模具质量保证有效工具.docx

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模具质量保证有效工具

模具质量保证的有效工具—三坐标测量机 

  三坐标测量机在模具行业中的应用相当广泛，它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，更是模具产品无与伦比的质量技术保障的有效工具。

当今主要使用的三坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机和便携式测量机。

测量方式大致可分为接触式与非接触式两种。

  模具的型芯型腔与导柱导套的匹配如果出现偏差，可以通过三坐标测量机找出偏差值以便纠正。

在模具的型芯型腔轮廓加工成型后，很多镶件和局部的曲面要通过电极在电脉冲上加工成形，从而电极加工的质量和非标准的曲面质量成为模具质量的关键。

因此，用三坐标测量机测量电极的形状必不可少。

  三坐标测量机可以应用3D数模的输入，将成品模具与数模上的定位、尺寸、相关的形位公差、曲线、曲面进行测量比较，输出图形化报告，直观清晰的反映模具质量，从而形成完整的模具成品检测报告。

  在某些模具使用了一段时间出现磨损要进行修正，但又无原始设计数据（即数模）的情况下，可以用截面法采集点云，用规定格式输出，探针半径补偿后造型，从而达到完好如初的修复效果。

  当一些曲面轮廓既非圆弧，又非抛物线，而是一些不规则的曲面时，可用油泥或石膏手工做出曲面作为底胚。

然后用三坐标测量机测出各个截面上的截线、特征线和分型线，用规定格式输出，探针半径补偿后造型，在造型过程中圆滑曲线，从而设计制造出全新的模具。

  正确使用三坐标测量机对其使用寿命、精度起到关键作用，应注意以下几点。

（1）工件吊装前，要将探针退回坐标原点，为吊装位置预留较大的空间；工件吊装要平稳，不可撞击三坐标测量机任何构件。

（2）正确安装零件，安装前确保符合零件与测量机的等温要求。

（3）建立正确的坐标系，保证所建的坐标系符合图纸的要求，才能确保所测数据准确。

（4）当编好程序自动运行时，要防止探针与工件的干涉，故需注意要增加拐点。

（5）对于一些大型较重的模具、检具，测量结束后应及时吊下工作台，以避免工作台长时间处于承载状态。

模具理想的数字化工具 

1974年美国推出全球第一台数控测量机，之后软件率先把强大的CAD功能引入测量软件，从此三坐标测量机就以其高精度高柔性以及优异的数字化能力，成为现代制造业尤其是模具工业设计、开发、加工制造和质量保证的重要手段。

我侧重谈一下测量机对于模具工业的两个重要作用。

  第一， 测量机能够为模具工业提供质量保证，是模具制造企业测量和检测的最好选择。

测量机在处理不同工作方面的灵活性以及自身的高精度，使其成为一个主仲裁者。

在为过程控制提供尺寸数据的同时，测量机可提供入厂产品检验、机床的校验、客户质量认证、量规检验、加工试验以及优化机床设置等附加性能。

高度柔性的三坐标测量机可以配置在车间环境，并直接参与到模具加工、装配、试模、修模的各个阶段，提供必要的检测反馈，减少返工的次数并缩短模具开发周期，从而最终降低模具的制造成本并将生产纳入控制。

  第二， 测量机具备强大的逆向工程能力，是一个理想的数字化工具。

通过不同类型测头和不同结构形式测量机的组合，能够快速、精确的获取工件表面的三维数据和几何特征，这对于模具的设计、样品的复制、损坏模具的修复特别有用。

此外，测量机还可以配备接触式和非接触式扫描测头，并利用三坐标测量软件提供的强大的扫描功能，完成具备自由曲面形状特征的复杂工件CAD模型的复制。

无需经过任何转换，可以被各种CAD软件直接识别和编程，从而大大提高了模具设计的效率。

  具体来说，在模具制造企业中应用测量机完成设计和检测任务时，要密切关注测量基准的选择、测头的标定和选择、测点数及测量位置的规划、坐标系的建立、环境的影响、局部几何特征的影响、CNC控制参数等多方面的因素。

