當(dāng)前模具汽車面臨的重要問題就是效率和質(zhì)量，由于市場新車型推出速度的加快，汽車模具企業(yè)不僅僅是要生產(chǎn)模具，產(chǎn)能要求也成為現(xiàn)階段汽車覆蓋件模具企業(yè)凸顯的矛盾，解決這些矛盾的關(guān)鍵是技術(shù)、技術(shù)創(chuàng)新和觀念創(chuàng)新。

　　我公司針對模具設(shè)計制造方面存在的這些問題和用戶需求進(jìn)行了大量的研究工作，積累了豐富的實際應(yīng)用經(jīng)驗，可以幫助模具行業(yè)用戶解決實際問題。

　　鑄件毛坯掃描提高編程的安全性和加工效率

　　在鑄件毛坯掃描中，技術(shù)需求對軟件提出了更高的要求：對掃描或照相點云的對齊、余量分布調(diào)整以及缺陷分析等;編程過程需要對刀具刀桿和夾持分別設(shè)置不同的碰撞余量，根據(jù)余量大小的速度優(yōu)化，確保刀具和設(shè)備在鑄件毛坯余量不均的情況下高效加工，同時保障設(shè)備和刀具等的安全;軟件可以做到5軸加工的碰撞干涉檢查。以下是使用COPYCAD進(jìn)行的實際零件應(yīng)用，從數(shù)據(jù)采集和大型鑄造模型的逆向毛坯處理僅需2h左右即可完成。

　　首先通過照相設(shè)備或手持?jǐn)?shù)據(jù)采集設(shè)備采集點云數(shù)據(jù)，然后把大量的點云數(shù)據(jù)輸入到COPYCAD產(chǎn)品模塊，該模塊可以在大約15min內(nèi)處理200萬點數(shù)據(jù)，快速完成毛坯逆向工作(見圖1)。

　　圖1 從掃描點云到數(shù)字化毛坯

　　然后把在自由狀態(tài)下采集的數(shù)據(jù)通過點云自動對齊模塊進(jìn)行自適應(yīng)對齊，以匹配數(shù)控編程坐標(biāo)系，并進(jìn)行毛坯和實際加工模型的余量分配狀況分析，以及刀具加工過程中和毛坯之間的碰撞關(guān)系進(jìn)行分析，能夠有效地提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率和降低刀具成本，并避免可能產(chǎn)生的設(shè)備碰撞事故，有利于高效產(chǎn)能的實現(xiàn)。

　　了解余量狀況信息后，我們需要使用這些條件進(jìn)行實際加工過程的速度優(yōu)化。DELCAM PowerMILL能夠根據(jù)余量大小進(jìn)行碰撞避讓及自動優(yōu)化切削速度，基于DELCAM PowerMILL余量模型碰撞干涉功能，確保無人職守加工能夠順利進(jìn)行(見圖2)。

　　圖2 基于DELCAM的余量模型碰撞干涉功能，確保無人職守加工

　　精加工模面掃描和在機檢測的數(shù)字化研合

　　通過照相或掃描手段獲取模具制模的成形數(shù)據(jù)，根據(jù)點云數(shù)據(jù)和理論CAD模型進(jìn)行“條件”對比，獲取偏差數(shù)據(jù)。這一過程不需要實際的沖壓、研合，通過數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行分析和處理。結(jié)合DELCAM的數(shù)控機床在線質(zhì)量控制系統(tǒng)(DELCAM OMV)，或者也可以使用DELCAM PowerINSPECT進(jìn)行數(shù)字化研合，而不需購買極其昂貴的數(shù)字化研合系統(tǒng)，就能在DELCAM測量分析系統(tǒng)中完成模型對齊和公差分析。具體步驟如下：

　　1.讀入CAD模型，然后讀入任何格式的點數(shù)據(jù)模型(照相、掃描、硬測頭等)，軟件同時處理大量點云。

　　2.通過一鍵自動對齊自適應(yīng)最佳擬合理論CAD模型和模具掃描點云，并可采用汽車行業(yè)的RPS功能進(jìn)行調(diào)整。

　　3.全局分析模具點云和CAD模型誤差，根據(jù)五色點云充分分析誤差狀況，提供相關(guān)數(shù)據(jù)給數(shù)控加工、工藝人員、鉗工裝配人員，快速確定進(jìn)一步的工藝方案，同時可以通過虛擬手段預(yù)知沖壓模具研合情況，為大幅度減少試模周期具備積極意義，圖3所示為多種誤差分析和表達(dá)方式。

　　圖3 多種誤差分析和表達(dá)方式

　　4.“在機檢測”(OMV)解決方案是一種在數(shù)控加工機床上使用的、用于自動化測量自由曲面和幾何體的離線編程軟件系統(tǒng)。采用在機檢測，制造企業(yè)用戶可方便地在初加工、半精加工等階段就很好地控制產(chǎn)品精度，在加工過程中，當(dāng)零件沒有被從數(shù)控機床上卸下之前，做出制造過程中是否繼續(xù)、是否返工等的“英明”決定。通過在加工的每一個階段監(jiān)測被加工零件的質(zhì)量，從而可節(jié)省大量的加工時間。它能夠盡早地發(fā)現(xiàn)加工中出現(xiàn)的任何誤差，并盡快地將其修正，從而極大地降低成本。該系統(tǒng)可以輸出多種形式的和理論CAD模型對比的數(shù)據(jù)報告，針對研合檢測配合面即可。

