模具是現代製造業進行大量生產時不可或缺的零件。不只是以樹脂為原料的射出成型,它在沖壓加工與鑄造等領域也扮演著重要的角色。在此介紹使用數位顯微鏡觀察、量測模具的案例。

使用數位顯微鏡觀察、量測模具

使用模具的優點和缺點

優點
  • 可以快速大量生產相同形狀的產品。
  • 精度高,偏差小。
  • 不需要熟練,任何人都能輕鬆生產。
  • 材料浪費少,加工費用低。
缺點
  • 模具製作需要費用和時間。
  • 模具製作需要較高的技術和知識。

模具的種類

模具大致可以分為「沖模(Die)」和「鑄模(Mold)」。
沖模是「開放型」的模具,即使將模具的上下組合起來也不會密閉。
與此相對,鑄模是「密閉型」的模具,是將金屬、樹脂等注入組合後的模具中成形的模具。

沖模

沖壓模具
用於汽車車體等的模具。沖模中最具代表性的模具。這種沖壓模具可以進一步細分為沖孔模、壓彎模、壓縮模等。
鍛造模具
製造汽車等的驅動零件時使用的模具。成形方法是使用模具敲擊材料使其變形,用於需要強度的零件。 分為加熱材料使其軟化後敲擊的熱鍛和直接在室溫下敲擊的冷鍛。

鑄模

射出成型模具
用於成形塑膠零件的模具。在加熱料筒中加熱塑膠原料,加壓注入模具中並冷卻固化。
壓鑄模具
將鋁、鎂等熔化後加壓注入模具中成形的模具。可以高速、大量生產高精度且鑄件表面狀態良好的鑄件。一般來說,壓鑄(die casting)一詞不僅指鑄造方法,也指成形後的產品。
鑄造模具
將鑄鐵、鋁合金、銅、黃銅等高溫加熱熔化形成的液體注入到模具中成形的模具。 鑄造中使用的模具稱為鑄模,鑄造形成的產品稱為鑄件。
粉末成型模具
透過壓縮固化金屬粉末成形產品的模具。

模具的加工方法

切削加工
使用刀具(工具)切削的加工方法。切削加工主要使用加工中心機。
磨削加工
使用磨削磨石進行研磨的加工方法。使用切削加工難以切削的硬質材料、已淬火的鋼材和超硬合金等也可加工。與切削加工相比,可實現高精度的加工,多用於表面精加工,但另一方面加工(研磨)耗時長。
線切割放電加工
線切割放電加工是使用黃銅絲切割金屬的加工方法。加工時能夠不受金屬硬度的影響,因此可加工淬火後的鋼材、超硬合金等。

使用數位顯微鏡觀察、量測模具的案例

以下介紹使用KEYENCE的4K數位顯微鏡「VHX系列」觀察、量測模具的最新案例。

微針模具的景深合成影像
VH-Z20 100× 環狀照明
沖頭模具的景深合成影像
VH-Z20 100× 環狀照明
模具內壁的觀察

VHX-E20 20×

  • A:無背光
  • B:有背光
螺絲模具的3D影像
ZS-20 50× 環狀照明
成型品的皮紋比較

ZS-200 1500× 同軸落射照明

透過對成型品進行3D量測,可以管理模具的老舊化。

模具刀尖部的3D量測
VH-Z20 200× 環狀照明
模具異常部分的3D量測

ZS-200 500× 同軸落射照明

可以明確確認使用粗糙度儀無法完全捕捉的不良。

模具刻印的3D量測
ZS-200 1000× 同軸落射照明
模具滑動部的觀察
VH-Z20 100× 環狀照明 一般影像

光學陰影效果模式(Optical Shadow Effect Mode)影像

使用光學陰影效果模式,可將細微凹凸可視化。

放電加工後的模具表面觀察
VHX-E20 50× 環狀照明 一般影像

光學陰影效果模式影像

利用光學陰影效果模式,能夠將梨皮紋樣可視化。

光學陰影效果模式 色圖影像