汽車模具制造中的光學(xué)檢測技術(shù)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(jī)廠對汽沖壓車模具也隨之提出了更高的要求。但由于當(dāng)前我國汽車沖壓模具制造的鑄件水平低下、數(shù)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(dǎo)致了我國汽車沖壓模具制造業(yè)競爭力的低下。針對這些問題，采集了大量的數(shù)據(jù)并進(jìn)行了具體的分析，并提出了具有針對性的意見，以期對相關(guān)人員有所幫助。

1泡沫實(shí)型的點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與分析

一般來說，采用三坐標(biāo)劃線機(jī)是對泡沫實(shí)型進(jìn)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(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表的形式呈現(xiàn)出來。檢測人員則會檢測泡沫實(shí)型的對應(yīng)位置。這種檢測方式是依據(jù)數(shù)據(jù)表來對余量的大小進(jìn)行判定的，但難以全面地對泡沫的實(shí)型整體進(jìn)行加工余量分析。由于設(shè)備檢測范圍的限制，不方便對大型工件進(jìn)行檢測，導(dǎo)致無法對檢測后的結(jié)果存檔。若是鑄件毛坯加工型面發(fā)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(jìn)行合理的判斷。通過對照相測量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍加以擴(kuò)展，來將應(yīng)用單反相機(jī)將模具鑄件泡沫實(shí)型的離散點(diǎn)3D坐標(biāo)進(jìn)行快速采集。并通過比較分析照相采集數(shù)據(jù)與理論實(shí)體數(shù)模，便可將泡沫實(shí)型加工余量的分布狀態(tài)體現(xiàn)出來。此種檢測方式，可以對余量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)化分層，并能夠利用不同的色彩來區(qū)分出余量的偏差結(jié)果。從而能夠使相關(guān)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(biāo)劃線機(jī)檢測方式，點(diǎn)照相檢測方式有以下優(yōu)點(diǎn)：一是能夠?qū)⒕幊倘藛T給予檢測數(shù)據(jù)點(diǎn)出圖這一步驟省去；二是能夠使檢測中發(fā)生的人為失誤加以防止；三是對鑄件整體余量分布狀態(tài)可以進(jìn)行綜合評定，從而使手工修改時間得以減少；四是使三維數(shù)據(jù)的檢測結(jié)果得以保留，從而使日后查驗(yàn)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(shè)置參數(shù)得到進(jìn)一步的優(yōu)化。而實(shí)施此項(xiàng)目不但能夠使泡沫實(shí)型的制作工藝得到進(jìn)一步的提升，而且能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)型制作、實(shí)型檢測、鑄件檢測及加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

2鑄件毛坯的點(diǎn)數(shù)據(jù)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(zhǔn)及表面余量檢測環(huán)節(jié)，但結(jié)果占用了過長的數(shù)控設(shè)備準(zhǔn)備時間，降低了機(jī)床的有效利用率，且安全性不高。甚至在加工過程中，對導(dǎo)致撞刀的事故發(fā)生，從而造成刀具的損壞，工件的報廢等不良現(xiàn)象的發(fā)生。所以，無人化的程序自動加工一直未能得以實(shí)現(xiàn)。點(diǎn)照相測量技術(shù)可以全部采集出以離散3D點(diǎn)呈現(xiàn)出來的鑄件全部的加工型面。此種技術(shù)所遵循的原則為：先以導(dǎo)向部分余量均勻?yàn)橹鳎缓笤贆z測其他結(jié)構(gòu)面的余量，使坐標(biāo)系的平移量得以確定。當(dāng)鑄件發(fā)生較大的變形量時，則需利用均分導(dǎo)板余量的手段，使坐標(biāo)系建立起來。而檢測結(jié)果若是發(fā)現(xiàn)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(cè)連接板面拉直，以另一側(cè)連接板的加工余量取中，再向坐標(biāo)系偏移，用兩側(cè)相對余量較為均勻的面作建系標(biāo)準(zhǔn)。在鑄件檢測上，點(diǎn)照相技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：一是離散3D偏差量可以將鑄件的余量狀態(tài)反映出來；二是把數(shù)控機(jī)床試刀的過程取消，從而在數(shù)控機(jī)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(fā)生撞刀事故。二是利用平移數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)，使數(shù)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(jié)構(gòu)面無人化程序自動加工得以實(shí)現(xiàn)。如此一來，不但使數(shù)控機(jī)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(wěn)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(jié)約。

3模具型面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集與分析

當(dāng)前，大型三坐標(biāo)測量機(jī)是汽車覆蓋件沖壓模具質(zhì)量控制的主要依據(jù)。其利用對離散點(diǎn)采集的手段，將模具表面與理論數(shù)據(jù)的偏差狀態(tài)得以確認(rèn)。但其所測量的數(shù)據(jù)的片面性較大，例如對數(shù)控加工經(jīng)常出現(xiàn)的段差問題難以體現(xiàn)出來。而在檢測時，利用光學(xué)掃描設(shè)備，來全方位的對數(shù)控加工后的模具型面與功能面進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)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(chǎn)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(jù)，使單品模具的制造精度得到顯著的提升。

4數(shù)據(jù)化虛擬合模技術(shù)

作為汽車覆蓋件模具調(diào)試工藝方法及檢測技術(shù)的創(chuàng)新，虛擬合模技術(shù)就是利用掃描數(shù)據(jù)對計算機(jī)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(tǒng)模式逐漸向組合裝配檢測方向提升。其優(yōu)勢是能夠利用觀察著色來對模具的合模效果進(jìn)行判定，從而消除占用壓機(jī)時間過長的缺陷。虛擬合模分析是通過白光掃描設(shè)備來對模具進(jìn)行全方位的掃描檢測，將其表面數(shù)據(jù)提取出來，并充分對料厚補(bǔ)償進(jìn)行考慮，在依據(jù)一定的基準(zhǔn)規(guī)則，將上下模具的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬合模，從而了解入調(diào)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(xiàn)出模具以往所存在的凹角加工的缺陷，以及模具導(dǎo)向是否匹配，型面加工是否合理等問題。從而使調(diào)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(yīng)將單側(cè)零件模具進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)試，再當(dāng)此側(cè)模具穩(wěn)定成形后，可利用虛擬合模技術(shù)來將手工修磨的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。并將模具的修磨過程進(jìn)行詳細(xì)記錄，以此作為另一側(cè)模具調(diào)試工作的指導(dǎo)基礎(chǔ)。此外，還可利用對點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對稱掃描，來進(jìn)行手工調(diào)整大區(qū)域的編程數(shù)控加工。還應(yīng)注意的是，在對前工序進(jìn)行手工打磨處理后，還應(yīng)依據(jù)該方案對后工序進(jìn)行編程加工，如此一來，不僅使數(shù)據(jù)基準(zhǔn)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(jìn)行縮短。

5結(jié)束語

當(dāng)前，對于我國汽車沖壓模具行業(yè)較低的鑄件制造水平，以及數(shù)控加工自動化程度不高等現(xiàn)實(shí)問題，為此本文提出了光學(xué)檢測技術(shù)在汽車沖壓模具制造過程中的應(yīng)用的解決對策，并從泡沫實(shí)型的點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與分析；鑄件毛坯的點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與分析；模具型面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集與分析；以及數(shù)據(jù)化虛擬合模技術(shù)這四個方面進(jìn)行了闡述與研究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一些有益的幫助。

作者：康飛 單位：陜西黃河集團(tuán)有限公司