　　制件高效測量和分析自動化

　　1.根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)或者仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取覆蓋件彈性變形趨勢線，在模具制造之前根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)對零件可能的變化趨勢進(jìn)行“矯枉過正”，等模具制造完成壓件彈性回變后達(dá)到設(shè)計要求，此方式的幾何調(diào)整可以采用DELCAM PowerSHAPE的模仿變形功能，定義影響區(qū)域，給定變形條件而進(jìn)行幾何調(diào)整(見圖4)。

　　圖4 基于仿真系統(tǒng)彈性回變幾何調(diào)整功能

　　DELCAM PowerSHAPE不具備彈性回變的分析功能，能夠根據(jù)其他仿真軟件數(shù)據(jù)或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行給定變形條件。

　　2.該功能同時也可以使用在工藝補充調(diào)整，及在進(jìn)行沖壓仿真時快速修改工藝而進(jìn)行分析，避免重復(fù)造型。如圖5所示，修改深色線區(qū)域的拔模角度，傳統(tǒng)模式一定是通過重新造型完成，大量耗費時間，而采用全局模仿變形功能，可以瞬間快速完成。

　　圖5 要修改沿深色線區(qū)域的拔模角度

　　3.對通過沖壓分析后發(fā)現(xiàn)的缺陷區(qū)域進(jìn)行快速模型工藝處理，無須重新造型，僅需返回工藝設(shè)計人員或部門，通過模仿變形功能對工件進(jìn)行快速修改，然后再分析，過程可以多次反復(fù)，此工具可以快速處理問題區(qū)域工藝缺陷，快速調(diào)整模型。

　　精加工模面掃描到二次數(shù)控加工

　　使用PowerSHAPE的模仿變形功能可根據(jù)掃描數(shù)據(jù)和CAD模型對比分析出變形曲線進(jìn)行模仿變形，然后進(jìn)行二次數(shù)控加工，具體實施難度可能會比較大，從而增加制模周期。此方法產(chǎn)生的原因主要是當(dāng)前在分析領(lǐng)域不能很好地解決覆蓋件制件翹區(qū)變形的分析，往往需要根據(jù)企業(yè)長期積累的經(jīng)驗進(jìn)行處理。

　　參數(shù)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、一鍵式結(jié)構(gòu)面編程

　　這個過程通常要耗費很多的時間。為了實現(xiàn)快速工藝補充和標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計，PowerSHAPE開發(fā)了專業(yè)的覆蓋件模具設(shè)計模塊。這款軟件容易掌握應(yīng)用技巧，只需大約3～5天的培訓(xùn)，操作人員即可承擔(dān)模具設(shè)計和快速工藝補充等工作。這不僅使得工藝補充和模具標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計可以在一天內(nèi)完成，同時也使得無紙化制造成為可能。

　　無人化高效加工

　　數(shù)控加工車間無人職守加工，是業(yè)界所追求的一個較高層次階段，一汽模具公司在兩年前基于PowerMILL就已實施完成覆蓋件數(shù)控加工車間的無人職守加工、刀具壽命管理以及數(shù)控編程安全規(guī)范等。基于編程規(guī)范的建立，實現(xiàn)基于PowerMILL平臺的汽車覆蓋件制造知識庫積累，最大限度地減少了人為錯誤。無人化數(shù)控加工，DELCAM PowerMILL有其優(yōu)勢，同時也是DELCAM公司的旗艦產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)過這些年的發(fā)展，又有很大的提高，并且專注在CAM領(lǐng)域發(fā)展，同時在覆蓋件模具設(shè)計領(lǐng)域有一定的專長。

　　多線程技術(shù)和后臺運算技術(shù)

　　汽車模具企業(yè)注重效率和成本，新版本的PowerMILL10.0能夠與新的計算機技術(shù)有更好地結(jié)合，采用多線程計算、多CPU并支持后臺運算，更加有效地提高了編程效率和加工效率，在汽車覆蓋件、內(nèi)飾件等大型模具產(chǎn)品設(shè)計制造領(lǐng)域有很強的優(yōu)勢(見圖6)。

　　圖6 支持更大內(nèi)存、系統(tǒng)后臺運算及系統(tǒng)管理

　　假如采用一個不具備多線程和后臺運算的傳統(tǒng)軟件，編程人員一天8h內(nèi)可以生成5.5h的刀具路徑，時間包括思考、實驗和后處理。如果計算機具備多線程計算能力，那么當(dāng)計算機計算的同時，編程人員仍然可以進(jìn)行工作，多線程可以保證更快的計算速度和更高精度的計算。這種計算機能力的提升，軟件可以在安全性、刀具路徑優(yōu)化方面做的更加優(yōu)秀，優(yōu)化的路徑結(jié)合機床運動性能，最大限度地減少速度損失，可以讓數(shù)控機床的加工效率提高15%以上。

　　結(jié)語

　　綜合上述，在汽車模具發(fā)展的不同階段，采用更先進(jìn)的技術(shù)有效提高產(chǎn)能，解決企業(yè)發(fā)展到一定程度的瓶頸問題顯得至關(guān)重要。同時在覆蓋件模具制造行業(yè)砍掉落后產(chǎn)能，考察和采用能夠提高數(shù)控加工效率和質(zhì)量的新技術(shù)，也是企業(yè)遲早要做的事情。