这当中的每一个因素，都足以影响测量结果的精确和效率。

坐标机测量在中国拥有客户操作培训的长期经验，形成了一整套从初级、中级到高级培训的完整体系，我们对于正确使用测量机的理解如下。

 首先，选用适宜的设备和正确的检测策略。

并且要经过必要的论证，从精度、效率和测量手段等方面衡量测量机是否满足工作目标的需要。

其次，测量人员要经过必要的培训，熟悉测量目标并能够胜任工作的需要。

此外，应当对所有的测量设备和测量过程的技术指标进行定期评价和总结。

最后，论证测量结果的一致性。

模具工业必不可少的关键设备 

  随着现代制造业的迅猛发展，特别是汽车制造业的发展，对模具设计和制造的要求也日益提高，三坐标测量机已成为模具制造中必不可少的关键设备。

  三坐标测量机是精密的数控检测设备，其精度高于一般的数控机床，被广泛应用在模具、汽车、航空、航天、机械等制造业，可对产品的几何尺寸和形位公差进行精确检测。

在美国和欧洲的工业发达国家，测量机已经非常普及，大约每七台数控机床要配备一台三坐标测量机。

  三坐标测量机除了具备常规的几何尺寸和形位公差检测功能外，在逆向工程技术和曲面坐标检测方面具有特殊的优势，非常适于模具制造业。

逆向工程技术是根据已经存在的产品模型或样品，经过三坐标测量机对各项几何尺寸和曲面的测量，反向推出产品设计数据（数字模型或设计图纸）的过程。

因此利用逆向工程技术，就可以根据客户提供的样件很方便地制造出模具或直接加工出产品，这在模具制造、汽车、摩托车等行业中有广泛的应用。

  三坐标测量机作为数字化的测量设备，通过曲线和曲面的测量可获取工件表面的三维坐标数据，再利用逆向工程CAD技术获得产品的CAD数学模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。

逆向工程技术用先进的计算机数字图形技术表达复杂的工件形状，可取代以实物为基础的传统的外形传递方法，缩短产品的开发试制周期，降低成本。

  在模具制造业，大多数模具都是按照CAD数学模型在数控机床上制造完成的，它与原CAD数学模型相比，确定其在加工制造中产生的误差，就需用三坐标测量机进行测量。

在三坐标测量机的软件系统中可以用图形方式显示原CAD数学模型，再按照可视化方式从图形上确定被测点，得到被测点的X、Y、Z坐标值及法向矢量，便可生成自动测量程序。

三坐标测量机可按法线方向对工件进行精确测量，获得准确的坐标测量结果，也可与原CAD数学模型进行比较并以图形方式显示，生成坐标检测报告（包括文本报告和图表报告），全过程直观快捷，而用传统的检测方法则无法完成。

  使用三坐标测量机可减少测量误差，保证产品的精度和质量，满足设计与制造的需要，对提高产品的市场竞争力具有重要推动作用，对模具制造业的技术进步有很大的促进作用，因此三坐标测量机在模具制造业中有十分广阔的应用前景

  当代模具加工制造行业发展迅速，模具行业的市场竞争也日益激烈——在加工周期要求缩短、成本要求降低的情况下，精度要求不降反升。

模具制造企业如何在市场竞争中胜出？

通过大会宣讲以及实地参观，海克斯康为与会代表全面展示了其数字化测量技术如何助力模具“智”造，力求贯穿实体的模具制造全过程，为模型浇注、铸件检测、加工制造、模具调试、制件试产等环节乃至夹/检具制造、生产线验收所需的现场在线测量、离线精密测量提供几何特征质量数据。

其中，用于模型制造与消失模加工的可移动ROMOCUT自动铣削系统以及为模具试制与复杂几何形状提供快速信息反馈的Cognitens白光测量系统等先进技术与设备让很多代表耳目一新。

    展现虚拟测量与管理的EMS数字化解决方案的演示更是给所有参观者以很大的启发，从测量规划、脱机编程、简易化操作、网络化报告和系统管理，EMS数字化解决方案给模具企业信息化建设提供了强有力的“落地”支持。

“我们的EMS方案能够提供的是基于同一个软件也即PC-DMIS技术内核，能够将所有类型的测量设备无缝统一和管理到一起，目标就是建立高效和智能的数字化检测系统，实现整个产品生命周期中关于产品质量数据及信息的收集、分析和管理，辅助精细化加工、提升制造质量、缩短交货周期。

