引言

　　中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶動(dòng)了汽車覆蓋件模具業(yè)的高速發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)主要模具企業(yè)在硬件上與國(guó)際水平差距正在快速縮小，甚至有一批企業(yè)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，技術(shù)明顯進(jìn)步。但是我們清楚的看到，有的模具企業(yè)花巨資從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備后，因制造技術(shù)未跟上，還是采用原來的加工方法，遲遲用不起來發(fā)揮不了應(yīng)有的作用，只能在接單的時(shí)候充充當(dāng)門面。特別是在模具自動(dòng)加工方面，國(guó)外先進(jìn)模具企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了模具數(shù)控加工，我國(guó)大部分模具企業(yè)還停留在每臺(tái)機(jī)床必須有人值守的加工方式。本文從模具設(shè)計(jì)、消失型泡沫制造、鑄件檢測(cè)、NC 編程以及虛擬加工等方面介紹模具數(shù)控加工的關(guān)鍵過程。

1 、3D 設(shè)計(jì)

　　汽車覆蓋件模具3D 設(shè)計(jì)是模具數(shù)控加工的基礎(chǔ)。在2010 年以前我國(guó)大多數(shù)模具企業(yè)在模具設(shè)計(jì)方面都是采取AUTOCAD+UG（CATIA）的模式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面采用AUTOCAD，在模面設(shè)計(jì)上采用UG、CATIA 等3D 設(shè)計(jì)軟件。這種特有的模具設(shè)計(jì)方式不僅不容易檢查干涉，而且在后續(xù)泡沫型制作過程中，鑄件廠只能根據(jù)2D 圖紙用手工粘接泡沫型。一般情況下，鑄件廠家都會(huì)盡量多留點(diǎn)余量，保證后續(xù)能加工出產(chǎn)品。這樣既浪費(fèi)材料，也增加了模具企業(yè)的成本，還導(dǎo)致加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)余量不均而造成撞機(jī)等設(shè)備事故。

　　近年來，隨著主機(jī)廠對(duì)模具的要求越來越高和模具企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，模具企業(yè)大量引進(jìn)了如：UG、CATIA 等大型三維設(shè)計(jì)軟件和UG、POWERMILL、TEBIS 等高端CAM 軟件。三維設(shè)計(jì)的推廣將設(shè)計(jì)完成的模具直觀的表述出來，所有數(shù)據(jù)都可以從數(shù)模上直接測(cè)量，有效的解決2D 設(shè)計(jì)的不足，為模具數(shù)控加工奠定了基礎(chǔ)。

　　鑄件是汽車覆蓋件模具的基礎(chǔ)，高品質(zhì)的鑄件不僅要求材料性能達(dá)到高水平，還要求鑄件余量均勻、幾何尺寸與數(shù)模一致。2D 設(shè)計(jì)時(shí)期，消失型泡沫型依靠手工制作。我們都知道，泡沫型和最后的鑄件間存在縮水比例問題， 2D 圖上的尺寸需要換算才能用于制造泡沫型，由于覆蓋件模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸繁多，多數(shù)情況下只依靠老師傅的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，由計(jì)算錯(cuò)誤而造成模具幾何尺寸超差的情況也是時(shí)有發(fā)生。隨著3D 設(shè)計(jì)的普及，泡沫型的數(shù)控加工已經(jīng)大量采用，泡沫型制作一般需要如下步驟：

　　（1）在模型3D 設(shè)計(jì)時(shí)將需要加工的位置進(jìn)行顏色標(biāo)示處理，以便在后續(xù)泡沫模型加工過程中增加余量；（圖2）

　　（2）對(duì)3D 設(shè)計(jì)的數(shù)模按照鑄造縮水比例進(jìn)行縮放，得到用于泡沫型加工的新數(shù)模。

　　（3）整理模型，對(duì)設(shè)計(jì)人員用顏色標(biāo)示的鑄件上需加工的部位貼量，以保證鑄造出的鑄件有加工量，并且對(duì)局部需要工藝處理的部分進(jìn)行模型修正。

　　（4）分析模型并合理分層，將數(shù)模分層以便于加工。

　　（5）泡沫型編程加工。

　　（6）粘接并貼字。

　　（7）檢測(cè)、修正。（檢測(cè)方法與下述鑄件的檢測(cè)相同）

3 、鑄件毛坯檢測(cè)

