汽車覆蓋件模具的快速制造技術(shù)的研究

摘 要：以電弧噴涂和電刷鍍制膜技術(shù)為核心的汽車覆蓋件模具快速制造工藝與CAE技術(shù)、CAD技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)之間的融合，可以在對(duì)模具開發(fā)成本進(jìn)行有效降低的基礎(chǔ)上，構(gòu)建覆蓋件模具的快速制造體系，本文主要從覆蓋件模具制造技術(shù)的核心要素入手，對(duì)快速制造技術(shù)中的關(guān)鍵要素和先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件；模具；快速制造

汽車覆蓋件模具的制造技術(shù)是汽車制造技術(shù)中的重要組成部分。長(zhǎng)期以來(lái)，覆蓋件模具設(shè)計(jì)問(wèn)題是我國(guó)汽車工業(yè)的一大制約因素。金屬流動(dòng)的合理控制問(wèn)題是覆蓋件工藝領(lǐng)域和模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的難點(diǎn)要素?？焖僭椭圃旒夹g(shù)、金屬電弧噴涂技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助工程分析技術(shù)在汽車覆蓋件模具制造過(guò)程中的應(yīng)用，可以讓覆蓋件模具的制造技術(shù)得到有效的提升。

一、覆蓋件模具快速制造的技術(shù)途徑

覆蓋件模具在成品的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著較為重要的作用[1]。覆蓋件成品對(duì)尺寸、形狀進(jìn)度和表面的質(zhì)量要求等因素有著嚴(yán)格的要求，對(duì)模具快速制造領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)的制造進(jìn)度進(jìn)行提升，是目前覆蓋件模具制造工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。針對(duì)模具制造環(huán)節(jié)所表現(xiàn)出來(lái)的工藝環(huán)節(jié)多、變形機(jī)理復(fù)雜的特點(diǎn)，閉環(huán)精度控制模式的應(yīng)用，成為了對(duì)模具快速制造的進(jìn)度進(jìn)行保障的重要因素。

二、汽車覆蓋件模具制造技術(shù)的核心要素

（一）金屬電弧噴涂/電刷鍍制膜技術(shù)

金屬電弧噴涂技術(shù)主要由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成：一是母模的噴涂準(zhǔn)備階段；二是基體處理階段；三是金屬電弧的噴涂階段；四是背襯材料的填充階段。梯度材料結(jié)構(gòu)在這一技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮著一種較為重要的作用。它可以在對(duì)模具的整體機(jī)械的性能要求進(jìn)行保障的基礎(chǔ)上，對(duì)模具制造的制造工藝進(jìn)行簡(jiǎn)化。梯度結(jié)構(gòu)主要由以下幾個(gè)部分組成：一是高強(qiáng)度水泥層；二是樹脂、加強(qiáng)纖維和金屬粉為核心的金屬粉混合背襯材料層；第三是玻璃鋼加強(qiáng)層；四是額電弧噴涂層；第五是刷鍍層。其中，刷鍍層對(duì)模具表面的硬度和耐磨性的提升有著一定的促進(jìn)作用。金屬噴涂層的建構(gòu)，可以讓模具的修磨性得到有效的提升，在對(duì)模具的強(qiáng)度進(jìn)行保障的基礎(chǔ)上，高強(qiáng)度水泥的應(yīng)用可以讓模具的制造成本得到有效降低。

在母模噴涂的準(zhǔn)備過(guò)程中，根據(jù)模具制造工作所面對(duì)的具體情況，以下方式可以被看做是噴涂母模的主要方法：一是對(duì)RP原型和由RP原型翻制而成的石膏過(guò)渡模型進(jìn)行應(yīng)用；二是借助石膏、木材、塑料等金屬材料進(jìn)行數(shù)控加工；第三是借助實(shí)物樣件對(duì)石膏過(guò)渡模型進(jìn)行建構(gòu)。在集體處理階段，工作人員需要在讓涂層與模型之間在噴涂的初始階段保持良好的結(jié)合力。

