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        泰琛測試技術(上海)有限公司
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        研制階段

        研制階段—逆向工程輔助設計(基于工業CT的產品逆向設計技術)


        逆向工程技術是在無圖紙或CAD數據模型的情況下,利用CT技術對現有的實物原型進行數據測量,對測量后數據進行修補、擬合、CAD模型重構、分析、改進設計并實現新產品開發的一種工程手段。

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        從CT數據中提取表面信息,以STL格式生成表面數據文件,該文件可以導入到相應的CAD軟件進行處理。通過表面提取和三維重建技術,可應用于復雜零件的逆向工程技術??捎糜冢?/span>


        1.零件仿制、快速原型制造;

        2.導入CAD/CAM軟件用于后續改良設計。

         

           逆向工程技術通過實物和設計數據的對比,不僅可以檢測是否符合設計要求,還可以輔助設計、改良設計或仿制。

        (從實物--獲得STL點云--導入到CAD模型)

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        研制階段—3D打印輔助設計驗證

         3D打印是一種快速成型技術,可以在獲得CAD數據或STL點云數據的條件下較傳統制造更快的獲得樣品,由于其成本和生產模式而無法實現量產。

          為提高效率,實現3D打印技術的量產,工業CT技術應用主要有:

          1、輔助制造:利用基于工業CT的產品逆向設計技術獲得3維數據可直接導入3D打印設備完成制造;

          2、成品檢測:對驗收所有符合設計標準的復雜樣件的內部缺陷和內外部所有尺寸的測量。

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        研制階段—輕量化材料檢測


        CT檢測技術在汽車輕量化過程中對于材料檢測有其獨特的優勢和創新之處。CT應用對于工件結構尺寸和工件內部缺陷的檢測是其他試驗方式無法替代的,其中CT檢測對尺寸測量可以完成內部和其他檢測方式探頭不可達區域,對內部缺陷測量可以對特定標準缺陷完成定性定量且三維直觀顯示。

          尤其是對于新材料的應用:檢測復合材料內部的纖維、連續纖維和纖維走向等內部因素;  其他合成材料:檢測個材料的粘結狀態、焊接狀態等影響因素。

        多種材料的粘結

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        復合材料纖維走向的CT檢測分析

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        部件生產階段

        部件生產階段—模具開發和生產工藝控制



          在鑄造過程中,由于鑄造設備的工藝參數、調控或者模具機構、設計不合理,壓鑄過程的溫度或合金原料的成分不合理,常常在鑄件內部會出現縮孔、縮松、針孔、夾雜等鑄造缺陷,故工件的成品率降低。



        模具開發輔助

        其中模具設計的不夠合理,結構不夠合理,澆冒口設計不夠合理或尺寸不精確、澆注系統設計的不合理,頂桿布局不合理、冷卻系統設計不合理等原因都會在鑄造的過程中產生如縮孔、縮松等缺陷。

        生產工藝控制控制輔助

        生產工藝:如澆注溫度、溶化工藝不合理,型腔內部結構不合理、加工余量不足或者澆注參數不合理等原因都會產生針孔、夾雜等缺陷。


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        部件生產階段—工業CT檢測技術


        鑄造缺陷因其位置分布在鑄件內部,且形狀大小不一,所以采用常規的檢測方法都無法對缺陷進行定性、定位和定量的分析。而CT掃描后可進行三維顯示,可直觀對缺陷進行分析。


        CT檢測技術的應用

          通過對缺陷的位置、形狀和尺寸大小的檢測分析,可以改善壓鑄模具結構設計,壓鑄機工藝參數調整以及壓鑄溫度控制。

          注:如縮孔、縮松缺陷產生的原因一般為冒口補縮作用差、爐料含氣量太多、澆注溫度過高、澆注速度等原因產生的;針孔產生的原因一般為鋁液在凝固過中析出的氣體所致,還有可能是微觀縮松。夾雜產生的原因主要為熔煉或澆注過程中的氧化夾雜,或者是型腔內有異物。

        連續的貫穿性氣孔 

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        密集性針孔 

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        部件生產階段—成品、配件品質控制檢測

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        檢測標準


        隨著汽車行業質量品控的加強,相關的檢測標準也越來越完備;不管是來自客戶、供應商還是企業本身的標準要求,都對成品、配件的品控提出了更高的要求。

        如VDG P201(德國鑄造協會)、PV6093/6097、VW50093/50097等國際標準、相關國家標準(如GBT 9438-2013 鋁合金鑄件)以及相關企業標準(如:QJ530410-2010鋁合金壓鑄件檢驗要求-上海汽車變速器有限公司)等



        孔隙率分析(VW50093/50097):

        指的是在工件切片內任意位置氣孔面積占材質面積的比率,其數據大小間接反映了工件質量的好壞。

        CT檢測技術可通過掃描后使用VG軟件可實現在任意方向的孔隙率分析,且非常直觀。

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        該樣件為鋅基合金件,按照VW50097D10的標準進行判定,圖示顯示孔隙率為10.12%,故不合格。


