汽車模具制造中的光學檢測技術范文

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在我國汽車市場競爭日趨白熱化的今天，汽車主機廠對汽沖壓車模具也隨之提出了更高的要求。但由于當前我國汽車沖壓模具制造的鑄件水平低下、數控加工自動化程度普遍不高、且模具鉗工研修量大等問題，就導致了我國汽車沖壓模具制造業競爭力的低下。針對這些問題，采集了大量的數據并進行了具體的分析，并提出了具有針對性的意見，以期對相關人員有所幫助。

1泡沫實型的點數據采集與分析

一般來說，采用三坐標劃線機是對泡沫實型進行加工余量檢測的主要方式。編程人員事先會將加工型面的理論數據以數據表的形式呈現出來。檢測人員則會檢測泡沫實型的對應位置。這種檢測方式是依據數據表來對余量的大小進行判定的，但難以全面地對泡沫的實型整體進行加工余量分析。由于設備檢測范圍的限制，不方便對大型工件進行檢測，導致無法對檢測后的結果存檔。若是鑄件毛坯加工型面發生變形、余量不均衡或加工余量不夠，就難以對其所存在的問題進行合理的判斷。通過對照相測量系統的應用范圍加以擴展，來將應用單反相機將模具鑄件泡沫實型的離散點3D坐標進行快速采集。并通過比較分析照相采集數據與理論實體數模，便可將泡沫實型加工余量的分布狀態體現出來。此種檢測方式，可以對余量結果進行數據化分層，并能夠利用不同的色彩來區分出余量的偏差結果。從而能夠使相關人員直觀地檢查與判定出工件余量分布是否合理。較之三坐標劃線機檢測方式，點照相檢測方式有以下優點：一是能夠將編程人員給予檢測數據點出圖這一步驟省去；二是能夠使檢測中發生的人為失誤加以防止；三是對鑄件整體余量分布狀態可以進行綜合評定，從而使手工修改時間得以減少；四是使三維數據的檢測結果得以保留，從而使日后查驗變得更加便捷；五是能夠提高檢測效率；六是能夠使加工余量及鑄造縮比的設置參數得到進一步的優化。而實施此項目不但能夠使泡沫實型的制作工藝得到進一步的提升，而且能夠實現實型制作、實型檢測、鑄件檢測及加工基準的統一。

2鑄件毛坯的點數據采集與分析

一般來說，鑄件加工采用試切的手段，無對刀基準及表面余量檢測環節，但結果占用了過長的數控設備準備時間，降低了機床的有效利用率，且安全性不高。甚至在加工過程中，對導致撞刀的事故發生，從而造成刀具的損壞，工件的報廢等不良現象的發生。所以，無人化的程序自動加工一直未能得以實現。點照相測量技術可以全部采集出以離散3D點呈現出來的鑄件全部的加工型面。此種技術所遵循的原則為：先以導向部分余量均勻為主，然后再檢測其他結構面的余量，使坐標系的平移量得以確定。當鑄件發生較大的變形量時，則需利用均分導板余量的手段，使坐標系建立起來。而檢測結果若是發現部分精加工面未有加工余量，則就由于鑄件變形所致。處理方法為一側連接板面拉直，以另一側連接板的加工余量取中，再向坐標系偏移，用兩側相對余量較為均勻的面作建系標準。在鑄件檢測上，點照相技術有如下優點：一是離散3D偏差量可以將鑄件的余量狀態反映出來；二是把數控機床試刀的過程取消，從而在數控機床前使鑄件毛坯對其加工余量的比較分析得以解決，以防發生撞刀事故。二是利用平移數據點的坐標，使數控加工的最小余量得以滿足，并使型面余量變得更均勻。從而將二維結構面無人化程序自動加工得以實現。如此一來，不但使數控機床的有效時間得以提高，而且還使成本的消耗量得以降低。三是利用采集與整理大量的鑄件毛坯，并在確保穩定的鑄件余量的情況下，來使鑄件毛坯的余量值得以降低，使模具成本得以節約。

3模具型面的點云數據采集與分析

當前，大型三坐標測量機是汽車覆蓋件沖壓模具質量控制的主要依據。其利用對離散點采集的手段，將模具表面與理論數據的偏差狀態得以確認。但其所測量的數據的片面性較大，例如對數控加工經常出現的段差問題難以體現出來。而在檢測時，利用光學掃描設備，來全方位的對數控加工后的模具型面與功能面進行點云數據采集，便可以全面分析模具的制造精度。此種方式不僅能夠使型面產生的斷差檢測難的問題得以解決，而且可以提供更有效的修正憑據，使單品模具的制造精度得到顯著的提升。

4數據化虛擬合模技術

作為汽車覆蓋件模具調試工藝方法及檢測技術的創新，虛擬合模技術就是利用掃描數據對計算機模具的綜合加工精度與合模間隙的分析，來使檢測單件精度的傳統模式逐漸向組合裝配檢測方向提升。其優勢是能夠利用觀察著色來對模具的合模效果進行判定，從而消除占用壓機時間過長的缺陷。虛擬合模分析是通過白光掃描設備來對模具進行全方位的掃描檢測，將其表面數據提取出來，并充分對料厚補償進行考慮，在依據一定的基準規則，將上下模具的掃描數據進行虛擬合模，從而了解入調前的模具的綜合合模間隙分布。以上所提供的模具研修方案，能夠體現出模具以往所存在的凹角加工的缺陷，以及模具導向是否匹配，型面加工是否合理等問題。從而使調試工人對模具合模間隙狀況能夠得以更好的掌握。而對于對稱零件，應將單側零件模具進行重點調試，再當此側模具穩定成形后，可利用虛擬合模技術來將手工修磨的結果進行數據分析。并將模具的修磨過程進行詳細記錄，以此作為另一側模具調試工作的指導基礎。此外，還可利用對點云數據的對稱掃描，來進行手工調整大區域的編程數控加工。還應注意的是，在對前工序進行手工打磨處理后，還應依據該方案對后工序進行編程加工，如此一來，不僅使數據基準的一致性得到了很好的保證，而且又使鉗工的手工研修量得到了大大的降低，從而在整體上，將模具制造周期進行縮短。

5結束語

當前，對于我國汽車沖壓模具行業較低的鑄件制造水平，以及數控加工自動化程度不高等現實問題，為此本文提出了光學檢測技術在汽車沖壓模具制造過程中的應用的解決對策，并從泡沫實型的點數據采集與分析；鑄件毛坯的點數據采集與分析；模具型面的點云數據采集與分析；以及數據化虛擬合模技術這四個方面進行了闡述與研究，希望能夠為相關人員提供一些有益的幫助。

作者：康飛 單位：陜西黃河集團有限公司