肖愛(ài)琴

（無(wú)錫翰威機(jī)械設(shè)備有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

便攜式三維測(cè)量?jī)x在模具修復(fù)中的應(yīng)用

肖愛(ài)琴

（無(wú)錫翰威機(jī)械設(shè)備有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，公司的內(nèi)外貿(mào)產(chǎn)品不斷增加，產(chǎn)品周期在不斷縮短，產(chǎn)品交付尺寸要求在不斷提高，很多外貿(mào)鍛件葉片型面要求只有±1.0 mm的公差范圍，對(duì)鍛造設(shè)備精度和模具精度都提出了苛刻的要求。提高葉片鍛模型面制造和修復(fù)質(zhì)量，改進(jìn)葉片鍛模檢測(cè)手段，提高檢驗(yàn)精度和準(zhǔn)確性都已迫在眉睫。

模具修復(fù)；便攜式三維測(cè)量?jī)x；效率提高

作為與汽輪機(jī)葉片相對(duì)應(yīng)的葉片鍛模，公司鍛件開(kāi)發(fā)部每年都新設(shè)計(jì)各類型葉片模具300副以上。對(duì)葉片尺寸的公差控制和加工的穩(wěn)定性都有了更高的要求，特別是一些外貿(mào)成品葉片，關(guān)鍵尺寸要求都非常高，公差范圍都只有±0.05 mm。要制造出合格的葉片，前提必須要有合格的毛坯，要鍛造出合格的毛坯最先需要保證的就是合格優(yōu)質(zhì)的鍛模。汽輪機(jī)用葉片鍛件都是通過(guò)棒料入鐓頭模制坯，制坯后坯料天然氣轉(zhuǎn)爐加熱，經(jīng)螺旋壓力機(jī)高溫模鍛切邊而成。

1 模具的制造

公司的模具制造，在未采用數(shù)控機(jī)床以前是通過(guò)鉗工按模具圖紙劃線，臥式鏜床粗加工，模具熱處理，電火花加工到位的步驟實(shí)現(xiàn)的。這種方式加工模具出產(chǎn)效率低，加工精度不穩(wěn)定，環(huán)境污染嚴(yán)重。一付模具的平均制造周期在半個(gè)月以上。2005年以后，隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展普及，模具加工逐步實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化生產(chǎn)。數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)是效率高，加工精度控制好，人員精簡(jiǎn)。模具的制造周期在一周左右，比原來(lái)大大縮短。

2 模具需要修模的原因

長(zhǎng)時(shí)間的高溫高壓大批量鍛造，對(duì)模具的使用壽命是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。每次的下場(chǎng)模具都會(huì)出現(xiàn)局部的型腔變形，這些都是目前在鍛造過(guò)程中無(wú)法避免的。為了保證再次上場(chǎng)時(shí)模具質(zhì)量，每批葉片鍛造完成后模具必須下場(chǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)修復(fù)。

3 模具修復(fù)手段

3.1 傳統(tǒng)型修復(fù)

（1）2005年以前的模具修復(fù)是通過(guò)鉗工按模具圖紙劃出各個(gè)檔位線——對(duì)應(yīng)檔位按鍛模樣板檢測(cè)透光——鉗工對(duì)透光超差處燒焊——鉗工按鍛模樣板修模燒焊部位——檢驗(yàn)?zāi)＞咄腹夂细瘛＞邟伖?。通過(guò)這六個(gè)步驟完成對(duì)一付模具修復(fù)工作。

（2）劃線修模的優(yōu)點(diǎn)：第一，適應(yīng)性廣，對(duì)工作場(chǎng)地要求低，沒(méi)有對(duì)周圍環(huán)境的要求，只要具備簡(jiǎn)單的工作平臺(tái)和氣動(dòng)工具就可操作。第二，操作簡(jiǎn)單，工藝方法成熟，人員經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)就可操作。

（3）存在的缺陷：第一，這種方法是公司對(duì)模具修復(fù)的傳統(tǒng)方式，缺陷是生產(chǎn)工序較多，對(duì)鉗工技術(shù)要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，型腔檢測(cè)精度存在偏差，局部轉(zhuǎn)接R樣板無(wú)法檢測(cè)到，存在檢測(cè)“盲區(qū)”。第二，修模可能會(huì)因人員操作手法的不同存在細(xì)微差別，進(jìn)而影響到模具型腔尺寸精度。第三，模具修復(fù)后的最終檢驗(yàn)也會(huì)因檢驗(yàn)員經(jīng)驗(yàn)不同，角度不同，判斷不一致而得出不同的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 便攜式三維測(cè)量?jī)x引入

為了提高汽輪機(jī)葉片鍛模的檢測(cè)精度，公司嘗試引進(jìn)了便攜式三維測(cè)量?jī)x。它的特點(diǎn)是攜帶方便，檢測(cè)效率高，覆蓋全面，檢測(cè)無(wú)死角，檢測(cè)環(huán)境要求低，適應(yīng)性廣。通過(guò)它輸出的檢測(cè)報(bào)告，用不同顏色對(duì)模具表面超差尺寸加以區(qū)分，可以直觀的表示出需要修模的位置，方便了鉗工的修模。它的檢測(cè)精度可以達(dá)到0.016 mm，而公司對(duì)普通鍛模的加工精度要求為±0.2 mm， 完全能夠達(dá)到要求。

