當(dāng)前模具汽車面臨的重要問(wèn)題就是效率和質(zhì)量，由于市場(chǎng)新車型推出速度的加快，汽車模具企業(yè)不僅僅是要生產(chǎn)模具，產(chǎn)能要求也成為現(xiàn)階段汽車覆蓋件模具企業(yè)凸顯的矛盾，解決這些矛盾的關(guān)鍵是技術(shù)、技術(shù)創(chuàng)新和觀念創(chuàng)新。

    鑄件毛坯掃描提高編程的安全性和加工效率

    在鑄件毛坯掃描中，技術(shù)需求對(duì)軟件提出了更高的要求：對(duì)掃描或照相點(diǎn)云的對(duì)齊、余量分布調(diào)整以及缺陷分析等；編程過(guò)程需要對(duì)刀具刀桿和夾持分別設(shè)置不同的碰撞余量，根據(jù)余量大小的速度優(yōu)化，確保刀具和設(shè)備在鑄件毛坯余量不均的情況下高效加工，同時(shí)保障設(shè)備和刀具等的安全；軟件可以做到5軸加工的碰撞干涉檢查。以下是使用COPYCAD進(jìn)行的實(shí)際零件應(yīng)用，從數(shù)據(jù)采集和大型鑄造模型的逆向毛坯處理僅需2h左右即可完成。

    首先通過(guò)照相設(shè)備或手持?jǐn)?shù)據(jù)采集設(shè)備采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后把大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入到COPYCAD產(chǎn)品模塊，該模塊可以在大約15min內(nèi)處理200萬(wàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)，快速完成毛坯逆向工作。
 

    然后把在自由狀態(tài)下采集的數(shù)據(jù)通過(guò)點(diǎn)云自動(dòng)對(duì)齊模塊進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)齊，以匹配數(shù)控編程坐標(biāo)系，并進(jìn)行毛坯和實(shí)際加工模型的余量分配狀況分析，以及刀具加工過(guò)程中和毛坯之間的碰撞關(guān)系進(jìn)行分析，能夠有效地提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和降低刀具成本，并避免可能產(chǎn)生的設(shè)備碰撞事故，有利于高效產(chǎn)能的實(shí)現(xiàn)。

    了解余量狀況信息后，我們需要使用這些條件進(jìn)行實(shí)際加工過(guò)程的速度優(yōu)化。DELCAM PowerMILL能夠根據(jù)余量大小進(jìn)行碰撞避讓及自動(dòng)優(yōu)化切削速度，基于DELCAM PowerMILL余量模型碰撞干涉功能，確保無(wú)人職守加工能夠順利進(jìn)行（見(jiàn)圖2）。
 

精加工模面掃描和在機(jī)檢測(cè)的數(shù)字化研合

    通過(guò)照相或掃描手段獲取模具制模的成形數(shù)據(jù)，根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和理論CAD模型進(jìn)行“條件”對(duì)比，獲取偏差數(shù)據(jù)。這一過(guò)程不需要實(shí)際的沖壓、研合，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行分析和處理。結(jié)合DELCAM的數(shù)控機(jī)床在線質(zhì)量控制系統(tǒng)（DELCAM OMV），或者也可以使用DELCAM PowerINSPECT進(jìn)行數(shù)字化研合，而不需購(gòu)買(mǎi)極其昂貴的數(shù)字化研合系統(tǒng)，就能在DELCAM測(cè)量分析系統(tǒng)中完成模型對(duì)齊和公差分析。具體步驟如下：

    1．讀入CAD模型，然后讀入任何格式的點(diǎn)數(shù)據(jù)模型（照相、掃描、硬測(cè)頭等），軟件同時(shí)處理大量點(diǎn)云。

    2．通過(guò)一鍵自動(dòng)對(duì)齊自適應(yīng)最佳擬合理論CAD模型和模具掃描點(diǎn)云，并可采用汽車行業(yè)的RPS功能進(jìn)行調(diào)整。

    3．全局分析模具點(diǎn)云和CAD模型誤差，根據(jù)五色點(diǎn)云充分分析誤差狀況，提供相關(guān)數(shù)據(jù)給數(shù)控加工、工藝人員、鉗工裝配人員，快速確定進(jìn)一步的工藝方案，同時(shí)可以通過(guò)虛擬手段預(yù)知沖壓模具研合情況，為大幅度減少試模周期具備積極意義，圖3所示為多種誤差分析和表達(dá)方式。
    4．“在機(jī)檢測(cè)”（OMV）解決方案是一種在數(shù)控加工機(jī)床上使用的、用于自動(dòng)化測(cè)量自由曲面和幾何體的離線編程軟件系統(tǒng)。采用在機(jī)檢測(cè)，制造企業(yè)用戶可方便地在初加工、半精加工等階段就很好地控制產(chǎn)品精度，在加工過(guò)程中，當(dāng)零件沒(méi)有被從數(shù)控機(jī)床上卸下之前，做出制造過(guò)程中是否繼續(xù)、是否返工等的“英明”決定。通過(guò)在加工的每一個(gè)階段監(jiān)測(cè)被加工零件的質(zhì)量，從而可節(jié)省大量的加工時(shí)間。它能夠盡早地發(fā)現(xiàn)加工中出現(xiàn)的任何誤差，并盡快地將其修正，從而極大地降低成本。該系統(tǒng)可以輸出多種形式的和理論CAD模型對(duì)比的數(shù)據(jù)報(bào)告，針對(duì)研合檢測(cè)配合面即可。

制件高效測(cè)量和分析自動(dòng)化

    1．根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取覆蓋件彈性變形趨勢(shì)線，在模具制造之前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)零件可能的變化趨勢(shì)進(jìn)行“矯枉過(guò)正”，等模具制造完成壓件彈性回變后達(dá)到設(shè)計(jì)要求，此方式的幾何調(diào)整可以采用DELCAM PowerSHAPE的模仿變形功能，定義影響區(qū)域，給定變形條件而進(jìn)行幾何調(diào)整.
 
