拉延加工件的厚度测量方法
拉延加工是制造金属材料的杯子、盒子、厨房水槽等产品的冲压加工法。该加工被称为冲压加工中难度极高的加工方法，在加工期间由于应力和摩擦等，容易发生厚度误差、破裂等不良。因此，在加工后必须测量工件厚度，检查破裂、褶皱等缺陷。
因此，下面将说明拉延加工的主要类型以及拉延加工件的缺陷类型等。此外，还介绍接触式测量方法存﷽在的课题🌞及解决方案。
何谓拉延加工
拉延加工是将金属板成型的冲压加工的一种，成型产品由1块板材（坯料）制成，呈无接缝、带底的容器状。
用凹模和压边圈夹住坯料，并将被称为“冲压模”的模具压入，形成杯状或盒状。此时，压入深度超过冲压模半径的加工称为“深拉延”，由于坯料的材质和厚度等无法一次性压入进行加工时，分数次压入。
与需要切削、敲击等♋加工的切削加工和锻造加工等相比，拉延加工具有耗꧃费工时少、可制作形状复杂的产品等优点。
- A
- 冲压模
- B
- 压边圈（按压褶皱）
- C
- 坯料
- D
- 凹模
拉延加工机的加压方式
拉延加工机大致可分为机械冲压机和液压冲压机两类。机械冲压机是将电机的旋转力机械性地传导至冲压模，从而施加压力的冲压机。液压冲压机是利用液压使冲压模滑动，从而施加压力的冲压机。
机械冲压机加工速度快，易于维护。不过，冲压模的可移动量固定，而且无法调节加压，因此不适合用于深拉延加工。而液压冲压机可调节加压，与机械冲压机相比，不仅拥有更长的冲程，还容易调节加工速度。同时具有不会发生过载等特点。然而，为了调节液压以及防止发生液压泄漏等，必须定期维护。
拉延加工大多使用机械冲压机实施加工，机械冲压机无法完成的拉延加🦹工再由液压冲压机实施。近年来，由于实现了高精度加压调节，人们开发出配备了可自由运动的伺服电机的冲压🦩机。
拉延加工的类型
拉延加工有圆柱拉延、方柱拉延、异形拉延等加工方法，另外🐷还有用于加工复杂形状的拉延加工。下面꧅将说明代表性的3种加工方法。
圆柱拉延
圆柱拉延是指将坯料成型为圆柱状的加工。这是基本的拉延加工，成型件呈杯子或碗状。
方柱拉延
方柱拉延加工是指将坯料成型为方柱状的加工。成型𝔍件呈矩形容器或盒子的形状。成型件的角部分容易产生裂纹和褶皱。
异形拉延
异形拉延加工是指成型为复杂形状的拉延加工。非圆柱和方柱形的燃料箱、罩盖、用于提升面强度的肋材等𝄹，也可通过异形拉延加工成型。
拉延加工的不良
下面将说明冲压加工中发生不良的类型和现象。冲压加工的不良有多种类型，此处ꦬ将集中说明下图所示的代表性不良。
- A
- 破裂
- B
- 边缘褶皱
- C
- 褶皱、冲击线
- D
- 拉模
- E
- 回弹
破裂
坯料在成型后会硬化和脆性化。脆性化的部分会产生残留应力以及拉伸和压缩的不平衡，发生破裂。
- 破壁：
- 属于壁裂不良现象的一种。它是指在对薄板实施深拉延加工时，在角的立壁上发生的壁裂断裂。
- 漏底：
- 力集中在冲压模的R部，使接触面积小的部分发生开裂的现象。
- 边缘破裂：
- 由于凹模肩部的变形阻力超过坯料屈服点发生的破裂。
- 主体破裂：
- 在锥形拉延加工和半球形拉延加工中，固定坯料的力过强时发生。
- 放置破裂：
- 加工后经数日发生的破裂。材料因加工而硬化且脆性增大的部分受到残留应力的作用时发生。坯料上的小裂纹也是原因之一，常见于不锈钢和黄铜的加工。
褶皱
成型时对坯料产生的拉伸力和压缩力导致的不良。
- 口边褶皱、侧壁褶皱：
- 口边褶皱是发生在凹模R部的褶皱。侧壁褶皱是在凹模R部下方到侧壁的区域内发生的褶皱。这两种不良在拉延的间隙过大时发生。
- 主体褶皱：
- 在锥形拉延和半球形拉延中发生的不良。在凹模R部和冲压模R部存在坯料固定未起作用的部分时发生。
- 边缘褶皱：
- 边缘部发生的不良。坯料固定不充分时发生。
冲击线
在成型初期阶段用压边圈固定的坯料上承受张力，从而在模具R部发生的板厚度减小的损伤。
拉模
在凹模与材料间，加工油的油膜破裂，使凹模、冲压模接触坯料，由此产生的🗹深度损伤。拉模在流动方向上呈线状发生，随着加工的进行而变得明显。
回弹
回弹是指成型件内部存在的残留应力导致成型✅后的工件略微恢复原来形状的现象。发生回弹时，会出现以下不良。
- 角度变化：
- 由于板厚度方向的应力差，导致弯曲部分的角度发生变化的不良。
- 壁面翘曲：
- 纵向应力差引起壁面翘曲的不良。
- 扭曲：
- 由于板厚度方向的应力差以及面内方向的应力引起整体扭曲的不良。
- 棱线翘曲：
- 由于板厚度方向的应力差，导致弯曲棱线翘曲的不良。
拉延加工的厚度测量课题
