便携式三维测量仪在模具修复中的应用

2015-10-10肖爱琴

橡塑技术与装备 2015年22期

关键词：补焊测量仪样板

肖爱琴

（无锡翰威机械设备有限公司，江苏无锡 214000）

便携式三维测量仪在模具修复中的应用

肖爱琴

（无锡翰威机械设备有限公司，江苏无锡 214000）

随着市场竞争的加剧，公司的内外贸产品不断增加，产品周期在不断缩短，产品交付尺寸要求在不断提高，很多外贸锻件叶片型面要求只有±1.0 mm的公差范围，对锻造设备精度和模具精度都提出了苛刻的要求。提高叶片锻模型面制造和修复质量，改进叶片锻模检测手段，提高检验精度和准确性都已迫在眉睫。

模具修复；便携式三维测量仪；效率提高

作为与汽轮机叶片相对应的叶片锻模，公司锻件开发部每年都新设计各类型叶片模具300副以上。对叶片尺寸的公差控制和加工的稳定性都有了更高的要求，特别是一些外贸成品叶片，关键尺寸要求都非常高，公差范围都只有±0.05 mm。要制造出合格的叶片，前提必须要有合格的毛坯，要锻造出合格的毛坯最先需要保证的就是合格优质的锻模。汽轮机用叶片锻件都是通过棒料入镦头模制坯，制坯后坯料天然气转炉加热，经螺旋压力机高温模锻切边而成。

1 模具的制造

公司的模具制造，在未采用数控机床以前是通过钳工按模具图纸划线，卧式镗床粗加工，模具热处理，电火花加工到位的步骤实现的。这种方式加工模具出产效率低，加工精度不稳定，环境污染严重。一付模具的平均制造周期在半个月以上。2005年以后，随着数控机床的发展普及，模具加工逐步实现了数控化生产。数控加工的优点是效率高，加工精度控制好，人员精简。模具的制造周期在一周左右，比原来大大缩短。

2 模具需要修模的原因

长时间的高温高压大批量锻造，对模具的使用寿命是一个极大的挑战。每次的下场模具都会出现局部的型腔变形，这些都是目前在锻造过程中无法避免的。为了保证再次上场时模具质量，每批叶片锻造完成后模具必须下场进行复测修复。

3 模具修复手段

3.1 传统型修复

（1）2005年以前的模具修复是通过钳工按模具图纸划出各个档位线——对应档位按锻模样板检测透光——钳工对透光超差处烧焊——钳工按锻模样板修模烧焊部位——检验模具透光合格——模具抛光。通过这六个步骤完成对一付模具修复工作。

（2）划线修模的优点：第一，适应性广，对工作场地要求低，没有对周围环境的要求，只要具备简单的工作平台和气动工具就可操作。第二，操作简单，工艺方法成熟，人员经过简单培训就可操作。

（3）存在的缺陷：第一，这种方法是公司对模具修复的传统方式，缺陷是生产工序较多，对钳工技术要求高，劳动强度大，型腔检测精度存在偏差，局部转接R样板无法检测到，存在检测“盲区”。第二，修模可能会因人员操作手法的不同存在细微差别，进而影响到模具型腔尺寸精度。第三，模具修复后的最终检验也会因检验员经验不同，角度不同，判断不一致而得出不同的判断标准。

3.2 便携式三维测量仪引入

为了提高汽轮机叶片锻模的检测精度，公司尝试引进了便携式三维测量仪。它的特点是携带方便，检测效率高，覆盖全面，检测无死角，检测环境要求低，适应性广。通过它输出的检测报告，用不同颜色对模具表面超差尺寸加以区分，可以直观的表示出需要修模的位置，方便了钳工的修模。它的检测精度可以达到0.016 mm，而公司对普通锻模的加工精度要求为±0.2 mm，完全能够达到要求。

3.3 三维辅助修模

（1）随着便携式三维测量仪的投入使用，车间考虑逐步扩大它的使用范围，从只专门检测新制模具扩大使用在老模具的修复上面，进而来缩短车间模具修复时间，充分发挥先进设备优势。我们将锻造车间锻造完成的下场模具在进行表面清理后，确认外形尺寸和硬度合格后，直接利用原模具造型对模具进行三维扫描，按照扫描结果指导现场烧焊，对超差部位进行补焊，合格部位保持原样不动。模具补焊完成后，车间按造型编制修模程序，利用数控机床对补焊部位局部小范围进行数控加工，将模具整体修复合格。数控机床加工完成后，钳工对模具进行简单钳修后再次进行三维扫描，型面符合要求后模具抛光，交付锻造车间继续使用。

（2）三维辅助修模优点：首先，采用三维测量仪扫描修复模具，省去了锻模样板制造，模具表面划线，样板复测三道工序，节约了模具烧焊修复前的时间。其次，每年公司共减少锻模样板制造300套以上，在不影响模具修复质量的前提下，每年节约工装费用30万元。第三，模具检测状态直观，在较短时间内通过红外扫描就可以获得模具表面状态，修模部位一目了然（图1）。第四，随着便携式三维测量仪的投入使用，模具车间的模具检测效率大大提高，平均2 h可以检测完一付锻模，一天能够检测4付模具，这和以前用卡板检测是不能相提并论的。平均模具检测效率提高50%以上。

（3）三维辅助修模劣势：第一，设备价格成本较高，一台便携式三维测量仪的购买费用接近百万，一次性资金投入较大。第二，维修成本高，设备损坏后的维修比较困难，目前在无锡没有售后服务，必须送到上海服务站维修，修复周期较长。维修期间备用设备租赁费用600/天，费用昂贵。