携式坐标测量仪在模具设计和生产中的优越特性

HEATS

开发便携式CMM测量仪的目的是为了满足恶劣环境中工件坐标测量的要求，它具有携带方便、精度可靠的特点。让我们来看一看便携式坐标测量仪在模具设计和生产中的优越特性。

图1 设法将大量沉重的模具搬到固定CMM坐标测量仪的恒温质量控制
室内进行测量简直是一场噩梦。如采用便携式CMM坐标测量仪，只要将
该测量装置安装到需要检测的零件旁边即可，不需要采用其他的方法

# @; O+ B6 i( h/ z# P& F* s3 @

坐标测量仪（CMM）是用于测量长度、宽度和在X、Y和Z坐标方向上测量3D物体几何尺寸的测量仪器（见图1）。由于传统的CMM坐标测量仪是比较沉重的固定式测量装置，因此需要将被检测的物体摆放到测量机上进行测量。一般来说，开发便携式CMM测量仪的目的是为了满足恶劣环境中工件坐标测量的要求，它具有携带方便、精度可靠的特点。最好的CMM坐标测量仪装有带关节的伸缩摇臂，结构结实、可移动，并且灵活性好，能够精确重复地测量物体的几何形状，其测量精度可达0.0002in（1in=25.4mm）。

, v9 }' Y$ x r# ~0 C2 K% p

用户可以直接将该测量装置安装到加工零件的机床上，然后将接触式探针引导到被测物体的表面上进行扫描测量。同时，笔记本电脑开始在屏幕上显示3D测量过程，并将所有的测量数据记录下来。从本质上来说，它可以创建一个部件的3D“蓝图”，或制造这个部件所需的机加工零件“蓝图”。可以利用测量仪检测模具是否符合质量要求，并进行CAD至零件的分析，甚至专用零件的逆向工程分析。

钣金件样板的数字化处理

; g+ c3 f+ t9 w" h3 Y

钣金件加工车间常常将他们普通的切割用样板进行编程处理，然后将这些程序应用于新型激光切割机、水喷射切割机和自动冲压机械的操作。
其整个转换过程包括对模型轮廓的扫描，然后将经过数字化处理的数据以.dxf文件的格式输入到后处理器之中，通过后处理器自动地将信息转换成NC数控切割程序（见图2）。在借助便携式CMM坐标测量仪工作以后，过去需要一整天时间的编程工作，现在只需几分钟时间就可以完成。

图2 用便携式CMM坐标测量仪检测加工中的零件，不必将模具拆卸开来
分析哪些地方需要改进。只需简单地检测现有的模具，然后可立即与
原先的CAD文件进行比较。便携式CMM坐标测量仪可以精确地测量磨损
和毁坏的零件，然后创建一个3D模型，并将其输入到CNC数控文件之中

f6 C+ r& [% ?0 f

老式CAD图纸的更新

- Z3 a' m) b8 i% p2 \

在钣金件切割程序创建以后，还将利用数字化数据和AutoCAD软件创建一份更新的零件图纸。为了提高生产能力和制作水平，这些样板需要经常在车间内修改，但并没有在软件文件中记录下来。其结果是没有精确的图纸。如采用数字化数据更新图纸，则可以保证该图纸与实际样板的一致。

这种方法也适用于更新工具和工装夹具的图纸，因为在生产前，这些图纸也经常需要多次修改。测量生产中设置的数据，并将数据反馈给CAD系统来更新图纸，这样可以节约几个小时的试运行时间和纠正几年后工具需要返修时的错误。这种带有伸缩摇臂的测量装置对于这个领域是非常理想的，因为不需要拆卸就可以对模具进行测量。

可创建完美的抛物线图形

( s. r3 G) U+ Y: V- i2 B

直径为8ft(1ft=304.8mm)的模压卫星天线盘，其性能取决于外形轮廓与抛物线图形之间的完美接近程度。

3 R6 z7 F* t& u8 I; T

制造厂不可能花费几十万美金购置一台固定式CMM坐标测量仪来测量他们的模具。相反，他们在测试产品的功能时，采用一个麦克风，将其摆放到卫星天线盘的焦点上，分析捕捉到的噪声。根据分析结果对模具进行修改，并重新压制一个新的卫星天线盘，然后进一步试验，经过多次反复，直至接收到最清晰的声音为止。这是一个长期而艰苦的过程。

今天，可采用便携式测量设备扫描测量模具的表面。由测量系统生成的表面轮廓，用计算机辅助设计软件使其与一个完美的抛物线图形叠加。两个叠加图形之间的不一致，表明了模具不是太深，就是太浅，同时还能了解其深浅程度。

为了纠正解决这个问题，可再次利用便携式测量设备，找出问题，并在模具上相关的地方做出记号，以便进一步返工修改。

" y) W1 H8 L9 [& G/ e' e

扫描轮廓边缘

大部分CMM坐标测量仪只能在预先确定的间隔范围内采集一些离散点的测量数据。而便携式CMM坐标测量仪则可以用手工扫描连续的轮廓表面。
最近，为便携式测量设备开发了一个新的应用领域，在航空工业中，将其应用于测量那些经过修整的零件。大部分层压复合零件在最后的组装过程中需要进行修整，以达到非常精确的尺寸（见图3）。

2 T R; q ^ ?0 F

# g" x: W3 _' M& J7 o- E

图3  某些便携式CMM坐标测量仪还具有激光扫描功能，每秒钟可
以采集几千个测量点数据，对检测复杂的零件表现出极大的优越
性，并且可以利用这些数据进行逆向工程分析和有限元分析（FEA）

9 n( o0 {1 P; Z3 p2 X9 }3 [1 B/ N: |

零件的机器人切割程序被复制到CATIA软件之中。第一个工件的检测值可用于验证切割程序的精确度。普通的加工工艺要求检验员采用样板进行切割，然后根据切割的形状来验证修整的情况。采用这种工艺可能需要花费一整天的时间。而今只需花费大概2h就可以设置好便携式测量设备，用CATIA软件沿着复杂零件的整个周边扫描一千个测量点。其测量精度大大提高，NC数控编程员可以在同一天时间内获得他所需要的零件的反馈信息。

现有零件的再次工程设计

. q" g+ }' M5 D9 M1 B

航空工业中的一家生产厂最近碰到了一系列的项目，要求他们对现有的一些零件进行重新工程设计，并将其输入到CAD软件之中。这项工作要求对一些长期以来客户一直使用的零件进行修改，但实际上这些零件目前仍然符合客户的要求。

. m# Y+ ^9 J" @8 F2 D. [

原先在桌面上设计的东西早已是十几年以前的产品了，这些零件的设计历史和模具的修改并没有在图纸上标明。便携式CMM坐标测量仪可迅速地扫描零件，并可对扫描的数据进行快速的数字化处理，然后转换成3D计算机零件设计的格式，最后将这些数据传送到计算机系统中。

便携式坐标测量仪是一种有效的测量工具。它可以保证模具能够生产出精确的零件，为新产品的逆向工程分析提供追溯性的质量控制文件。他们为制造厂提供了其所需要的数据，这些数据具有精确和良好的适应性，有利于提高产品质量和工艺水平。

; F' j8 K" v V- l3 O

他们也可以从中节约很多资金，包括节约室内测量用夹具的运输和测量费用。而且，便携式CMM坐标测量仪本身的价格要比固定式CMM坐标测量仪的价格便宜得多，但却具有相当大的测量范围。如果在CMM测量仪上检测同样大小的模具，固定式CMM所需要的投资要比便携式CMM高出4、5倍以上。【MechNet】