    DELCAM PowerSHAPE不具備彈性回變的分析功能，能夠根據(jù)其他仿真軟件數(shù)據(jù)或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行給定變形條件。

    2．該功能同時(shí)也可以使用在工藝補(bǔ)充調(diào)整，及在進(jìn)行沖壓仿真時(shí)快速修改工藝而進(jìn)行分析，避免重復(fù)造型。如圖5所示，修改深色線區(qū)域的拔模角度，傳統(tǒng)模式一定是通過(guò)重新造型完成，大量耗費(fèi)時(shí)間，而采用全局模仿變形功能，可以瞬間快速完成。
 
    3．對(duì)通過(guò)沖壓分析后發(fā)現(xiàn)的缺陷區(qū)域進(jìn)行快速模型工藝處理，無(wú)須重新造型，僅需返回工藝設(shè)計(jì)人員或部門(mén)，通過(guò)模仿變形功能對(duì)工件進(jìn)行快速修改，然后再分析，過(guò)程可以多次反復(fù)，此工具可以快速處理問(wèn)題區(qū)域工藝缺陷，快速調(diào)整模型。

精加工模面掃描到二次數(shù)控加工

    使用PowerSHAPE的模仿變形功能可根據(jù)掃描數(shù)據(jù)和CAD模型對(duì)比分析出變形曲線進(jìn)行模仿變形，然后進(jìn)行二次數(shù)控加工，具體實(shí)施難度可能會(huì)比較大，從而增加制模周期。此方法產(chǎn)生的原因主要是當(dāng)前在分析領(lǐng)域不能很好地解決覆蓋件制件翹區(qū)變形的分析，往往需要根據(jù)企業(yè)長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理。

參數(shù)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、一鍵式結(jié)構(gòu)面編程

    這個(gè)過(guò)程通常要耗費(fèi)很多的時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)快速工藝補(bǔ)充和標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)，PowerSHAPE開(kāi)發(fā)了專業(yè)的覆蓋件模具設(shè)計(jì)模塊。這款軟件容易掌握應(yīng)用技巧，只需大約3～5天的培訓(xùn)，操作人員即可承擔(dān)模具設(shè)計(jì)和快速工藝補(bǔ)充等工作。這不僅使得工藝補(bǔ)充和模具標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)可以在一天內(nèi)完成，同時(shí)也使得無(wú)紙化制造成為可能。

無(wú)人化高效加工

    數(shù)控加工車間無(wú)人職守加工，是業(yè)界所追求的一個(gè)較高層次階段，一汽模具公司在兩年前基于PowerMILL就已實(shí)施完成覆蓋件數(shù)控加工車間的無(wú)人職守加工、刀具壽命管理以及數(shù)控編程安全規(guī)范等?；诰幊桃?guī)范的建立，實(shí)現(xiàn)基于PowerMILL平臺(tái)的汽車覆蓋件制造知識(shí)庫(kù)積累，最大限度地減少了人為錯(cuò)誤。無(wú)人化數(shù)控加工，DELCAM PowerMILL有其優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也是DELCAM公司的旗艦產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，又有很大的提高，并且專注在CAM領(lǐng)域發(fā)展，同時(shí)在覆蓋件模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域有一定的專長(zhǎng)。

多線程技術(shù)和后臺(tái)運(yùn)算技術(shù)

    汽車模具企業(yè)注重效率和成本，新版本的PowerMILL10.0能夠與新的計(jì)算機(jī)技術(shù)有更好地結(jié)合，采用多線程計(jì)算、多CPU并支持后臺(tái)運(yùn)算，更加有效地提高了編程效率和加工效率，在汽車覆蓋件、內(nèi)飾件等大型模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)（見(jiàn)圖6）。
 
    假如采用一個(gè)不具備多線程和后臺(tái)運(yùn)算的傳統(tǒng)軟件，編程人員一天8h內(nèi)可以生成5.5h的刀具路徑，時(shí)間包括思考、實(shí)驗(yàn)和后處理。如果計(jì)算機(jī)具備多線程計(jì)算能力，那么當(dāng)計(jì)算機(jī)計(jì)算的同時(shí)，編程人員仍然可以進(jìn)行工作，多線程可以保證更快的計(jì)算速度和更高精度的計(jì)算。這種計(jì)算機(jī)能力的提升，軟件可以在安全性、刀具路徑優(yōu)化方面做的更加優(yōu)秀，優(yōu)化的路徑結(jié)合機(jī)床運(yùn)動(dòng)性能，最大限度地減少速度損失，可以讓數(shù)控機(jī)床的加工效率提高15%以上。

    綜合上述，在汽車模具發(fā)展的不同階段，采用更先進(jìn)的技術(shù)有效提高產(chǎn)能，解決企業(yè)發(fā)展到一定程度的瓶頸問(wèn)題顯得至關(guān)重要。同時(shí)在覆蓋件模具制造行業(yè)砍掉落后產(chǎn)能，考察和采用能夠提高數(shù)控加工效率和質(zhì)量的新技術(shù)，也是企業(yè)遲早要做的事情。