纸币识别器生产一线
数控冲孔
加工文⊙李涛（重庆大江至信模具工业有限公司）
摘要：通过轮毂内蒙皮的扫描过程说明三坐标测量机在模具加工中的重要作用关键词：三坐标测量机；样件；扫描；模具；型面一、概述我厂为一模具加工厂，主要生产各种冲模、锻模。在模具加工过程中，购自意大利的三坐标测量机发挥了巨大的作用。在模具加工中，除了用测量机进行模具的检测外，还有一个重要用途----样件扫描。 模具的形状大都是复杂的三维型面，用传统的加工手段无法加工，必须用数控设备加工。要编制数控加工程序，则首先要有模具或产品件的数字模型。在大部分情况下，是根据产品设计造的型。但在有些时候，我们要加工的模具却没有模型，对方仅提供样件，在这种情况下，就需要用测量机对样件进行扫描，采集大量的点，提供数字信息。有了这些信息，就可以造出数字模型，进而编制数控加工程序，加工出合格模具。下面轮毂内蒙皮的扫描为例，介绍一下三坐标测量机在模具加工中的应用。二、样件分析和方案制定拿到样件后，我首先对它进行分析，以便制定扫描方案。轮毂内蒙皮为左、右两件，各呈半环形状，相互间形状不完全相同，因此不能只扫一件，再做镜像。根据模具设计方案，
两件在一副模具中成形，再剖成两件。于是我们就做了一副木架，根据模具的位置要求，将两件在架上摆放、固定好。现在扫描可以建立模型，但是模具型面比零件型面大，也就是说要把零件型面做出延伸、扩展，才能加工出模具型面，这就是工艺补充面。由于扫描出的型面不如设计的型面理想，在做延伸、扩展时会产生扭曲，致使工艺补充面不能采用，而且修正起来费时、费力，十分困难。为解决这一问题，我们想了一个办法，就是在零件周围需要做工艺补充面的地方，用石膏顺型面做出补充面，由于这部分型面最后会被切掉，所以补充面只要和零件型面平滑连接即可，不要求一定是零件型面切向延伸面。根据这个方法，我们把轮毂内部
碎花刀刀和外围用石膏敷起来，与零件合成一个大
的型面。
三、扫描过程
现在开始扫描。首先建立
坐标系，出两件分中点，定为坐标原点（也是模具零点），定机器坐标系的X 、Y 、Z 轴为零件坐
标系的X 、Y 、Z 轴。第二步，根据零件形状把整个型面分为十余个区，编制不同的程序，逐区扫描。（如图1）观察这些分区，可以发现是一些不同的四边形组成，这是为了减少编程量，提高程序的通用性而特意作的划分。其中有一些重叠的分区，这是为解决测头半径的补偿问题。在扫描过程中，如
果扫描平面与型面法线之间有夹角，则扫描出的型面与实际型面之间就存在误差。绝缘子串
（如图2）因此要尽量保持扫描方向为型面形状变化的主要方向，减小误差。对于本件，采用射线状扫描线能够解决大部分区域的测头补偿问题。其余的区域采用与形状变化的主要方向大致一致的扫描线。对
于一些小的，与主要形状不一致的形状，采用打补丁的方法解决，即将小形状单独
扫描，做出型面，再缝到主型面上。现在可以开始编制扫描程序，编制通用四边形的扫描程序，四边形为任意四边形，即正方形、长方形、菱形、平行四边形、梯形、三角形都可以用这一程序扫描。四边形有四个特征点P1、P2、P3、P4，这四点之间就是扫描区域，用测量机测出四点坐标P1（x1,y1,z 1）、P2（x2,y 2,z 2）、P3（x 3,y 3,z 3）、P4（x4,y4,z4）。测量机
根据程序自动以P 1为起点，P 2为终点扫描第一条线，第二条线、第三条线??????直到扫完最后一条
线，需要输入两条线之间起点的增量H X 1、H Y 1和终点的增量H X2、H Y2，其值大小取决于扫描线的密度，且相互之间满足如下关系
：还有一个要给定的参数是扫描线数M
，其值为：然后取整。此为起点处扫描线数，终点处的扫描线数与此相同，为此HX2、HY2应满足下列条件
lc谐振放大器
：执行本程序扫描完
规定的线数后，会出现对话框，询问是否结束扫描，键入Y 则结束程
序，键入N 继续往下执行，输入各项新的参数，以便继续扫描下一区域。使用这一程序的
一个技巧是：令HX1=0，HY1=0或HX2=0，
HY2=0就可以扫描三角形。利用这个程序就可扫描出绝大部分区域。
u型池扫描完主要形状后要处理的是一些局部的形状，这些形状的特点是具有不规则轮廓，即两条扫描线间距HX ，HY 不是恒定值，测量机无法自动扫描下一条线。为此必须人工操纵测量机测量每一条扫描线的起点和终点，测量机自动扫描两点间型面，逐根扫完所有线后组成本片型面。
完成本件所有片区型面的扫描后，根据扫描的点集建立出零件的型面，就完成了成型模的加工。但要加工后续的切边模、冲孔模还缺少数据，要采集这些孔位、轮廓数据就要去掉这些位置上敷的石膏，露出孔位和轮廓以便测量。对于件上的园孔、方孔、长孔等标准孔测出其位置和几何参数即可，对于异形孔和外缘轮廓则要扫描。由于本件的轮廓为三维轮廓，测量机不能自动扫描，所以需要人工操作测量机进行轮廓扫描。手动轮廓扫描就是在轮廓上采集足够的点，点的密度取决于轮廓形状变化的程度。在变化急剧的地方，采点要密，在变化平缓的地方，采点可以稀一些。采集的点全部输出到一个
文件中，然后读入到三维造型软件U G 中，就可形成所需轮廓线，编制切边模加工程序。冲孔模的加工程序则由各种标准孔位置和异形孔轮廓线组成。异形孔轮廓线扫描方法与上面所述轮廓扫描方法相同。而各种标准孔则可归纳为两类：二维孔和三维孔，二维孔直接测量即可，三维孔的测量要分四步：
1、测出孔附近型面的法线的方向余量；
2、以测出法线为孔轴心线测孔，得到孔的几何参数；
3、在孔附近采三点作一平面；
4、把测出孔向测出平面投影得到一点，这投影得到的一点即为孔心点。
至此就完成了本件的全部扫描工作，从以上的扫描过程可以看到，样件的扫描工作分为三大部分：型面扫描、轮廓扫描和孔位测量。型面扫描是其中最主要的部分，占用时间最长，考虑因素也最多。在这一阶段，主要考虑分区、测头补偿、扫描方向等问题，要使扫描尽量简单、高效，扫描误差尽量小。在轮廓扫描阶段则要考虑采点的疏密，即要使轮廓贴近真实，又要减少扫描时间。孔的测量的难点在三维孔的测量，要注意采点的位置以保证测量精度。
四、综述
三坐标测量机在模具加工中的作用非常重要，而且贯穿模具加工的始终。在模具加工的初始阶段，要进行样件扫描，以建立数字模型；在模具加工中，要进行各道工序的工序间检验；在模具加工完后，要进行成品模具的最终检验。三坐标测量机已成为模具加工中不可或缺的工具
。
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