汽车外覆盖件模具的设计与制造

关键词：

铸件毛坯扫描、精加工模面扫描、无人化加工、PowerMILL、COPYCAD、TOOLMAKER、在机检测（OMV)、PowerSHAPE、模仿变形、冲压仿真时快速修改、参数化模具结构设计

汽车工业在中国迅猛发展，带动模具产业发展，现在为止，没有专业模具厂的汽车主机厂已经很少，但在汽车质量要求和新车推出周期的要求逐步提高，过去为能做模具而搭造的模具企业，效率和质量要求提到了重要的地位，不仅仅是需要能造出来模具，产能要求是现阶段汽车覆盖件模具企业凸现的矛盾，解决这些矛盾的关键是技术、技术创新、观念创新，本文从现阶段该行业在模具设计制造方面关注的问题和大家进行探讨，内容包括：铸件毛坯扫描——提高编程的安全性和加工高效、精加工模面扫描——数字化研合、制件扫描——制件测量的高效和分析自动化、精加工模面扫描——二次数控加工、参数化模具结构设计、一键式结构面编程、无人化加工——提高加工效率，新的计算机技术在CAM软件编程中的应用——多线程大模型编程计算能力、后台运算能力，以及经验数据积累等进行一些分析和探讨：

一、铸件毛坯扫描——提高编程的安全性和加工高效


此技术需求包含以下几个方面，对软件提出以下几点要求，首先是对扫描或照相点云的对齐、余量分布调整、缺陷分析、编程过程需要刀具刀杆和夹持分别设置不同的碰撞余量、根据余量大小的速度优化，确保刀具和设备在余量不均的情况下高效加工，同时保障设备和刀具等的安全，对于碰撞也要求软件可以做到5轴的碰撞干涉检查，以下是使用COPYCAD进行的实际零件应用， 从数据采集和大型铸造模型的逆向毛坯处理仅仅2小时左右即可完成。覆盖件模具高效自动化生产工艺必须对这些因素做到可控，方法如下：

1、首先通过照相设备或手持数据采集设备采集点云数据，然后把大量的点云数据输入到COPYCAD产品模块，该模块可以在大约15分钟内处理200万点数据，快速完成毛坯逆向工作。

2、然后需要把在自由状态下采集的数据通过点云自动对齐模块进行自适应对齐，以匹配数控编程坐标系，并进行毛坯和实际加工模型的余量分配状况进行分析，刀具加工过程中和毛坯之间的碰撞关系进行分析，能够有效地提高设备的运转效率和降低刀具成本，并避免可能产生的设备碰撞事故，有利于高效产能的实现。







3、以上几步让我们知道余量状况信息，下面我们需要使用这些条件进行实际加工过程的速度优化等，该功能DELCAM PowerMILL能够提供根据余量大小进行碰撞避让及根据余量大小自动优化切削速度，基于DELCAM PowerMILL余量模型碰撞干涉功能，确保无人职守加工能够实现。







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二、精加工模面扫描和在机检测——数字化研合


通过照相或扫描手段获取模具制模的成型数据，根据点云数据和理论CAD模型进行“条件”对比，获取偏差数据，不通过实际的冲压、研合，而是通过数字手段进行分析和进一步处理，结合DELCAM产品可以考虑基于数控机床的数控机床在线质量控制系统进行在机检测（DELCAM OMV），另外也也可以使用DELCAM PowerINSPECT同时使用天汽模具已购买的便携式测量臂线激光扫描在数据进行数字化研合（可协助天汽模具测试），避免购买极其昂贵的数字化研合系统，同时也是一种尝试。在DELCAM 测量分析系统中完成模型对齐和公差分析：



1、读入CAD模型，然后读入任何格式的点数据模型（照相、扫描、硬测头等），软件同时处理大量点云。

1、读入CAD模型，然后读入任何格式的点数据模型（照相、扫描、硬测头等），软件同时处理大量点云。

  

2、通过一键自动对齐自适应最佳拟合理论CAD模型和模具扫描点云，并可采用汽车行业的RPS功能进行调整。

3、全局分析模具点云和CAD模型误差分析，根据五色点云充分分析误差状况，提供相关数据为数控加工、工艺人员、钳工装配人，快速确定进一步的工艺方案，同时可以通过虚拟手段预知冲压模具研合情况，完全避免只有上压机，进行零件冲压和对碰才能知道模具状况的传统手段，实际生产中有非常实际的意义，数字化研合在国内外有众多的汽车模具企业被不同程度的采用，为大幅度减少试模周期具备积极意义。如下图所示的多种误差分析和表达方式。

1、读入CAD模型，然后读入任何格式的点数据模型（照相、扫描、硬测头等），软件同时处理大量点云。

  

2、通过一键自动对齐自适应最佳拟合理论CAD模型和模具扫描点云，并可采用汽车行业的RPS功能进行调整。

3、全局分析模具点云和CAD模型误差分析，根据五色点云充分分析误差状况，提供相关数据为数控加工、工艺人员、钳工装配人，快速确定进一步的工艺方案，同时可以通过虚拟手段预知冲压模具研合情况，完全避免只有上压机，进行零件冲压和对碰才能知道模具状况的传统手段，实际生产中有非常实际的意义，数字化研合在国内外有众多的汽车模具企业被不同程度的采用，为大幅度减少试模周期具备积极意义。如下图所示的多种误差分析和表达方式。

4、“在机检测”（OMV）解决方案 OMV 是一种在数控加工机床上使用的、用于自动化测量自由曲面和几何体的离线编程软件系统。采用在机检测，航空航天制造企业用户可方便地在初加工、半精加工等阶段就很好地控制产品精度，在加工过程中，当零件没有被从数控机床上卸下之前，做出制造过程中是否继续、是否返工等的“英明”决定！通过在加工的每一个阶段监测被加工零件的质量，从而可节省大量的加工时间。它能够尽早地发现加工中出现的任何误差，并尽快地将其修正，从而极大地降低成本，该系统可以输出多种形式的和理论CAD模型对比的数据报告，针对研合检测配合面即可。

三、制件扫描——制件测量的高效和分析自动化


1、根据经验数据或者仿真系统数据获取覆盖件弹性变形趋势线，在模具制造之前根据经验数据对零件根据可能的变化趋势进行“矫枉过正”，等模具制造完成压件弹性回变后达到设计要求，此方式的几何调整可以采用DELCAM powershape的模仿变形功能，定义影响区域，给定变形条件而进行几何调整，DELCAM PowerSHAPE不具备弹性回变的分析功能，只能是根据其他仿真软件数据或者经验数据进行给定变形条件。