快速準(zhǔn)確地測量樹脂成型件毛刺高度的方法

射出成型等樹脂（塑料）成型中，“毛刺”是較具代表性的形狀不良之一。成型機(jī)很難恰到好處地停止，所以當(dāng)大量成型件出現(xiàn)毛刺時，去除毛刺會產(chǎn)生巨大成本。此外，廢棄成型不良品也會大幅降低成品率，令利潤率受到擠壓。因此，必須準(zhǔn)確測量毛刺的形狀和尺寸，盡快查明原因，努力防止再次發(fā)生。
成型件的毛刺呈立體形狀，因此難以準(zhǔn)確測量。下面將從毛刺的基礎(chǔ)知識到解決課題的測量方法進(jìn)行解說。

■何謂樹脂成型件“毛刺”

樹脂（塑料）成型中的“毛刺”是一種成型不良。它是熔化樹脂進(jìn)入模具（雄模和雌模）的合模面（分模線、分割線）間隙、頂針等處，固化后形成的形狀不良。

樹脂成型件的毛刺示意圖

成型件形狀出現(xiàn)非預(yù)期的突起，損害產(chǎn)品外觀，毛刺銳利時還導(dǎo)致人員受傷，因此會造成質(zhì)量下降。此外，若成型件為部件，可能會在組裝工序中產(chǎn)生嵌合性下降等影響。因此，在可修整且成本合適時，有時會用工具實(shí)施毛刺去除作業(yè)。

■樹脂成型件的毛刺去除方法

樹脂（塑料）成型件出現(xiàn)可修整的毛刺時，根據(jù)其數(shù)量進(jìn)行毛刺去除。此外，若從海外工廠接收的成型件存在毛刺，可能會為了不錯過交期而實(shí)施毛刺去除作業(yè)。

?手動去除毛刺

目標(biāo)工件數(shù)量較少時，或者毛刺處于自動設(shè)備難以處理的位置等時，需手動去除毛刺。

·       削除時使用毛刺去除手動工具（修整銼刀、切割刀、刀片、切割輪等）。

·       使用電烙鐵等的熱量熔除熱塑性樹脂的毛刺（毛刺較薄、成型件較厚等情況下）。

·       通過冷凍將毛刺部分脆化后去除（毛刺較薄、成型件較厚等情況下）。

除此之外，考慮到成型材料、成型件和毛刺的性質(zhì)與作業(yè)性等，視條件采用研磨器具、藥劑等各種方法。

?使用裝置去除毛刺

若是形狀復(fù)雜的成型件等，在模具設(shè)計上，有時必須在一定程度上容許特定位置發(fā)生毛刺。在成型件形狀簡單等情況下，使用自動設(shè)備等裝置去除毛刺的操作可能包含在某個工序內(nèi)。

·       噴砂裝置：在裝置內(nèi)使噴砂材料射向成型件，除去毛刺。去除的毛刺由內(nèi)置吸塵器自動收集。

·       超高壓水裝置：用高水壓射向成型件，除去毛刺。常常同時清潔成型件。

·       超聲波切割裝置：將超聲波振動的刀刃接觸毛刺。趁樹脂分子發(fā)熱、熱塑性樹脂軟化時，用微振動的刀刃接觸并除去毛刺，因此不會對成型件造成明顯負(fù)擔(dān)。

其它還有多種多樣的毛刺去除自動裝置。根據(jù)熱塑性樹脂/熱固性樹脂、成型件所使用樹脂的特性以及成型件的尺寸、形狀、耐久性等區(qū)分使用。

?掌握形狀和尺寸對正確去除毛刺十分有效

為了研討毛刺去除方法和正確設(shè)定裝置，首先需要盡可能得到發(fā)生毛刺的相關(guān)信息。盡管毛刺很薄，但仍然具有三維形狀，使用接觸式測量儀難以準(zhǔn)確測量包括高度在內(nèi)的形狀。之后將說明解決毛刺測量中各課題的方法。

■樹脂成型件毛刺發(fā)生原因和應(yīng)對措施

樹脂（塑料）成型件因出現(xiàn)非預(yù)期的毛刺而產(chǎn)生不良品的數(shù)量越多，去除毛刺就越需要花費(fèi)大量工時和成本。因此，將毛刺發(fā)生防患于未然、努力改良工序以防止再次發(fā)生，必然是理想的辦法。
下面將解說射出成型中較具代表性的毛刺發(fā)生原因和應(yīng)對措施示例等。

