徐治新，鄭翠華，蔣 云，何帥偉

（一拖（洛陽(yáng)）鑄造有限公司，河南洛陽(yáng) 471004）

隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，用戶對(duì)鑄件質(zhì)量和精度要求越來(lái)越高，平臺(tái)劃線對(duì)圓弧弧度、不易支撐固定的零件、消失模白模、半軸內(nèi)搭子等無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)，影響鑄件質(zhì)量和尺寸精度；另外，隨著新產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，平臺(tái)劃線周期長(zhǎng)，尺寸檢測(cè)偏差大，不能真實(shí)反映產(chǎn)品實(shí)際狀況，嚴(yán)重影響新產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度。為了快速、準(zhǔn)確檢測(cè)鑄件尺寸，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的鑄件和對(duì)應(yīng)的模具、芯盒進(jìn)行定期檢測(cè)，避免因工裝磨損造成批量鑄件尺寸超差引起報(bào)廢。我公司采用三維掃描技術(shù)，很好的解決了上述問(wèn)題。

1 基本工作原理

通過(guò)使用三維激光掃描儀與工件非接觸式掃描，采集大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用分析軟件將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三角化模型，用三角化模型與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，生成鑄件壁厚、外形對(duì)比數(shù)據(jù)，不需要2D圖紙數(shù)據(jù)便可了解鑄件尺寸檢測(cè)結(jié)果。根據(jù)工件加工精度及裝配要求，設(shè)置基準(zhǔn)尺寸，出具標(biāo)準(zhǔn)色差圖，從色差圖可以一目了然看出工件與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模對(duì)應(yīng)位置的尺寸關(guān)系[1]，從而達(dá)到檢查鑄件產(chǎn)品是否符合圖紙及加工裝配要求，同時(shí)也可以檢測(cè)芯盒或外模磨損狀態(tài)，以達(dá)到對(duì)芯盒或外模進(jìn)行必要的工藝補(bǔ)正，提供準(zhǔn)確的工藝補(bǔ)正量。該設(shè)備精度為0.03mm，掃描尺寸精度高，完全能滿足鑄件檢測(cè)要求。

2 提高新產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度

利用三維掃描可以對(duì)新產(chǎn)品的模具及芯盒進(jìn)行掃描，將掃描結(jié)果轉(zhuǎn)化為三角化模型并與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)三維進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)色差圖，可以直觀看出模具或芯盒設(shè)計(jì)、制作是否滿足要求，提供準(zhǔn)確的偏差值，直接對(duì)芯盒或模具進(jìn)行修理，如圖1所示。制作完成后的芯盒或模具可以直接調(diào)試生產(chǎn)，極大地提高了新產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度。

從圖1可以看出，各對(duì)應(yīng)位置偏差值在色差圖上顯示直觀，可以按偏差值對(duì)芯盒或外模進(jìn)行工藝補(bǔ)正，縮短了調(diào)試時(shí)間及調(diào)試次數(shù)。

圖1 4A缸體與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模比對(duì)后的色差圖

3 加強(qiáng)過(guò)程質(zhì)量控制

3.1 對(duì)生產(chǎn)用芯盒的監(jiān)控

干式缸體水套芯尺寸平臺(tái)劃線無(wú)法檢測(cè)，如何確定芯盒是否磨損、磨損量多少、芯盒是否需要修理，單純靠定期解剖鑄件對(duì)比檢查，不僅周期長(zhǎng)，而且造成鑄件毛坯解剖后報(bào)廢。采用三維掃描技術(shù)后，可以定期對(duì)制好的水套芯進(jìn)行掃描，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，從對(duì)比色差圖可以直觀的看出在用芯盒狀態(tài)，決定是否需要對(duì)芯盒進(jìn)行修理，如圖2所示。

從圖2可以看出，對(duì)比色差圖可以隨時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中芯盒磨損狀態(tài)，視掃描結(jié)果，決定是否需要對(duì)芯盒進(jìn)行修理或工藝補(bǔ)正。

3.2 對(duì)生產(chǎn)中使用的模具（型板）、工裝、下芯卡具的監(jiān)控

對(duì)模具、工裝、下芯卡具定期檢測(cè)是保證工序質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵，原有的平臺(tái)劃線，對(duì)模具劃線周期長(zhǎng)，尺寸精度低、支撐不方便，而且在實(shí)際操作中存在較大的安全隱患。很多工裝、下芯卡具、胎具平臺(tái)劃線無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在使用三維掃描儀可以隨時(shí)對(duì)在用的模具、工裝、下芯卡具、胎具使用硬質(zhì)測(cè)頭進(jìn)行探測(cè)，檢查各相對(duì)應(yīng)位置的尺寸，對(duì)應(yīng)的位置關(guān)系是否滿足生產(chǎn)需求、是否需要進(jìn)行調(diào)整、各部位的工作狀態(tài)是否正常等。保證生產(chǎn)用各類模具、工裝、下芯卡具、胎具合格，減少因模具、工裝、下芯卡具、胎具不合格造成的批量廢品或不良品。