”海克斯康市场运营总监廖鲁女士这样概括EMS企业数字化检测解决方案的内涵。

    随着模具制造业的进步，模具测量技术也逐渐发展起来。

根据模具制造的不同特点，不同的测量技术和测量设备应运而生。

从模具设计初期所涉及到的数字化测绘，到模具加工工序测量、修模测量、模具验收测量和后期的模具修复测量；从电子类小尺寸模具到汽车类中大型模具和航天航空行业的大型模具测量，高精密测量设备无处不在。

据国际模协秘书长罗百辉介绍，模具质量检测用到的测量设备不仅包括了经典的固定式高精密三坐标测量机，同时，因为模具制造的特点，各种适合现场在线应用的测量设备（如便携式关节臂测量机、高效白光测量机、大尺寸激光跟踪仪等）也纷纷出现，并通过接触、非接触式测量，影像与激光扫描以及照相测量等探测技术满足了模具产品的检测需求。

作为全球最大的几何量计量集团，海克斯康麾下世界知名测量品牌云集，更是汇集了种类齐全、技术先进的测量产品线，旨在为全球制造行业提供全面的计量解决方案，并始终以聚焦客户需求的先进测量技术为依托，力求在专业化、数字化、网络化、信息化等方面协助模具企业实现快速模具制造、提升模具产品品质并获取最佳的企业经济效益。

  固定式三坐标测量机

 一个典型的模具企业，除了模具的生产和制造外，还会涉及到一些检具、夹具以及普通机加件的制造，在这种情况下，精度高、功能强、通用性好的固定式测量机就成为大多数模具企业质量检测环节首选的经典测量设备。

模具的测量要求通常包括控制型面的指定点位测量、装配和定位孔的直径和位置测量等，往往也会要求测量型面型线的轮廓度。

此时，固定式测量机的高精度、自动化和点对点的接触式测量能力显得极为适用。

若要求将模具工件直接与其CAD模型上的曲面进行点云匹配比对或进行模具件的测绘，固定式测量机还可以借助接触式连续扫描测头或非接触式激光扫描测头，实现高效率、高密度的点云扫描测量。

这里需要注意的是，因为测量结构和测量原理的不同，接触式测量的精度通常优于非接触式测量的精度。

中小型模具一般选择带有花岗岩平台的桥式测量机，零件可以直接装夹固定在平台上进行检测，平台上M8的标准螺纹孔可以起到将夹具固定在平台上的连接作用。

而对于汽车行业和航空航天领域的以大中型尺寸为主的模具测量，龙门式测量机则成为最优的选择。

龙门机结构更加开放，不需平台支撑，工件可以直接放到地板上，不受承重的限制，因此，可以测量超重的大型模具；同时，龙门机的尺寸可以根据工件尺寸大小增加，因此，龙门机的测量行程更大，尤其适合超大尺寸模具的测量。

    对于超小型模具（如电极模具、塑料类、医学类、工艺类及刀具类小尺寸模具），可以选用复合式影像测量仪测量。

该类模具可以利用复合传感器技术，任意选择适合的测量方法，包括激光、白光、影像等非接触式测量和接触式测量，必要时还可配置多轴转台，完美实现复杂曲线曲面的一次性装夹测量。

先进的复合式多传感器技术使得复合式影像测量仪在小薄软模具测量方面体现了卓越的精度和速度性能（OPTIV复合式影像测量仪最高精度可达纳米级），难装夹、难测量和测量效率低下等问题都得到了有效的解决；复合式影像测量仪还有力地推动了制造业零件小型化进程的发展速度。

    便携式关节臂测量机、白光测量机和激光跟踪仪

    快速实现模具修模、缩短模具加工周期是模具企业近年来越发迫切的发展需求，因此，满足现场在线测量的便携式测量系统成为模具行业应用越来越广泛的测量工具。

近年来，行业内的便携式测量系统主要指关节臂测量机、白光测量机和激光跟踪仪，这些设备的共同点是对工作环境条件要求不高、能够完成现场在线测量、安装应用便携、能够同时支持光学非接触和接触测量等方式