?射出成型中毛刺發(fā)生原因示例

·       模具緊固壓力低于熔化樹脂的射出壓力。

·       模具（雄模和雌模）的合模面（分模線）精度下降。

·       熔化樹脂的流動性過高（模具溫度過高、熔化樹脂溫度過高等情況）。

·       模具應(yīng)變等導(dǎo)致出現(xiàn)縫隙。

·       射出的熔化樹脂的量、鎖模力、射出壓力的平衡被破壞。

·       模具內(nèi)的投影面積和鎖模力（保壓力）的平衡被破壞。

·       射出成型機(jī)的凹模固定板發(fā)生應(yīng)變或傾斜。

其它也有各種原因?qū)е旅坛霈F(xiàn)。

?射出成型中毛刺應(yīng)對措施示例

·       增加鎖模壓力，或者減小樹脂射出壓力。

·       調(diào)整模具的合模面（分模線），使其緊密配合。

·       用嵌件、焊接等方法修整模具，消除雄模和雌模之間的縫隙。

·       施加適合模具投影面積的保壓壓力，在確認(rèn)與鎖模力的關(guān)系的同時進(jìn)行調(diào)整。

·       模具溫度高于溫控儀設(shè)定時，需一邊測量實(shí)際模具溫度，一邊調(diào)節(jié)溫度設(shè)定。

·       模具澆口部分的樹脂流動較差時，若過度提升樹脂溫度和流動性，樹脂很容易超出分模線，因此需以恰當(dāng)?shù)臉渲瑴囟葹榛鶞?zhǔn)，重新檢查模具澆口部分狀態(tài)并加以改善。

以上應(yīng)對措施均有一定效果。模具和成型機(jī)的精度和鎖模壓力、模具和樹脂的溫度、壓力等互有關(guān)系，綜合性檢查和修整是應(yīng)對措施的關(guān)鍵。

?根據(jù)不良品的毛刺形狀研討應(yīng)對措施

成型件上發(fā)生的毛刺也提示著產(chǎn)生毛刺的原因。除模具的問題位置之外，還可據(jù)此掌握種種信息，譬如，從毛刺的高度和厚度得知分模線的間隙大小和熔化樹脂的流動性，從毛刺的錐度了解到模具發(fā)生應(yīng)變、局部性精度下降等。
因此，通過準(zhǔn)確掌握不良品毛刺發(fā)生位置及其形狀和尺寸，可獲得重要信息，以此進(jìn)行改善，防止再次出現(xiàn)不良。

■毛刺高度、形狀測量的課題

如上所述，準(zhǔn)確測量樹脂（塑料）成型件上發(fā)生毛刺的形狀和尺寸，有助于查明毛刺發(fā)生位置和原因，防止再次發(fā)生，以及掌握毛刺修整的條件。毛刺形狀立體，測量毛刺高度時存在以下測量課題。

?使用形狀輪廓測量儀測量毛刺高度、形狀的課題

使用形狀輪廓測量儀測量毛刺高度存在以下課題。

·       將目標(biāo)物固定于夾具、對樣品實(shí)施水平調(diào)整等作業(yè)十分耗時。而且，為了準(zhǔn)確地實(shí)施水平調(diào)整，必須具備形狀輪廓測量儀的相關(guān)知識和技能。

·       如果深處部分有毛刺，探針的觸針難以到達(dá)測量位置，針的位置稍有偏移，測量值就會產(chǎn)生誤差。

·       目標(biāo)物為圓柱狀時，很難描繪通過最大點(diǎn)的輪廓線。

·       觸針以觸針臂上的支點(diǎn)為中心上下進(jìn)行圓弧運(yùn)動，而觸針前端位置也會沿著X方向移動，因此X軸數(shù)據(jù)會發(fā)生誤差。

?使用顯微鏡測量毛刺高度、形狀的課題

與形狀輪廓測量儀不同，顯微鏡可用“面”來捕捉信息。而且還可以通過載物臺的移動量測量溝槽寬度，以及通過對焦的移動量測量深度方向，然而存在以下課題。

·       將樹脂成型件的毛刺作為目標(biāo)物時，倍率上升會導(dǎo)致視野狹窄，難以掌握整體情況。

·       此外，人員以目測方式實(shí)施測量，測量結(jié)果因人而異。

·       其本身并非測量儀，無法將測量結(jié)果定量化，測量值的可靠性也不能說很高。

■毛刺高度測量的課題解決方法

樹脂（塑料）成型件上產(chǎn)生的毛刺呈立體形狀，若使用以線為單位的測量或者用顯微鏡的肉眼測量，很難做到無偏差的準(zhǔn)確測量。此外，測量需要具備技能，花費(fèi)大量時間和精力，這些也是重大的課題。

