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计算机断层扫描测量机加快了模具鉴定的速度

   对模具进行鉴定通常需要数周时间,并且涉及多个昂贵且耗时的步骤。使用计算机断层扫描或使用X射线的CT扫描,时间可以减少到几天,并且可以降低成本。当在成型机中设置新的注塑模具时,一切就开始了。每个人都热切地希望看到第一部分。该零件看起来很合理,但显然还有待改进。

 
   成型工程师开始调整该过程,经过几次试验,获得了一些不错的零件。
 
  然后进入典型的发现阶段,该阶段通常涉及几种不同类型的测量设备,根据零件的复杂程度,可能需要长达三周的时间。一些公司采用统计方法,并使用实验设计(DOE)方法将最佳机器设置归零。一系列零件是用DOE定义的一系列机器设置模制而成的,因此零件会显示一些尺寸变化。问题是:变化多少,在哪里?
 
  在大多数情况下,找到变化所需的工具可以在材料和质量控制实验室中找到,并且包括接触式和非接触式三坐标测量机(CMM),以检查可见和可触摸的零件特性。为了揭示隐藏的内部缺陷,通过灌封,切割和抛光进行破坏性测试。关于破坏性测试的一个普遍抱怨是,人们正在寻找的证据在准备零件的过程中经常被破坏。一些公司将塑料零件送去进行X射线检查,以查找空隙和壁厚变化。所有这些测试通常会导致昂贵的模具闲置,或者更糟糕的是,在获得鉴定结果之前就制造零件。
 
  CT可见缺陷
 
  当今可用的更快,更准确的技术是计算机断层扫描或工业CT扫描。通过在物体旋转的同时投射X射线束,可以对零件进行内部和外部分析。它可以在不到一个小时的时间内测量所有CMM和激光扫描仪无法捕获的内腔,底切和深凹处,包括数据重建。
 
  CT是计算机辅助断层扫描或CAT扫描的工业配对产品,它使用X射线穿透人体并产生感兴趣区域的3D图像。CT和CAT扫描之间的差异在于X射线能量,机器配置和数据重建算法。通过CT扫描提供的图像可以看到塑料零件中的任何空隙,裂缝和内部缺陷。该技术也不需要复杂的固定装置,因此消除了夹持力造成的零件变形。
 
  CT扫描用于医疗,电子,航空航天和汽车行业,用于材料评估,原型制作和质量控制。根据物理尺寸和X射线穿透能力的不同,工业CT系统的价格在30万美元至500万美元之间。对于不需要自己的全职CT扫描仪的公司,可以使用扫描服务来负担得起CT检查的费用。
 
  卡尔·蔡司提供CT扫描仪,并使用MetrotomCT扫描仪提供新的扫描服务。该设备可以扫描适合直径为350毫米(13.65英寸)的圆柱体的零件。x350毫米高,最大重量为51千克(112磅)。蔡司还使用较大的VarianBIR450kV扫描仪提供扫描服务,以检测塑料椅子等大型部件中的缺陷。它可以处理直径为520毫米(20.3英寸)的圆柱体的零件。x高1200毫米(46.8英寸),重达100千克(220磅)。
 
  CT扫描的新水平
 
  蔡司Metrotom1500计算机断层扫描仪代表了工业CT扫描测量技术的新水平。它被称为“光谱学”,专门用于提供全面的质量保证。与标准工业CT扫描程序不同,计量学超越了单纯的目视检查范围,并提供了测量高度复杂零件的内部和外部几何形状的可能性。如果零件足够小,例如某些医疗设备,它可以同时扫描多个零件。
 
  Metrotom是使用Zeiss高性能CMM的技术从头开始设计的,例如导轨,驱动系统,控制器,转台和Calypso计量软件。结果是一种非破坏性的测试系统,该系统非常精确-典型塑料零件的厚度可低至9微米-并且具有极高的可重复性,因为它将通过量具可重复性和可重复性(GR&R)测试。Metrotom还使用可以评估ANSI(美国国家标准协会)Y14.5GD&T制图标准的软件。
 
  怎么运行的
 
  将零件放在X射线扫描室中的旋转工作台上。经过一整圈的旋转(耗时30至60分钟),系统将生成完整的3D数据表(见图1)。与典型的工业CT系统相比,不需要进行数据处理或缩放,因为Metrotom会在零件的内部和外部各处生成一个MPEE为+9+L/50微米的数据集。MPEE是ISO计量行业的最大允许误差的缩写,是对可追溯系统测量不确定度的陈述。
 
  下一步,ZeissCalypso测量软件使用零件图中指定的基准参考系(DRF)将零件数据集与零件的CAD模型对齐。一旦对齐,CAD模型覆盖CT数据集的唯一视觉指示就是显示基本几何图形的CAD表面边缘。该软件工具可以帮助您快速识别塑料中未被正确填充(短射)的小特征,这些小特征由于其尺寸或隐藏位置而常常不被注意。Calypso软件直接从CT灰度图像模型进行零件测量,而不是由流行的立体光刻或其他快速成型系统使用的STL数据格式进行测量。STL格式是为可视化目的而开发的,但绝不打算代表零件几何形状的确切描述。
 
  数据集与CAD模型保持一致后,分析便开始了。一个非常实用且快速的第一步是通过颜色变化以图形方式显示所有内部和外部表面均与CAD模型不同的图。为了更深入地观察零件内部,可以使用软件工具从任何方向提供横截面。该横截面工具还可以用于显示材料内部的空隙。颜色不仅用于显示与CAD模型的偏差,而且可以轻松用作合格/不合格标准。
 
  到目前为止描述的扫描和分析需要几个小时。颜色图有助于将注塑问题归零。但是,您真正需要的是完整的布局报告。借助Calypso软件,工具可用于制定复杂塑料零件的测量计划,例如图1中的流体输送阀。
 
  借助其几何尺寸和公差(GD&T)数学引擎,Calypso软件可以处理GD&T标注,并以多种格式报告数据。一个MicrosoftExcel输出报告和“气球图”,其中的领导者指出了所讨论的特征,如图1和2所示。分别为4和5。
 
  需要考虑的事情
 
  无论您是要购买CT扫描仪还是要探索扫描服务的优势,请考虑以下因素:
 
  *精度:分辨率与精度不同。高分辨率永远无法弥补测量仪器的不良机电设计。打算用于精确测量的系统必须符合已知的参考标准。要求制造商和/或服务提供商向您展示他们如何鉴定其CT系统的准确性。
 
  *重复性:在评估新的测量系统时,请花点时间确认系统是否具有功能-即可重复且不受操作员的影响。GR&R是判断系统功能的“黄金标准”之一。一个好的经验法则是,量规必须重复达到特性公差的3%,才能达到105GR&R。
 
  *速度:目标是在一天内(而不是一周或更长时间)内合格新模具。
 
  *软件:如果没有可以提供有意义结果的软件工具,那么即使是快速,准确和可重复的系统也无济于事。计量软件必须能够导入任何CAD格式,具有强大的几何尺寸和公差(GD&T)数学引擎,提供创建和编辑测量计划的快速方法,并且最重要的是能够从本地CT灰度数据进行测量组。