　　CAM 人員和工藝人員編制數(shù)控加工程序時(shí)完全依據(jù)沖壓工藝設(shè)計(jì)部門提供的CAD 數(shù)據(jù)，完全是理論數(shù)據(jù)，但操作者調(diào)用程序直接加工的對(duì)象是鑄件。我們都知道，鑄件和數(shù)模不可能完全一致，在理想的狀態(tài)下，鑄件與實(shí)體之間的差別是：在非加工面上鑄件比數(shù)模大或小2～5mm，在加工面上鑄件比數(shù)模大10～15mm，但在現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下，因受到鑄造前和鑄造時(shí)很多因素的影響，鑄件與數(shù)模間的差別極不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)差很多，比如鑄造前工藝的更改，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)型型面的更改，凹模和凸模加工量都會(huì)變大，并且不均勻。如果鑄件回廠后，加工前不進(jìn)行檢測(cè)直接投入數(shù)控加工輕者打爛刀具，重者發(fā)生機(jī)床事故，給企業(yè)帶來不可估量的損失。就是不發(fā)生上述問題，那么也會(huì)降低加工效率，并且對(duì)機(jī)床的損傷也很大。再有就是傳統(tǒng)的編程方式，為了保證加工安全必然會(huì)讓空刀多，走刀速度慢。現(xiàn)在模具加工基本不用球刀進(jìn)行粗加工，而是采用牛鼻刀進(jìn)行層切，要想實(shí)現(xiàn)層切加工必須對(duì)毛坯進(jìn)行掃描，才能保證安全性和盡量減少空走刀。

　　國(guó)際上擁有3D 掃描技術(shù)的公司很多，如ATOS、海克斯康、敏捷汽車模具三維光學(xué)快速檢測(cè)等。主要檢測(cè)方式有照相檢測(cè)和白光掃描兩種方法。下面介紹TRITOP 照相檢測(cè)系統(tǒng)的基本操作過程：

　　（1）根據(jù)被測(cè)物體情況，對(duì)相機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)。

　　（2）相機(jī)掃描。

　　a.貼點(diǎn)。就是在需要測(cè)量的物體上貼上參考點(diǎn)（非編碼點(diǎn)）用于被測(cè)物體標(biāo)定，在其周圍必須放置起輔助作用的編碼點(diǎn)。編碼點(diǎn)的設(shè)置對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。b.標(biāo)尺的擺放。標(biāo)尺是測(cè)量的基礎(chǔ)，通過對(duì)標(biāo)尺的校對(duì)可以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量尺寸，標(biāo)尺擺放可以不管被測(cè)物體的大小，標(biāo)尺的擺放沒有具體要求，模型上或者模型周邊都是可以的，主要是方便后面照片的拍攝。

　　（3）拍攝照片。由于采用拍照的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，故對(duì)拍照有基本要求，即在照片拍攝過程中，每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)該在多個(gè)不同的角度進(jìn)行拍攝，同時(shí)，每張照片至少要包含前面照片中的5 個(gè)點(diǎn)以上，這樣才能保證我們每張照片是有效的，能被軟件識(shí)別。在正面和側(cè)面交界處應(yīng)該相對(duì)多貼點(diǎn)，保證連接點(diǎn)不會(huì)斷開，同時(shí)拍照時(shí)從不同角度多拍攝幾張照片。

　　（4）掃描照片導(dǎo)入軟件進(jìn)行對(duì)比。將準(zhǔn)備好的模型IGES 文件導(dǎo)入到TRITOP 軟件中，確定模型的基準(zhǔn)與建立的坐標(biāo)系重合，然后對(duì)數(shù)模與毛坯面上的非編碼點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，通過公差帶不同的顏色可以大概判斷出非編碼點(diǎn)的差值范圍，然后根據(jù)實(shí)際需要精確檢測(cè)需要的點(diǎn)，如圖6 所示。

4、 CAM 編程事項(xiàng)

　　要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，我們必須做好如下事項(xiàng)：

　　（1）將上述毛坯測(cè)量數(shù)據(jù)與數(shù)模進(jìn)行比較，并用作加工毛坯。

　　a.首先通過照相掃描設(shè)備采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，同時(shí)一定要把點(diǎn)云的坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系設(shè)置在同一位置，以便數(shù)模對(duì)齊；b.把采集到的點(diǎn)云進(jìn)行處理，并生成曲面，保存成IGES 格式，發(fā)送給編程人員，用于毛坯比較，和初加工程序編制，以及加工碰撞檢查。

　　（2）建立企業(yè)的刀具數(shù)據(jù)庫(kù)和加工規(guī)范。汽車覆蓋件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同產(chǎn)品的模具對(duì)加工要求不同，為了提高加工效率和質(zhì)量，我們應(yīng)該盡量選用短刀加工產(chǎn)品，以獲得高質(zhì)量的模具表面，建立企業(yè)級(jí)的刀具庫(kù)數(shù)據(jù)是編制高質(zhì)量NC 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

　　（3）建立機(jī)床模型，用于虛擬加工，檢查干涉。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，我們就必須在車間加工前就避免機(jī)床與工件干涉。現(xiàn)在，幾乎所有的NC 編程軟件都自帶仿真加工功能，通過簡(jiǎn)單設(shè)置我們可以直觀的檢查機(jī)床是否會(huì)與工件發(fā)生干涉。

5 、結(jié)束語(yǔ)

　　隨著我國(guó)汽車行業(yè)的高速發(fā)展，模具行業(yè)也步入了高速發(fā)展期，汽車覆蓋件模具數(shù)控加工技術(shù)是模具業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，我們應(yīng)該緊抓行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇，不斷探索，提高我國(guó)模具制造業(yè)的技術(shù)水平。