為解決這些毛刺高度測量課題，基恩士開發(fā)了3D輪廓測量儀“VR系列”。
以非接觸的方式，以“面”為單位來準(zhǔn)確捕捉目標(biāo)物的3D形狀。此外，最快1秒完成載物臺上目標(biāo)物的3D掃描，高精度地測量三維形狀。因此，測量結(jié)果不會產(chǎn)生偏差，可瞬間實(shí)施定量測量。下面具體介紹這些優(yōu)點(diǎn)。

?優(yōu)點(diǎn)1：最快1秒。用“面”一并取得目標(biāo)物整體的3D形狀。

“VR系列”可一鍵獲得80萬點(diǎn)的“面”數(shù)據(jù)，甚至只需要最快1秒。對于這些密集的數(shù)據(jù)，可憑借直觀操作，在各個位置描繪圓周狀、直線、平行線、垂線等豐富的輪廓線?？蓽?zhǔn)確測量輪廓，所以能夠在調(diào)查毛刺發(fā)生原因等時，迅速取得詳細(xì)數(shù)據(jù)。
此外，測量后不必再次安裝目標(biāo)物，可根據(jù)以往經(jīng)3D掃描后的大范圍數(shù)據(jù)，對其它位置進(jìn)行輪廓測量。

此外，還能用彩色圖表現(xiàn)已取得3D形狀的最大和最小凹凸（高度和深度），因此可在目標(biāo)物整體上簡單易懂地將不良位置可視化。
除此之外，還可對多個目標(biāo)物的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行排列比較，或?qū)⒛繕?biāo)條件統(tǒng)一應(yīng)用至多個數(shù)據(jù)。由此，飛躍性地縮短了工時，提升了業(yè)務(wù)效率。

?優(yōu)點(diǎn)2：輕松實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的毛刺檢測和測量

在毛刺檢測中，常常要求取得“毛刺的最大高度”。毛刺最高的位置因目標(biāo)物個體而異，所以必須取得希望測量范圍內(nèi)的各個數(shù)據(jù)。 “VR系列”可測量300mm×150mm的大范圍，還能利用簡單的操作，快速、準(zhǔn)確地測量毛刺頂點(diǎn)。

將目標(biāo)物放置到載物臺上，通過只需按下按鈕的簡單操作，即可測量3D形狀。根據(jù)目標(biāo)物的特征數(shù)據(jù)自動完成位置補(bǔ)正，因此無需嚴(yán)格的水平調(diào)整和定位。此外，還配備了“Smart Measurement功能”，可判斷目標(biāo)物的大小，并自動設(shè)定測量范圍和移動載物臺，免去了設(shè)定測量長度和Z范圍等麻煩。

通過使用豐富的輔助工具，可直觀地設(shè)定目標(biāo)測量內(nèi)容。
除簡單設(shè)定外，還實(shí)現(xiàn)了新手也能得心應(yīng)手的簡單操作，因此，即使是對測量不熟練的人員，也能在最快1秒內(nèi)準(zhǔn)確完成測量。因此，除研究開發(fā)和模具試驗(yàn)以外，還在量產(chǎn)時的測量和檢測中輕松實(shí)現(xiàn)了測量數(shù)增加和趨勢分析。

■總結(jié)：對難以準(zhǔn)確測量的毛刺高度測量進(jìn)行飛躍性改善和高效化

采用“VR系列”，可通過高速3D掃描，以非接觸的方式迅速、準(zhǔn)確地測量目標(biāo)物的3D形狀。不僅可測量樹脂成型件整體的三維尺寸，甚至是微小毛刺的高度、凹凸形狀測量等困難的測量項(xiàng)目，最快1秒內(nèi)即可完成。
通過引進(jìn)“VR系列”，解決了各類測量課題。

·       利用彩色圖，使大范圍（可達(dá)300mm×150mm）內(nèi)毛刺的最大高度、形狀等整體情況可視化。

·       只要掃描過一次，即可在各個位置測量輪廓、比較多個數(shù)據(jù)等。

·       無需定位等操作，實(shí)現(xiàn)只需在載物臺上放置目標(biāo)物后按下按鈕的簡單操作。避免了配置專人執(zhí)行測量作業(yè)。

·       簡單、快速、高精度地測量3D形狀，因此可在短時間內(nèi)完成多次測量。有助于提升質(zhì)量。

·       消除了人為導(dǎo)致的測量值偏差，實(shí)現(xiàn)定量測量。

另外，還能進(jìn)行簡單分析，例如與CAD數(shù)據(jù)的比較、公差范圍內(nèi)的分布等，因此可在研究開發(fā)、模具試驗(yàn)、投入量產(chǎn)后的抽取檢測、不良發(fā)生時的原因調(diào)查等樹脂成型現(xiàn)場各種場合中有效運(yùn)用。

基恩士 3D輪廓測量儀VR-6000系列

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