（二）CAE仿真技術(shù)與模具快速制造技術(shù)的合成應(yīng)用

在對(duì)模具的開發(fā)過(guò)程進(jìn)行分析以后，我們可以發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)的初始階段，模具工藝結(jié)構(gòu)和沖壓工藝參數(shù)的合理優(yōu)化措施就已經(jīng)成為了減少試模、修模的工作量的有效措施[2]。CAE仿真技術(shù)就是與之有關(guān)的一種重要技術(shù)。這一技術(shù)可以在對(duì)模具的開發(fā)成本進(jìn)行降低的基礎(chǔ)上，對(duì)模具的開發(fā)周期進(jìn)行縮短。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工作的優(yōu)化起到了一定的促進(jìn)作用，但是在操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)差異性的影響下，模擬結(jié)果的差異性往往會(huì)給數(shù)值的模擬精度帶來(lái)一定的影響。因而在計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用之前，操作人員需要對(duì)一些與模具制造工作有關(guān)的重要參數(shù)進(jìn)行提前設(shè)置。例如工藝補(bǔ)充面和沖壓方式就需要在數(shù)值模擬之前得到確定。成本低、響應(yīng)快的特性是CAE仿真技術(shù)在模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用制造系統(tǒng)所表現(xiàn)出來(lái)的主要特點(diǎn)。但是在計(jì)算模型與實(shí)際環(huán)境之間的差異性的影響下，這一技術(shù)也存在著計(jì)算精度相對(duì)較低的問(wèn)題。隨著RP技術(shù)的不斷發(fā)展，CAP技術(shù)與RT技術(shù)之間的結(jié)合，可以成為對(duì)覆蓋件模具設(shè)計(jì)的優(yōu)化的重要方式。

（三）三維幾何型面快反求技術(shù)

開裂現(xiàn)象、起皺現(xiàn)象和回彈現(xiàn)象是覆蓋件模具開發(fā)過(guò)程中的主要缺陷。曲面誤差測(cè)量技術(shù)是對(duì)覆蓋件的回彈變形量進(jìn)行計(jì)算的主要工具。為了對(duì)開裂現(xiàn)象和起皺現(xiàn)象進(jìn)行避免，相關(guān)工作人員需要對(duì)模具參數(shù)和相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行及時(shí)修正。由于覆蓋面的表面主要以自由曲面為主。因而曲面輪廓度就成為了誤差評(píng)判的重要指標(biāo)。由于誤差掃描過(guò)程中可能存在著測(cè)量數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)不匹配的問(wèn)題。因而在誤差計(jì)算過(guò)程中，工作人員首先首先需要借助最小二乘法或最小區(qū)域法構(gòu)建相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)體系，進(jìn)而在測(cè)量數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)貼合匹配以后，對(duì)法向誤差和曲率變化問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算。

三、先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用

新型模具結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真體系和模具標(biāo)準(zhǔn)化庫(kù)的構(gòu)建，是先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的表現(xiàn)[3]。在數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)也在汽車模具的加工生產(chǎn)過(guò)程中得到了應(yīng)用。應(yīng)用于覆蓋件模具制造領(lǐng)域的新技術(shù)主要涉及到了以下幾方面的內(nèi)容，一是POWERMILL系統(tǒng)，二是Work-NC系統(tǒng)，三是TEBIS系統(tǒng)。這些軟件的應(yīng)用，可以在對(duì)人工成本進(jìn)行有效降低的基礎(chǔ)上，對(duì)模具制造過(guò)程中的人工錯(cuò)誤進(jìn)行有效解決。根據(jù)汽車覆蓋件模具制造工作的特點(diǎn)對(duì)CAD技術(shù)、CAE技術(shù)和CAM技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行整合，可以為模具生產(chǎn)企業(yè)提供一種高效化的運(yùn)行模式。也可以在對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)成本進(jìn)行降低的基礎(chǔ)上，對(duì)模具生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行強(qiáng)化。

四、結(jié)論

汽車覆蓋件模具快速開發(fā)系統(tǒng)的構(gòu)建，可以讓模具的開發(fā)效率得到有效提升。對(duì)制造方式的變革可以讓模具制造的精密性得到提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]李延平，朱東波，盧秉恒.汽車覆蓋件模具快速制造技術(shù)研究[J].汽車工程，2005，02：241-245.

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[3]鄭萬(wàn)全.大型汽車覆蓋件模具智能制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].金屬加工（冷加工），2016，21：18-21.

作者簡(jiǎn)介：關(guān)田甜（1987-），女，湖北潛江人，本科，助教，研究方向：汽車制造方向。