汽車模具設(shè)計及制造中光學(xué)掃描系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展

中源汽車零部件(大連)股份有限公司 遼寧 大連 116000

就目前而言，光學(xué)掃描技術(shù)在汽車模具設(shè)計及制造的應(yīng)用環(huán)節(jié)中還不夠全面和系統(tǒng)，大多數(shù)汽車模具制造企業(yè)僅在模具調(diào)試過程中對光學(xué)掃描技術(shù)及系統(tǒng)有所應(yīng)用。而光學(xué)掃描技術(shù)如果能夠得以系統(tǒng)化應(yīng)用和深入發(fā)展，能夠給企業(yè)大幅度提升加工效率，并減少數(shù)控機床開出占用時間，有效縮短模具開發(fā)及制造周期，切實有效的降低企業(yè)模具開發(fā)成本。基于此，筆者將在本文中重點對光學(xué)掃描檢測的基本原理進行了相關(guān)闡述，并提出了光學(xué)掃描技術(shù)在，汽車模具設(shè)計及制造過程中的相關(guān)應(yīng)用路徑，希望給同業(yè)者帶來一定的參考。

1 光學(xué)掃描技術(shù)的相關(guān)原理

光學(xué)掃描技術(shù)的應(yīng)用讓制造、加工等過程更加輕松，讓汽車模具設(shè)計結(jié)構(gòu)更為合理。光學(xué)掃描儀的檢測原理在于光的投影和成像，利用立體照相原理開展相關(guān)工作，通過儀器的掃描頭，將被測物體在數(shù)碼相機的同步測量中獲得其表面高密度的三維點云數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)設(shè)立相關(guān)參考點，并采用拼接技術(shù)，將不同位置和角度的測量點云數(shù)據(jù)自動對齊到同一坐標(biāo)下，從而得到完整的被測物體的三維掃描點云數(shù)據(jù)，最后對數(shù)據(jù)進行三角化處理，得到最終的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

2 模具工藝方案及模面設(shè)計過程中的相關(guān)應(yīng)用

當(dāng)前汽車模具設(shè)計中磨面設(shè)計的強壓值，以及回彈補償量在設(shè)計中相對比較困難，通過理論分析很難讓數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無偏差，也因此導(dǎo)致相關(guān)公益方案設(shè)計出的回彈補償策略失效，最終導(dǎo)致模具變形問題難以得到有效解決。而通過光學(xué)掃描技術(shù)的應(yīng)用，可以將設(shè)計的每項，即將出廠的合格模具進行模面掃描，將掃描的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)與零件產(chǎn)品數(shù)模和加工數(shù)膜對比分析后，則可以很容易的找到理論與實際間的數(shù)據(jù)差值，之后通過每個項目的數(shù)據(jù)累積，從而分析出準(zhǔn)確的回彈補償經(jīng)驗值，確保設(shè)計完成到產(chǎn)品有效性，并大大縮短了工藝設(shè)計的周期。

3 模具數(shù)控NC編程及加工中的相關(guān)應(yīng)用

3.1 數(shù)控NC編程中光學(xué)掃描技術(shù)的應(yīng)用 現(xiàn)階段汽車模具鑄造精度有限，其模具毛坯的鑄造余量往往無法符合實際要求。首先，模具毛坯鑄造余量的不準(zhǔn)確直接導(dǎo)致資金浪費，在編程時模擬的開出余量，一旦大于模具毛坯實際余量，則會因開出程序，有部分無用空刀軌而帶來不必要的浪費。其次是汽車模具加工中如果毛坯余量過少，那么后期燒焊則會重復(fù)上機加工，增加成本、拖延周期。最后是汽車模具毛坯，實際余量過剩則會造成撞刀事故，對刀輔具造成不同程度的損壞，如若嚴(yán)重則更是會給機床帶來損壞。將光學(xué)掃描技術(shù)應(yīng)用在模具數(shù)控nc編程過程中，則可以通過光學(xué)掃描技術(shù)先確定毛坯點云，在對比理論數(shù)模則可以得到準(zhǔn)確的加工余量數(shù)據(jù)，直接避免了上述問題的發(fā)生，流程見下圖1。

3.2 在模具數(shù)控加工過程中光學(xué)掃描系統(tǒng)的應(yīng)用 模具的數(shù)控加工中會因為多種因素而造成部分模具出現(xiàn)變形，傳統(tǒng)方法無法確保數(shù)控加工資源的不浪費，大大增加了汽車模具制造企業(yè)的加工成本。而應(yīng)用光學(xué)掃描系統(tǒng)后，可以直接采集加工后的汽車模具實物模型，將數(shù)據(jù)與實物進行比對則可以讓余量情況更加明確，工作人員對無量區(qū)域的判斷更為直觀精準(zhǔn)，出現(xiàn)問題時，也可以針對情況及時改變數(shù)控加工程序，挽回不必要的損失。

4 在模具復(fù)制過程中的相關(guān)應(yīng)用

模具復(fù)刻一直以來在汽車模具制造企業(yè)中十分關(guān)鍵，搶手車型的模具復(fù)刻占比很高，傳統(tǒng)工藝中是直接按照原始模具工藝方案來進行重新投鑄，但實際表明這樣以來會直接導(dǎo)致，復(fù)課后的汽車模具型面不符合鉗工調(diào)試后的形面，與原產(chǎn)品的狀態(tài)不相符，無法進行直接互換。而光學(xué)掃描技術(shù)的應(yīng)用，則可以直接在模具調(diào)試合格后將模具型面進行掃描，然后通過逆向技術(shù)建立調(diào)試后的模具型面數(shù)模，當(dāng)接到模具復(fù)刻通知時，則可以進行直接復(fù)制，最后由鉗工打磨拋光后投入生產(chǎn)，對原模具可以進行直接替換，大大降低了鉗工重復(fù)調(diào)試工作并節(jié)約模具復(fù)制時間。

圖1 光學(xué)掃描系統(tǒng)應(yīng)用于毛坯掃描的過程詳解

總結(jié)語

世界經(jīng)濟體制的不斷深化，讓汽車制造企業(yè)面臨的競爭力也越來越大，如何利用新技術(shù)新工藝節(jié)約制造成本、縮短制造周期，對新時期擴大企業(yè)優(yōu)勢、確保企業(yè)核心競爭力十分關(guān)鍵。筆者在本文中提到的汽車模具工藝設(shè)計及加工制造過程的各個環(huán)節(jié)中光學(xué)掃描技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高企業(yè)生產(chǎn)力，有效降低汽車模具開發(fā)設(shè)計的周期并提升粗加工效率，降低了調(diào)試，壓機機床占用時間，節(jié)約了模具開發(fā)設(shè)計及制造成本，對企業(yè)的長足發(fā)展意義重大。