3.3 對(duì)過(guò)程產(chǎn)品變形量的監(jiān)控

有些鑄件毛坯，在其生產(chǎn)、存放及熱處理各個(gè)環(huán)節(jié)，都可能會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，以前對(duì)鑄件毛坯變形量的控制只是在鑄件毛坯入庫(kù)前，使用檢驗(yàn)平臺(tái)，用塞尺進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)工作量大，且只能檢查鑄件毛坯變形量是否滿足用戶要求、是否具備發(fā)貨條件，對(duì)鑄件毛坯變形多少、變形位置、在哪個(gè)環(huán)節(jié)造成的變形無(wú)法檢測(cè)，采用三維掃描，對(duì)不同過(guò)程的產(chǎn)品進(jìn)行掃描比對(duì)，可以有效的控制鑄件變形情況，如圖3所示。

圖2 6M5L缸體水套芯掃描對(duì)比色差圖

如圖3為供青島四方的SRIK15-00-00-01蠕鐵制動(dòng)盤熱處理前后變形量的檢測(cè)，該鑄件毛坯對(duì)變形量要求非常高，在熱處理過(guò)程中，容易造成鑄件變形，為此，對(duì)該零件在熱處理環(huán)節(jié)進(jìn)行對(duì)比掃描，以監(jiān)控其變形情況。

圖3 SRIK15-00-00-01蠕鐵制動(dòng)盤變形量檢測(cè)

從掃描結(jié)果可以看出：青島四方的SRIK15-0 0-00-01蠕鐵制動(dòng)盤熱處理前后，鑄件毛坯變形量符合工藝要求。對(duì)其他易變形產(chǎn)品：供陜齒離合器、柴油機(jī)各類油底殼等產(chǎn)品，都可以采用三維掃描的辦法進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)掃描結(jié)果，確定發(fā)生變差的過(guò)程，可以有針對(duì)性的采取措施進(jìn)行控制。

3.4 對(duì)消失模白模變形量的監(jiān)控

由于消失模白模生產(chǎn)周期長(zhǎng)，從預(yù)發(fā)泡、成型、白模組模、白模烘干，各個(gè)過(guò)程都會(huì)存在白模變形問(wèn)題。以前根本沒(méi)有有效的控制手段，只是嚴(yán)格控制各類工藝參數(shù)，如白模烘干溫度、烘干時(shí)間、濕度控制，對(duì)白模存放時(shí)間與變形量之間的關(guān)系得不到有效的數(shù)據(jù)支撐。

利用三維掃描，對(duì)不同生產(chǎn)時(shí)間段的白模（相同的存放條件下）進(jìn)行對(duì)比掃描，記錄不同時(shí)間段變形量，依據(jù)鑄件毛坯變形量工藝要求，可以有效控制白模存放時(shí)間，避免因白模存放超期造成報(bào)廢。

3.5 完成平臺(tái)劃線無(wú)法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的部分

從圖4色差圖可以看出，上箱面內(nèi)腔尺寸整體基本符合設(shè)計(jì)要求，但局部位置尺寸超差，最大處小0.944mm，最小處小0.815mm，該位置影響整個(gè)鑄件的壁厚，需要對(duì)外模進(jìn)行工藝補(bǔ)正。

從圖5可以看出，水道芯整體尺寸符合要求，對(duì)水道芯定期進(jìn)行掃描，可以有效的控制鑄件水道面壁厚尺寸。

3.6 鑄件毛坯局部位置尺寸檢測(cè)

使用三維掃描技術(shù)前，如果需要測(cè)量鑄件毛坯某局部位置的尺寸，一般使用壁厚測(cè)量?jī)x，只能測(cè)量壁厚儀可以伸、卡到的位置，很多位置壁厚儀根本無(wú)法檢測(cè)。需要對(duì)鑄件進(jìn)行解剖，再使用卡尺測(cè)量剖切面尺寸。此種工作方法，不僅鑄件解剖周期較長(zhǎng)、尺寸測(cè)量精度低，而且解剖后的鑄件必須報(bào)廢，造成鑄件廢品損失，同時(shí)增加鑄件解剖費(fèi)用。

圖4 消失模生產(chǎn)的MF704.38.101白模上箱面內(nèi)腔掃描結(jié)果色差圖

圖5 6B3L020101缸體水道芯掃描對(duì)比色差圖

圖6 三角化模型測(cè)量尺寸

使用三維掃描技術(shù)后，將掃描后的鑄件轉(zhuǎn)化為三角化模型，對(duì)需要測(cè)量尺寸的位置，直接在三角化模型上進(jìn)行剖切，對(duì)剖切面直接測(cè)量尺寸，如圖6所示。

該鑄件測(cè)量完成后，只要尺寸合格，依然可以按合格件組織發(fā)貨，任何壁厚儀無(wú)法測(cè)量的鑄件均可用三維掃描剖切檢測(cè)，節(jié)省解剖費(fèi)用和鑄件廢品造成的浪費(fèi)。

4 結(jié)論

（1）采用三維掃描技術(shù)，可以對(duì)新產(chǎn)品模具及芯盒進(jìn)行掃描，提供準(zhǔn)確的偏差值，有助于提高新產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)度。

（2）采用三維掃描技術(shù)，可以對(duì)鑄件、模具、芯盒定期進(jìn)行檢測(cè)，避免因工裝磨損造成批量鑄件尺寸超差引起報(bào)廢。

（3）采用三維掃描技術(shù)，解決了砂芯，消失模白模、復(fù)雜曲面等無(wú)法整體檢測(cè)的問(wèn)題。

（4）采用三維掃描技術(shù)，可以對(duì)過(guò)程產(chǎn)品變形量定期進(jìn)行監(jiān)控，找出問(wèn)題根源，便于改進(jìn)。