        該樣件為鋁基合金件,按照VW50097D5的標準進行判定,圖示顯示孔隙率為3.05%,故合格。

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        尺寸測量:

        CT檢測技術可以按照零件設計要求,在產品任意圖紙截面上完成對CT數據2維或3維圖像結構尺寸測量,僅需一次掃描即獲得零件全部內外結構尺寸。尤其適合內腔結構復雜的鑄件,是傳統的三坐標測量方法根本無法實現。








        如圖,尺寸測量包括了全部的測量功能,如幾何尺寸和公差(根據DIN EN ISO 1101);在CT數據集上直接進行2D和3D尺寸測量;幾何特征如點、線、面、圓柱、圓錐和圓球均可被直接擬合到CT數據,而不必將CT數據轉換為點云或STL格式。

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        壁厚分析:


        在鑄造設計到成品加工過程中,工件的壁厚會因為在一些如彎角位、深凹位的位置出現偏差,而導致壁厚不一,就可能在使用過程中由于應力不平均而導致損壞。

        CT檢測技術直接在CT數據上自動定位面積不足或壁厚過厚或過薄區域,用于鑄造工藝分析及鑄造模具的修正和工件輔助設計。

        圖片28.png    圖片29.png

        通過設置各種參數規定公差,例如厚度(最大、最小、平均值和偏差),可實現可視化分析。


        實際與模型比對分析:

        通過CT三維掃描、重建、獲得點云數據(數字3D模型),并把設計模型(CAD)導入VG軟件,就可實現對照分析。
















        如圖為“鑄造原料減少”或者“測芯偏出”造成比對結果不一致,通過分析不僅可以判定樣件的質量,也可以對模具設計改進有一定的幫助。

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        部件生產階段—焊接、新材料涂膠工藝品質控制檢測


        汽車車身是由薄板沖壓件焊接而成的空間殼體,一遍普通轎車車身有300~500個薄板沖壓件而成,焊點數多達3000-6000個。









        其要求的焊接精度非常高,但往往由于焊接設備、焊接工藝或者焊接人員技術等原因造成焊偏、氣孔、焊縫堆積、焊縫凹陷、點焊順序不一致造成焊接質量的不合格。








        由于其非常細微,常規的檢測方法無法對高精度焊接缺陷的質量進行評估。

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        失效分析—問題部件失效原因分析輔助


        失效概念:

        簡單來說汽車零部件失去原設計所規定的功能就可以稱之為失效。

        失效不僅是指完全喪失原定功能,還包括功能降低和嚴重損傷或隱患、繼續使用會失去可靠性及安全性的零部件。


        失效類型:

        分析失效原因重要內容之一就是分析失效模式和失效機理。失效模式是失效件的宏觀特征,而失效機理則是導致零部件失效的物理、化學或機械的變化原因,并依零件的種類、使用環境而異。

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        汽車零部件按失效模式分類


        失效基本原因:




        引起零件是小的原因很多,主要可分為工作條件(包括零件的受力狀況和工作環境)、設計制造(設計不合理、選材不當、制造工藝不當等)以及使用與維修等三個方面。 





        但往往在實際生產中失效的原因、失效分析的流程以及使用的技術手段都是極其復雜的。



        我們可以采用工業CT檢測技術,并在分析過程中與相關技術/質量工程師溝通制造工藝、材料等信息,可以對問題部件失效原因進行輔助分析。

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        案例:

        某品牌汽車發動機部件漏油故障工業CT檢測分析


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        通過CT檢測分析,發現在圖示位置出現了大量的氣孔和大面積的疏松,并有連貫的趨勢,在受壓的情況是有很大可能造成漏油。

        作為輔助分析手段,CT檢測技術可以對失效原因進行初步的評估,為失效分析的準確判定減少了很大的工作量。


        失效分析—裝配度檢測


        使用CT技術可以高效精確地呈現裝配件內部組成及其裝配關系,便于視覺直觀分析各部件內部結構以及裝配間隙公差等。





        CT檢測技術不僅適合工件出廠前的裝配度檢測,還可以作為工件失效分析初步階段的檢測方法。在保證失效原因不破壞的情況下進行初步判定,結合相關技術指導可對失效進行判定或者輔助判定。

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        對于復雜結構裝配件,一次CT掃描可以完成DR初檢、任意切片檢查、三維內部結構重現等,最大限度確保檢測結果的可靠性。


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        行業應用:汽車鑄件、航空航天 

        檢測服務:三維重建、結構研究及逆向工程技術

        服務應用:工件輔助設計 



        表面提?。簭腃T數據中提取表面信息,以STL格式生成表面數據文件,該文件可以導入到相應的CAD軟件進行處理。


        通過表面提取和三維重建技術,可應用于復雜零件的逆向工程技術(從實物--獲得STL點云--導入到CAD模型):

        1、零件仿制、快速原型制造;

        2、導入CAD/CAM軟件用于后續改良設計。

        逆向工程技術通過實物和設計數據的對比,不僅可以檢測是否符合設計要求,還可以輔助設計、改良設計或仿制。



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