  除了便携的特点，关节臂测量机机身小巧，测量2臂用碳素材料制成，非常轻巧，工作时由操作员手持测量臂对工件进行测量或测绘，测量方向完全可以像人的手臂一样随时作任意调整，很大程度上避免了测量死角。

因此，便携式关节臂测量机是模具测量测绘效率最好的设备之一，尤其适合非批量单件测量测绘任务。

除了模具测量测绘，运用照相原理进行测量的测量系统——COGNITENS白光测量机则常被用于焊夹具和模具的开发试验、零件和总成件的校准以及复杂的根源分析等任务。

借助白光测量机提供的实际模具表面的详细数据，可以轻松地找到实际工件与理论设计之间的偏差，并支持修补和返工。

在模具试验过程中，可使用白光测量机测量和分析试模后的成型板件，从而精确指出问题症结所在并给出正确的操作方法以减少反复试验的时间。

白光测量机同样支持模具复制、前期维护和模具归档。

相对于其他测量设备，COGNITENS白光测量机具有抗阳光和弧光等强光干涉、耐高温（可抗600℃高温）、抗震动及对工件表面材质和颜色（无需喷粉处理）不敏感等特点，对恶劣环境的适应性更强。

    白光测量系统的工作过程是首先对准工件进行三维拍照，快速收集到三维型面的点云数据，然后利用点云数据完成相应的检测分析任务。

具体包括：

（1）将实测点云数据与工件的CAD模型进行比对，作出标准的尺寸分析色差图及质量检测报告。

（2）将不同零部件的点云数据稍作处理，进行数字化虚拟装配（典型应用如凹模和凸模的虚拟合模、车身零部件的虚拟装配），然后取出虚拟装配的截面线间隙，观察识别实际装配时可能出现的问题并进行分析。

配备了COREVIEWPRO专业软件的白光测量系统，还可以对冲压件试制或批量生产时的加工质量进行趋势统计分析。

    大型工装设备的检测（如焊装夹具的测量），需要借助更大尺寸测量设备以完成现场的大尺寸测量工作。

在大尺寸测量领域，海克斯康拥有激光跟踪仪领域内的翘首品牌LEICA激光跟踪仪。

该系统有如下特点：

（1）测量精度高，堪称“移动的三坐标测量机”；

（2）测量范围大，包容从几米到160M的大场景；（3）同时支持触发测量和激光扫描系统，不但能够测量隐藏点，还能提供复杂曲面扫描测量。

    在机测量系统

    随着测量技术的不断创新与发展，先进的测量技术不仅体现在测量室和制造现场，同时还被创新性的应用在机床与加工设备上，即在机测量系统。

作为有效的过程控制手段，在机测量技术为机床加工操作人员提供了实时的加工质量反馈，在避免不必要加工错误的同时，显著提升了模具尤其是大型模具的制造效率。

在机测量系统包括工件在机测量系统和刀具的在机测量系统

    一套完整的工件在机测量系统包含安装在机床上的机床测头及其信号接收器、机床控制系统中灌入的测量宏程序和与机床控制系统相连接的安装有三维测量软件的电脑。

标准的测量宏程序一般包括点位、孔位、孔直径、长度等测量程序，能够完成高精度的自动化找正（分中）任务和基本的尺寸测量工作；若配备了三维测量软件则能够实现类似于专业三坐标测量设备所能提供的测量功能，如全面、专业的形位尺寸检测及尺寸报告功能，甚至拥有专业的质量数据统计分析功能。

刀具在机测量系统包括了在机对刀仪及其测量宏程序。

在机测量系统是及时发现加工中问题非常有效的手段，如工艺参数不合适、装夹定位偏差、因刀具磨损等原因导致的加工尺寸偏差等；尤其是某些工件易变形、不能二次加工修复，或某些大型工件移动到专业测量设备上有难度，在机测量手段使得这些问题迎刃而解。

    通常模具订单基本都为单件或小批量订单，对交货期要求比较严格，且精度要求较高，又往往牵扯到复杂型面型线的加工，工艺比较复杂，刀具磨损严重，因此，初步加工完的模具必须经过修模才能合格，而其后期修模环节工作比较繁琐，这是模具制造中影响交货期的一个重要原因。

