Плоскостность вне допуска: путь поиска причин, который действительно работает

Самая частая причина неудач с плоскостностью — не отсутствие возможностей. Она в том, что всем известно, что деталь не прошла, и никто не может сказать, какой этап это сделал, поэтому обсуждение распадается на три параллельных монолога: разумен ли чертёж, точна ли машина и вела ли себя прошлая партия так же.

Коренная причина обычно в последовательности. Большинство расследований сходит с рельсов, потому что кто-то начинает спорить о точности прибора до того, как кто-либо подтвердил, какой именно участок детали не прошёл. Ниже — упорядоченный путь, где каждый шаг опирается на доказательства, которые реально можно получить, поэтому прогресс можно отмечать по ходу.

Сначала определите, с каким типом отказа вы имеете дело

Одно следует решить заранее: возможности оборудования известны. Для применённой здесь интегрированной установки мгновенного измерения точечно-спектральным конфокальным методом точность измерения достигает 2 μm, поэтому расследование не о том, точно ли оборудование, — а о том, какая зона не проходит и что это вызывает.

Потратьте на это пять минут, прежде чем что-либо трогать. Три характера ведут к совершенно разным действиям.

Реальные данные, лежащие в основе этой серии, — это второй характер: зона 001 не прошла шесть раз из шести, а зона 002 прошла шесть из шести, и оба набора показаний сошлись. В такой ситуации направлять усилия на вопрос «точна ли машина» — значит начинать не с того места.

Шаг первый: локализуйте геометрию (не пропускайте его)

Первое, что нужно установить, — какой физический участок покрывает не проходящая зона и что этот участок делает в изделии. Это звучит очевидно и чаще всего пропускается.

Вам нужно знать: точное положение и границу не проходящего участка; сопрягается ли он, уплотняется, склеивается или несёт нагрузку относительно другой компоненты; и передаётся ли его деформация в последующую операцию или в окончательную сборку. От этих ответов зависит решение: доработка, использование в текущем виде до рассмотрения конструкции или отбраковка.

Если схема измерения никогда не фиксировала, какая зона соответствует какому физическому участку, этот шаг затягивается на неопределённый срок. Архивируйте аннотированную карту зон при каждом создании измерительной программы.

Шаг второй: решите, это геометрическое событие или событие временного ряда

Когда положение подтверждено, решите, был ли отказ разовым или он постоянный. Читайте форму данных, а не отдельное значение.

Один момент заслуживает особого внимания в случае пластиков. Релаксация напряжений после литья и поглощение влаги меняют форму уже после того, как деталь покинула форму, поэтому одна и та же деталь в разные дни может дать разные показания. Любое сравнение по партиям поэтому должно фиксировать время, прошедшее с момента литья, иначе само сравнение недействительно.

Шаг третий: ранжируйте предполагаемые причины как проверяемый список

Только после этих двух шагов вы подходите к отнесению причины к процессу. Проходите список по порядку и проверяйте каждый пункт измеримым способом, а не выбирайте один на ощупь.

Процесс литья

Недостаточное давление выдержки или время выдержки дают неравномерную усадку. Неравномерная температура формы заставляет одну сторону затвердеть раньше другой и вызывает направленный прогиб. Положение и количество впусков определяют, где заканчивается фронт потока, а значит и где располагаются слабые зоны. Плохо спроектированное выталкивание прикладывает усилие, пока деталь ещё горячая. Каждый из этих пунктов проверяем: измените один параметр, возьмите выборку снова и запишите, как сместились показания. Результат должен звучать как «изменение этого параметра сдвинуло показание так-то», а не как «процесс плохой».

Конструкция и оснастка

Резкие переходы толщины стенки концентрируют дифференциальную усадку. Большие неподдерживаемые участки провисают под собственным весом при охлаждении. Несимметричная схема рёбер тянет деталь в сторону. Эта группа проверяется иначе — обычно сравнением пространственного характера по гнёздам и партиям. Если одно гнездо устойчиво воспроизводит одну и ту же морфологию деформации, указание становится однозначным.

Последующие операции

Момент затяжки при сборке, усадочная деформация при отверждении клея и то, как детали берут и складывают, — всё это меняет форму уже отлитой детали. Проверка проста: измеряйте после каждой операции и отмечайте, на каком шаге отказ появляется или растёт. Значительная доля «дефектов литья» возникает после литья.

Метрология как таковая (последняя, но не менее важная)

Только когда перечисленное исключено, вы корректируете схему измерения: представляет ли плотность выборки участок, соответствует ли правило аппроксимации техническому требованию, вносит ли поза детали прогиб от собственного веса, упруго ли закрепление искажает деталь и находится ли температура среды в диапазоне, указанном для оборудования.

