilistico?

In realtà, il software di ispezione che utilizziamo può esportare automaticamente un intero rapporto PDF. Questo rapporto può includere deviazioni GD&T, grafici delle tendenze SPC e valutazioni Cpk. Inoltre, può essere facilmente superato attraverso la revisione PPAP ed è conforme agli standard automobilistici internazionali.

Q4. Quali metodi utilizza la vostra azienda per ispezionare parti complesse di stampaggio i cui disegni non contengono dati CAD 3D?

Con il sistema di scansione 3D Blu-ray, il team di ingegneri ha la capacità di eseguire il reverse engineering di nuvole di punti spaziali da campioni fisicamente qualificati ed è in grado di ricostruire un modello digitale CAD altamente accurato per definire i valori di tolleranza nominale per le ispezioni successive. Puoi caricare disegni o campioni per ottenere un preventivo e abbineremo e testeremo rapidamente il piano di atterraggio.

Q5. Confrontando i fornitori a basso costo che utilizzano solo utensili manuali di base, quali sono i principali vantaggi di affidarsi al vostro servizio di stampaggio dei metalli?

I semplici strumenti manuali non sono in grado di misurare le tolleranze geometriche spaziali. Il nostro servizio di stampaggio metalli, dotato delle tecnologie più avanzate, è in grado di verificare caratteristiche geometriche 3D complesse con l'aiuto della metrologia Blu-ray automatizzata integrata con sondaggi a contatto ad alta precisione e questa soluzione funziona molto velocemente (in pochi secondi) e libera l'assemblaggio in lotti da difetti di interferenza.

Q6. Quali standard metrologici internazionali persegue la vostra azienda nell'esecuzione di tarature di fascia alta per accertare l'autorità di prova?

La rigorosa conformità agli standard metrologici internazionali ISO 10360 e ISO 15530 è un prerequisito per tutte le nostre macchine di misura a coordinate e processi di calibrazione. I nostri dati sono completamente tracciabili e forniscono dati oggettivi e imparziali sulla precisione spaziale 3D ai clienti industriali di tutto il mondo.

Q7. Se gli ordini sono urgenti, entro quanto tempo il personale tecnico può fornire un rapporto completo di ispezione del primo articolo dello stampaggio?

Utilizzando pipeline di programmazione offline completamente automatizzate, macchine di misura a coordinate e software di simulazione delle misurazioni, possiamo ispezionare digitalmente un campione a grandezza naturale entro 24 ore dal primo lotto di stampa di prova e prepararci per l'emissione di un rapporto formale di rilascio della qualità FAI con un ritardo minimo.

Q8. In che modo il vostro sistema di garanzia della qualità per il processo di stampaggio combina l'imprevedibilità delle caratteristiche fisiche dei lotti di materie prime?

Non continuiamo con il modello post-ispezione ma passiamo al campionamento dinamico tramite unità macchina di misura a coordinate automatizzata (CMM) quasi in linea nelle officine, che trasmettono i dati di deriva dimensionale al server in tempo reale. Quando le fluttuazioni nella durezza di un nuovo lotto di materiale della bobina causano tendenze al ritorno elastico, il sistema richiederà la messa a punto dello stampo prima che le parti superino le tolleranze.

Riepilogo

I metodi tradizionali di misurazione a due punti semplicemente non sono più in grado di soddisfare i requisiti di assemblaggio di alta precisione per parti stampate complesse. La soluzione di allineamento datum multilivello CMM di LS Manufacturing, ulteriormente rafforzata dalla tecnologia di scansione a doppia modalità, è in grado di registrare la deformazione a livello di micron e utilizzare tali informazioni per ottimizzare in senso inverso i processi di stampo progressivo, prevenendo così preventivamente problemi di qualità e garantendo la consegna indisturbata di parti di precisione.

Soffri di forme campione fuori specifica lungo la linea, tentativi ripetuti di modifiche progressive degli stampi o compensazioni costose delle deformazioni nella produzione di massa? LS Manufacturing, con sede a Humen Dongguan, è lieta di offrirvi servizi completi di outsourcing per lo stampaggio dei metalli, incluso l'uso delle più recenti tecnologie metrologiche. Oltre alla compensazione della formazione del materiale e ai rapporti di test conformi, LS Manufacturing è anche sinonimo di audit FAI e consegna della produzione di massa PPAP.

Dì addio ai difetti di fabbricazione, iniziando con una valutazione professionale: Carica i tuoi disegni CAD 3D nativi (supporta i formati STEP/IGES/X_T). Il nostro team di ricerca e sviluppo e metrologia fornirà una valutazione DFM gratuita e un preventivo accurato del progetto entro 24 ore, utilizzando capacità tecniche leader del settore per salvaguardare la catena di fornitura di fascia alta.

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Team di produzione LS

LS Manufacturing è un'azienda leader del settore. Focus su soluzioni di produzione personalizzate. Abbiamo oltre 20 anni di esperienza con oltre 5.000 clienti e ci concentriamo sulla lavorazione CNC di alta precisione, produzione di lamiera, stampa 3D, stampaggio a iniezione. Stampaggio metalli e altri servizi di produzione one-stop.
La nostra fabbrica è dotata di oltre 100 centri di lavoro a 5 assi all'avanguardia, certificati ISO 9001:2015. Forniamo soluzioni di produzione veloci, efficienti e di alta qualità a clienti in più di 150 paesi in tutto il mondo. Che si tratti di produzione in piccoli volumi o di personalizzazione su larga scala, possiamo soddisfare le vostre esigenze con la consegna più rapida entro 24 ore. scegli LS Manufacturing. Ciò significa efficienza di selezione, qualità e professionalità.
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Gloria

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