3.3 三維輔助修模

（1）隨著便攜式三維測(cè)量?jī)x的投入使用，車間考慮逐步擴(kuò)大它的使用范圍，從只專門檢測(cè)新制模具擴(kuò)大使用在老模具的修復(fù)上面，進(jìn)而來(lái)縮短車間模具修復(fù)時(shí)間，充分發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備優(yōu)勢(shì)。我們將鍛造車間鍛造完成的下場(chǎng)模具在進(jìn)行表面清理后，確認(rèn)外形尺寸和硬度合格后，直接利用原模具造型對(duì)模具進(jìn)行三維掃描，按照掃描結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)燒焊，對(duì)超差部位進(jìn)行補(bǔ)焊，合格部位保持原樣不動(dòng)。模具補(bǔ)焊完成后，車間按造型編制修模程序，利用數(shù)控機(jī)床對(duì)補(bǔ)焊部位局部小范圍進(jìn)行數(shù)控加工，將模具整體修復(fù)合格。數(shù)控機(jī)床加工完成后，鉗工對(duì)模具進(jìn)行簡(jiǎn)單鉗修后再次進(jìn)行三維掃描，型面符合要求后模具拋光，交付鍛造車間繼續(xù)使用。

（2）三維輔助修模優(yōu)點(diǎn)：首先，采用三維測(cè)量?jī)x掃描修復(fù)模具，省去了鍛模樣板制造，模具表面劃線，樣板復(fù)測(cè)三道工序，節(jié)約了模具燒焊修復(fù)前的時(shí)間。其次，每年公司共減少鍛模樣板制造300套以上，在不影響模具修復(fù)質(zhì)量的前提下，每年節(jié)約工裝費(fèi)用30萬(wàn)元。第三，模具檢測(cè)狀態(tài)直觀，在較短時(shí)間內(nèi)通過(guò)紅外掃描就可以獲得模具表面狀態(tài)，修模部位一目了然（圖1）。第四，隨著便攜式三維測(cè)量?jī)x的投入使用，模具車間的模具檢測(cè)效率大大提高，平均2 h可以檢測(cè)完一付鍛模，一天能夠檢測(cè)4付模具，這和以前用卡板檢測(cè)是不能相提并論的。平均模具檢測(cè)效率提高50%以上。

（3）三維輔助修模劣勢(shì)：第一，設(shè)備價(jià)格成本較高，一臺(tái)便攜式三維測(cè)量?jī)x的購(gòu)買費(fèi)用接近百萬(wàn)，一次性資金投入較大。第二，維修成本高，設(shè)備損壞后的維修比較困難，目前在無(wú)錫沒(méi)有售后服務(wù)，必須送到上海服務(wù)站維修，修復(fù)周期較長(zhǎng)。維修期間備用設(shè)備租賃費(fèi)用600/天，費(fèi)用昂貴。

4 超差部位修模過(guò)程

（1）根據(jù)三維掃描報(bào)告，對(duì)報(bào)告中模具型腔超差相應(yīng)部位做出標(biāo)記，指導(dǎo)燒焊。

圖1 紅外掃描模具表面狀態(tài)

（2）焊工對(duì)需要燒焊部位進(jìn)行加熱補(bǔ)焊，焊后去應(yīng)力回火。模具補(bǔ)焊所用焊材為南京江聯(lián)焊接技術(shù)有限公司1.6RMD545焊絲。數(shù)控加工后的模具補(bǔ)焊部位硬度可以達(dá)到HRC40，滿足葉片鍛模制造要求。

（3）模具補(bǔ)焊結(jié)束待完全空冷后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)根據(jù)燒焊部位編制修復(fù)程序。

（4）現(xiàn)場(chǎng)操作工根據(jù)數(shù)控操作任務(wù)書，調(diào)用對(duì)應(yīng)加工程序?qū)δ＞哐a(bǔ)焊處進(jìn)行數(shù)控修復(fù)。

（5）對(duì)數(shù)控修復(fù)完成的模具，安排便攜式三維測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)合格拋光后即可投入下次使用。

表1 多批次模具對(duì)比

5 總結(jié)

（1）經(jīng)過(guò)多批次模具對(duì)比（表1），鍛模的平均修復(fù)周期提高30%以上，提高了模具車間模具修復(fù)速度，更好地保證了前方車間的生產(chǎn)需求。

（2）通過(guò)采用數(shù)控機(jī)床修復(fù)，進(jìn)一步提高了模具修復(fù)質(zhì)量，消除了樣板修復(fù)存在的人為因素干擾，極好地保證了葉片鍛模的整體性要求。

（3）采用便攜式三維測(cè)量?jī)x檢驗(yàn)減輕了樣板檢測(cè)時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，解放了勞動(dòng)生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)效率。

（4）采用便攜式三維測(cè)量?jī)x降低了模具制造修復(fù)成本，為公司降本增效作出了貢獻(xiàn)。

（5）可以嘗試將便攜式三維測(cè)量?jī)x應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，如替代框架檢測(cè)葉片鍛件，對(duì)老模具根據(jù)掃描結(jié)果反推三維造型等，這些都可在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中不斷摸索，爭(zhēng)取有更大的創(chuàng)新。

［1］ 王光斗，等. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

［2］ 朱耀祥. 組合夾具［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

［3］ 沈曉紅，劉璇.基于夾具自動(dòng)設(shè)計(jì)的工件裝夾穩(wěn)定性判別系統(tǒng)研究［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)，2003，7，36～39.

（P-03）

Portable 3D measuring instrument in mold repair

TG806

1009-797X（2015）22-0099-03

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.22.038

肖愛(ài)琴（1986-），女，本科，初級(jí)職稱，研究方向?yàn)閿?shù)控技術(shù)應(yīng)用。

2015-09-10