Температуру хронически недооценивают. POMEAS документирует для серии IMAGE 3 условия эксплуатации 20 +/- 1 C, например. В данных, лежащих в основе этой серии, нет вообще никаких записей температуры и влажности, поэтому мы не можем судить об условиях, которые имели место. Это зафиксировано здесь как ограничение, а не как оговорка.

Шаг четвёртый: зафиксируйте результат в виде пригодного для повторного применения критерия

Когда причина найдена и подтверждена, зафиксируйте её — иначе та же проблема появится в следующем месяце. Зафиксируйте определение и аннотацию каждой зоны; метод и плотность выборки по зоне; правило аппроксимации и базу вердикта; а также момент выборки, например через сколько часов после литья измеряется деталь.

Только после этого данные становятся сопоставимыми по партиям и полезными для мониторинга тренда и предупреждения о процессе. Результат — документ, который может взять любой оператор, а не инженерный файл, живущий на одном ноутбуке.

Дополнительные материалы

Исходные данные кейса рассмотрены в первой статье этой серии; почему расходятся зоны — во второй; сводные показатели вроде доли NG разобраны отдельно, как и превращение данных контроля в решения.

Связанные продукты и примечания по конфигурации

• POMEAS MX Автоматическая измерительная машина машинного зрения - Позволяет применять несколько методов съёма на одной платформе; полезно при проверке отнесения причины разными методами
• POMEAS IMAGE 3 Система мгновенного измерения машинным зрением - Заявленные условия эксплуатации 20 +/- 1 C и влажность 30-80 процентов без конденсации
• Хроматический конфокальный датчик перемещений SFS-D1220 - Базовое расстояние 20 mm при диапазоне +/- 0.6 mm; документирован для измерения ступеней и коробления

Читайте также

• Контроль плоскостности прозрачной пластиковой детали: что на самом деле показывают два набора данных
• Две зоны плоскостности — два противоположных вердикта на одной детали
• Что на самом деле означает плоскостность и с чем её чаще всего путают
• Методы измерения плоскостности в сравнении: плита, координатно-измерительная машина, машинное зрение, конфокальный датчик
• Повторяемость — это не точность: как честно читать размах, сигму и Cpk
• Как выбрать оборудование для контроля плоскостности: метод пяти шагов наоборот
• Точечно-спектральный конфокальный метод для прозрачных пластиков: преимущества, ограничения и четыре ошибки
• Многоточечная или одиночная плоскостность: выбираем способ сбора точек
• Откуда берётся коробление литых деталей
• Превращение данных контроля в решения: четыре ступени обработки

Часто задаваемые вопросы

Означает ли вердикт NG от ПО, что заказчик забраковал деталь?

Нет. Это означает, что показание зоны вышло за верхнюю границу, настроенную в программе в тот момент, — автоматический вердикт по правилу. Приёмка заказчиком обычно включает также допуски на доработку, проверку сборки и рассмотрение отклонений. Эти два понятия не взаимозаменяемы и никогда не должны подменять друг друга во внешних коммуникациях.

Сначала смотреть машину или процесс?

Сначала подтвердите не проходящую геометрию и форму данных, затем процесс, а схему измерения оценивайте последней. Только когда показания разбросаны без закономерности, измерительные факторы переходят в начало очереди. Обратный порядок сжигает много времени на прибор, в то время как причина лежит в оснастке или конструкции.

Может ли деталь измениться после выдержки?

Для пластиков — да. Релаксация напряжений после литья и поглощение влаги со временем меняют форму. Поэтому любое сравнение по партиям должно фиксировать, когда взят образец: иначе то, что выглядит как колебание процесса, может оказаться просто прошедшим временем.

Сколько образцов нужно, прежде чем можно делать выводы?

Это зависит от вопроса. Чтобы решить, выходит ли одна деталь за допуск, достаточно одной. Чтобы описать распределение партии, нужно несколько штук по гнёздам и сменам. Чтобы охарактеризовать воспроизводимость процесса, нужны непрерывные данные по многим партиям в стабильных условиях. Подбирайте объём выборки под вопрос, а не выбирайте число абстрактно.

Почему не ослабить допуск сразу?

Потому что корректировка границ до того, как известна причина, разрушает сопоставимость со всем, что будет измерено впоследствии, и скрывает тренд, который может ухудшаться. Когда причина найдена и устранена, вернитесь к вопросу, разумна ли сама граница, — и задокументируйте, что изменение произошло.

Насколько на самом деле важна температура?

Значимо ли это, зависит от масштаба измерения, коэффициента теплового расширения материала и фактической разницы температур. Оборудование также публикует собственные требования к среде; POMEAS указывает для серии IMAGE 3 20 +/- 1 C. В данных этой серии записей параметров среды нет, поэтому никакого количественного утверждения об условиях в тот момент сделать нельзя — одно из известных ограничений этого набора данных.