确认拉延加工件的厚度已获得期望尺寸（公差范围内）和形状是非常重要的。特别是整体壁厚以及凹陷处的最小厚度，这两点会影响到产品强度，因此要求高精度、定量的3D形状测量。
使用三坐标测量仪、游标卡尺等测量，但是存在用三坐标测量仪准确完成测量的难度很高、用游标卡尺测量会因为不同的测量人员而产生偏差等各种课题𓃲。
使用三坐标测量仪进行测量的课题
一般来说，如要使用三坐标测量仪测量拉延加工件的厚度，必须使探头前端的接触件接触目标物上想要测量部位的两面。
此时，需要将接触件准确地接触指定测量点。此外，若测量范围较大，可通过增加测量点来取得更多位置的测量值，从而提升测量精度。
但是在测量拉延加工件厚度时会存在以下课题。
- 为掌握整体厚度和最小厚度，必须测量很多点，所以需要花费一定时间，而且难以掌握整体的详细形状。
- 很难完成CAD数据与测量目标物的比对，需要输入设计值、公差，在进行CAD比较时费时费力。
- 在良品判定方面，只能针对测量结果（公差）判断是否为良品，难以通过形状比较来确定良品和不良品的差分。
使用游标卡尺、千分尺进行测量的课题
利用游标卡尺、千分尺等手动工具，可以非常轻松地测量。但是存在发生测量误差、测量值有偏差等诸多因素。
使用手动工具时，手按住测量位置的力（测量力）、测量位置偏差等各种度的把握因人而异。这会🌄造成测量值发生偏差，难以实现定量测量。若待检测的面积很大，必须测量很多点，相当耗时，而且在某些情况下，还需切断样品。ܫ当形状十分复杂时，甚至测量本身都无法完成。
拉延加工的冲压加工件的测量课题解决方法
如果重新审视使用的测量仪所存在的课题，可发现某个共同点。那就是，对于立体的目标物和测量位置，总是在以点或线接触的同时进行测量。
为解决此类测量课题，黄金城开发了高精度三维扫描测量仪“VL系列”。以非接触的方式，以面为单位来准确捕捉目标物的3D形状。快速完成载物台上目标物的3D扫描，高精度地测量三维形状。因此，测量结果不会产生偏差，可简单、定量地实施测量。具体优点如下。
优点1：厚度测量简单
可自动计算指定部位的厚𓄧度，并用颜色显示差分。通过3色显示画面设定阈值，可在检测时判断OK/NG，以及比较良品和不良品的形状。此外，通过渐变显示画面，在试制时与设计数据相比较，可分析厚度趋势，便于🔥对板厚度减小和厚度分布进行分析。
优点2：以面为单位扫描3D形状。无需切断，厚度一目了然
当使用三坐标测量仪和游标卡尺测量异形拉延加工后的、形状复杂的工件时，必须测量很多点，非常耗费时间。此外，因为是以点为单位测量，所以要测量3D形状尤为困难。
采用“VL系列”，只需将目标物放置到载物台上进行扫描即可。采用非接触方式以及无需定位，实现了以面为单位捕捉目标物整体的3D形状。可显示目标物整体以及测量各个部位的轮廓，所以能够将形状不良的部位及其详细数值等可视化，便于测量人员掌握情况。
而且，采ꦏ用“VL系列”，还能在比较3D-CAD数据和已取得数据的状态下测量截面，不必切断工件。可以根据获得的3D数据，用颜色实现厚度状态的可视化。可采用非接触方式轻松完成厚度测量。通过观察切断部位轮廓的偏移，可及早发现回弹等缺陷，并采取加压调节等措施。
优点3：通过颜色显示与3D-CAD数据的差分
可将设计的3D-CAD数据和获得的数据进行比对，并用颜色显示差分，从而针对工件设计实现完成效果的可视化。如此，产品形状分析所耗费的工时便能得到大幅削减。
此外，还能根据可沿着各个方向旋转的3D数据指定要测量的方向，实施二维测量。这样不仅仅可以测量边缘形状，而且还可以执行只ꦚ凭二维信息难以进行的测量，例如二维投影立体形状的测量以及根据基准进行的高度测量等。
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总结：对拉延加工件的厚度测量进行飞跃性改善和高效化
采用“VL系列”，可通过高速3D扫描，以非接触的方式迅速、准确地测量拉延加工件的3D形状。
- 无需定位。将目标物放置到载物台上，通过只需一键的简单操作，即可完成测量。
- 因为是以面为单位来捕捉，所以可掌握目标物整体上有缺陷的位置，并对各个位置进行轮廓测量。
- 还可完成3D-CAD数据与取得数据的比较测量，以及根据3D数据实施二维测量。
- 可用彩色图显示3D形状。可将一目了然的数据进行共享，顺利采取冲压缺陷的应对措施。
- 可为多个测量数据统一进行平面度公差等设定。此外，还可判断OK/NG品，共享取得数据并快速分析NG品。
从拉延加工的厚度测量到不良分析及不良应对措施，“VL系列”飞跃性地提升了拉延加工件必要工作的效率。