在模具加工工序中引入在机测量技术，一方面可以对模具的定位进行自动化高精度的找正，尤其是可以使用最佳拟和坐标系功能，革命性的提高模具加工原始坐标系（即工作偏置）的精度，从基准上提高了加工的精度；另一方面可以对工序加工中的尺寸进行实时在机检测，然后根据实测的加工结果直接对工序加工余量进行补偿，从而有效地提高工件的加工精度和机床的加工能力，大大缩短了修模环节进而缩短了加工周期，减少企业在质量、工时及原料方面投入的成本。

目前，在机测量技术已经发展成为以模具行业为典型的制造业广为流行的低成本、高回报过程控制手段。

    Hexagon计量产业集团

Hexagon计量产业集团隶属于HexagonAB集团，旗下拥有全球领先的计量品牌，如Brown&Sharpe、Cognitens,DEA,Leica工业测量系统、Leitz、m&hInprocessMesstechnik、Optiv、PC-DMIS、QUINDOS、ROMER以及TESA。

Hexagon计量产业集团代表着无可匹敌的全球客户群，数以百万计的坐标测量机（CMMs）、便携式测量系统、在机测量系统、光学影像测量系统和手持式量具量仪，以及数以万计的计量软件许可。

凭借精密的几何量测量技术，Hexagon计量产业集团帮助客户实现制造过程的全面控制，确保制造的产品能够精确的符合原始设计的需要。

在为全球客户提供测量机、系统以及软件的同时，还包括了完善的产品技术支持和售后增值服务。

提供专业的便携式三坐标（INFINITE）服务：

 一  检测服务:

   1 检具测量

   2 生产线的焊装夹具测量

   3 模具测量

   4 塑胶产品测量

   5 产品的塑模对比检测

   6 管件测量系统...等等

 二  激光扫描:

   1 汽车白车身扫描

   2 汽车内饰件扫描

   3 发动机扫描

   4 车架扫描

   5 摩托车扫描

   6 模具扫描

   7 工艺品扫描

   8 油泥模型扫描

   9 板金件扫描...等等

 三  客户培训:

   为了客户能够更好地使用德利公司的产品，理论知识与实践相结合,公司提供了一套详细的培训方案培

训内容包括：

三座标机的使用、产品的测量、激光扫描、测量软件PowerINSPECT

及PCDmis软件的使用、点云处理软件Geomagic的使用、逆向工程Surface软件和Imageware

软件的使用...等等

可向德立公司索取测量系统培训计划表

 四 逆向设计造型:

    据以上扫描得到的原始点云,进行逆向设计造型。

　   逆向工

业且快速的逆向设计和计算机检测服务,也为大中型企业提供最有竞争力的成套设备和相关培训。

INFINITE 2.0测量系统是ROMER推出的最新关节臂式测量系统，是迄今为止最便于使用、并且精度最高的测量系统。

采用新型把手并拥有众多技术特征 – 采用获得专利的无限旋转技术、可快速更换测头，并具有独有的无线连接和电池供电功能 — 整个系统具有绝佳的便携性和测量功能。

INFINITE 2.0 Plus系列，具备不可超越的重复性和空间精度，是完成各种苛刻测量任务的理想工具。

ROMER还为每个测量臂提供了NIST校准标准认可的现场系统校准。

这使得操作人员方便的进行校验，并为了ISO或供应商评定需要提供相关的性能指标证书。

 INFINITE 2.0 7轴测量系统，配备新型的非接触激光扫描头，将便携式测量系统的灵活性与激光扫描实时完成曲面检测结合在一起，成为一套完整的交钥匙方案。

是完成大尺寸、不便于移动、难于接近特征区域、柔性、易碎或者是软的工件的理想检测方案。

相对其它激光扫描测头，ScanShark能够以25倍的速率超出，是完成大尺寸、复杂区域的理想测量方案，并能够产生数据点云完成逆向工程应用

1. 整个系统总重量：

4.68Kg（不包含防震包装箱）。

2. 配备高性能磁力底盘系统，连接稳固，方便可靠。

3. 高性能锂电池驱动（无需外接电源）。

4. 智能化测头，即插即用，无须重新校验，所有测头系统可以自动识别，参数自动修正。

5. 专利技术----主轴可无限旋转 

6. 弹纤维主体测头----环境影响小，更适合在现场环境下使用；

7. 无线通讯功能-主机和笔记本电脑之间在200米范围内可进行无线通讯）

8. 便携性：

内置式锂电池，可持续工作7个小时以上；

9. Wi-Fi无线传输技术，计算机和主机之间无须电缆连接即可进行数据传输，数据有高屏蔽性，有效半径可达200m。

10.ZERO-G平衡杆系统可平衡掉机器杠杆力矩带给操作者的重力。

从而使操作者即使长时间操作也不会感觉很疲劳。

11.双层碳石墨纤维材料臂身；提高了机器整体强度和刚性，提高了机器精度，同时减轻了重量。

减小了温度的影响，从而无需温度补偿系统，进一步减少了重量。

而这正是便携测量机所注重的关键指标。

12.附带美国国家标准局（NIST）认证的长度标准尺，无需制造厂人员，可以自行随时校准系统。

13.可与PowerINSPECT或PC-DMIS测量及逆向工程软件相匹配，可作快速测量，与CAD数模比较或GD&T，数据可在通用软件如CATIA、Pro-E、Unigraphics、Soildworks间转换，并可用STL直接作检测。

STINGER IIi 经济型系统概述

由美国星科公司出品的STINGER IIi系列便携式关节臂测量机是一种经济有效的测量解决方案。

可完成模具、汽车零部件、钣金件、塑料制品、木制品、雕塑等的快速检测和逆向设计；包括汽车、通用机械等制造过程的在线和现场测量和检测。

新型STINGER IIi经济型便携式三坐标测量机，是目前世界上最经济、实效的一种测量机，STINGER II系列1.8米测量精度可达到± .015 mm，是测量检测及逆向工程的最佳选择。

特点

智能快速更换测头 :

 系统勿需任何工具即可快速更换测头。

 而且星科柔性测量臂采用了独特的智能化测头设计 , 每个测头均有唯一的标识 , 更换测头时系统可归功识别所用测头并作相应补偿 , 不必重新标定。

与其他测量臂相比 , 该技术大大缩短了测量时间。

可拆卸 ZERO-G力平衡系统可以平衡掉测量臂的大 部分自重 , 使用起来非常轻便。

碳石墨纤维材料臂身 ，比铝的强度大25倍，材料的决定使设备精度的稳定性更得到有力的保障。

Ball-Track 软限位设计 （ 专利 ） 保证 540 度转动的同时 , 避免因硬限位引起的在正常使用时损坏臂身。

设备轻巧，便于携带。

重量仅其他类似系统的一半左右

6楼

STINGER IIi系列主要技术指标

测量范围（六轴）点重复精度空间长度精度测量臂重

1.8m0.040mm0.055mm3.6kg

2.4m0.050mm0.070mm4.1kg

3.0m0.080mm0.110mm4.3kg

3.6m0.110mm0.155mm4.5kg

4.6m0.200mm0.285mm5.4kg

INFINITE2.0系统概述

INFINITE 2.0测量系统是CIMCORE推出的最新关节臂式测量系统，是迄今为止最便于使用、并且精度最高的测量系统。

采用新型把手并拥有众多技术特征 – 采用获得专利的无限旋转技术、可快速更换测头，并具有独有的无线连接和电池供电功能 — 整个系统具有绝佳的便携性和测量功能。

INFINITE 2.0 Plus系列，具备不可超越的重复性和空间精度，是完成各种苛刻测量任务的理想工具。

ROMER还为每个测量臂提供了NIST校准标准认可的现场系统校准。

这使得操作人员方便的进行校验，并为了ISO或供应商评定需要提供相关的性能指标证书。

2.2  CIMCORE Infinite2.0系列的性能特点及参数

美国CimCore（星科）公司是柔性测量技术的发明者和革新者。

而全新推出的INFINITE2.0  柔性测量系统则重新阐述了柔性检测和便携的概念，确定了行业的新标准——精度高，碳纤维结构（重量为其它厂家产品的一半），强度高，无需温度补偿，宽温度下正常工作，无限旋转（无极臂专利技术），数据无线传输，

1. 整个系统总重量：

4.6