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來源：汽車模具網(wǎng)作者：Yujar整理

標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何提高模具表面加工質(zhì)量、提高沖壓制件精度將成為一個(gè)企業(yè)能否承接高端汽車模具的重要技術(shù)能力衡量指標(biāo)。質(zhì)量得到控制，周期和成本就會(huì)在可控的范圍內(nèi)，這就是覆蓋件模具企業(yè)的核心技術(shù)競爭力。

汽車主要載體是白車身，它由成百上千的內(nèi)外板覆蓋件組合而成。在白車身的開發(fā)流程（圖1）中，模具的開發(fā)和制造周期是影響整個(gè)白車身周期的關(guān)鍵因素，因此，模具制造流程的控制是整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)很重要的部分，需要對(duì)每個(gè)流程環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，最終使質(zhì)量、制造周期得到保證。

沖壓工藝分析 

主機(jī)廠提供產(chǎn)品制件，將制件直接導(dǎo)入分析軟件，成型分析，應(yīng)用AUTOFORM、PAM-STAMP、Dynaform等軟件產(chǎn)生近似壓料面，拉延筋位置線，工藝補(bǔ)充面、輪廓線等。 

分析結(jié)束后，將分析后數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD軟件（PowerSHAPE 、UG）重構(gòu)制件沖壓數(shù)模完善工藝補(bǔ)充和回彈預(yù)處理等工作。 

該工作是個(gè)反復(fù)的過程，經(jīng)常需要反復(fù)調(diào)整工藝補(bǔ)充面，能否快速生成和修改工藝補(bǔ)充面是影響該環(huán)節(jié)周期的重要因素，PowerSHAPE擁有完整的工藝補(bǔ)充功能：能快速計(jì)算修邊、翻邊線，快速生成工藝補(bǔ)充面、拉延筋等（圖2），快速模仿變形——整體或局部回彈預(yù)處理（不需要重構(gòu)曲面）。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

完成前端分析后，根據(jù)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成拉沿、修邊、翻邊、整形等工序模具設(shè)計(jì)（主要應(yīng)用軟件為UG、PowerSHAPE、CATIA等），PowerSHAPE除前端工藝補(bǔ)充功能外，還提供模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能（圖3）。

加工制造 

1 高端模具加工的要求和難點(diǎn) 

（1）數(shù)據(jù)：加工數(shù)模要求最好是A級(jí)曲面（工藝補(bǔ)充部分可以適當(dāng)放低要求）。 

（2）開粗方法和效率：最好采用少吃快跑的方式，避免切削力和熱過大，導(dǎo)致模具應(yīng)力變形，影響最終制件成型效果。 

（3）分區(qū)域加工：外板件要求分區(qū)域加工，不允許在關(guān)鍵部位（外板、棱線等）有可見接刀痕跡。 

（4）流線型：特殊制件（如機(jī)蓋等）沿制件流線方向加工。 

（5）曲面精度：精加工結(jié)束后曲面精度達(dá)到技術(shù)要求，不允許鉗工大面積修模，只允許動(dòng)R角，模具表面光潔度一致。 

（6）回彈：預(yù)先考慮回彈變形，做適當(dāng)反變形預(yù)處理。 

2 軟件的功能 

為解決上述問題，除了需要有相應(yīng)的高精度設(shè)備和刀具之外，編程軟件和編程手段能夠起到非常重要的作用。 

（1）數(shù)據(jù)處理。 

在覆蓋件領(lǐng)域構(gòu)建A類曲面是一件非常耗時(shí)的工作，并且目前沒有任何儀器和手段可以檢測沖壓制件的曲面是否符合A級(jí)曲面，因此，往往我們把曲面的要求降低，制件部分仍用主機(jī)廠提供模型，工藝補(bǔ)充通過軟件構(gòu)件完成（沖壓工藝補(bǔ)充可以略高，加工工藝補(bǔ)充可以很低），PowerSHAPE在工藝補(bǔ)充方面有很好的實(shí)現(xiàn)手段。 

（2）開粗方法和效率。 

模具粗加工效率是影響整個(gè)加工過程效率的重要因素，同時(shí)也是影響質(zhì)量的重要因素，PowerMILL在該方面優(yōu)勢明顯： 

a.專利的高速加工技術(shù)：賽車道加工、擺線加工和修圓技術(shù)，提高開粗效率，減少刀具磨損； 

b.國際最先進(jìn)技術(shù)Machine DNA：可以測試出客戶機(jī)床最佳加工參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、最小圓弧等），最大限度發(fā)揮客戶每臺(tái)機(jī)床效率； 

c.最優(yōu)化的刀具路徑連接，避免機(jī)床走多余路徑，提高機(jī)床效率。 

（3）分區(qū)域加工（圖4、圖5、圖6）。

針對(duì)高端模具，尤其是外板件模具，要求按模具表面特征進(jìn)行分區(qū)域加工，以最大限度保證曲面精度（比如陡峭和平坦分開、外板部分和內(nèi)板部分分開等），因此要求編程軟件有更多的加工策略來適應(yīng)不同特征的加工要求，同時(shí)需要能很好地控制和劃分加工區(qū)域，PowerMILL在該方面有很好的表現(xiàn)，豐富的加工策略和多樣性的邊界方式。 

（4）流線型。 

針對(duì)部分外板件，要求模具流線型好，按照造型曲線進(jìn)行走刀加工，這就需要軟件能控制走刀方式和方法，PowerMILL提供參考線方式來控制走刀路徑，可以獲得任意方向刀具路徑（圖7）。

（5）曲面精度。 

通過傳統(tǒng)軟件提高曲面加工精度方法： 

a.縮小程序公差，其缺點(diǎn)為程序計(jì)算速度慢，影響編程效率。 

b.減小程序行距，其缺點(diǎn)為程序計(jì)算慢，加工刀路多，加工效率低，刀具費(fèi)用高。 

除以上2種方式外，PowerMILL有其獨(dú)特的處理方式——點(diǎn)分布。通過控制程序數(shù)控點(diǎn)的重新分布，來實(shí)現(xiàn)曲面精度的進(jìn)一步提高，最大限度地減少模具精加工后表面波紋。 

這也是PowerMILL軟件在覆蓋件行業(yè)得到認(rèn)可的重要原因之一，尤其是做外板件，該功能尤為重要，可以提高曲面精度，減少鉗工修模量，同時(shí)也是做高要求產(chǎn)品的必要工具。 

（6）回彈。 

覆蓋件模具由于鋼板有彈性，在沖壓結(jié)束后都要發(fā)生回彈變形，如何控制回彈是能否得到合格制件的關(guān)鍵，一般情況都是通過對(duì)已有數(shù)據(jù)模型進(jìn)行預(yù)變形處理，抵消回彈的影響，回彈量的大小跟鋼材材質(zhì)、制件結(jié)構(gòu)等因素相關(guān)，很多時(shí)候需要經(jīng)驗(yàn)判斷，得到回彈量后，如何快速修改模型，是影響該工序效率的關(guān)鍵。PowerSHAPE模仿變形可以迅速修改局部曲面，不需要大規(guī)模重建模型。 

3 數(shù)字化制造之——自動(dòng)化程編及自動(dòng)化加工 

（1）自動(dòng)化程編。 

模具程編是一項(xiàng)繁瑣而且反復(fù)的工作，很多人員因?yàn)槿藶樵虺鰡栴}，導(dǎo)致?lián)p失，為避免不必要的加工事故發(fā)生，就必須保證程序的質(zhì)量。為此，就必須要避免過多的人為干預(yù)，越少人工參與，出錯(cuò)機(jī)會(huì)越少，所以，實(shí)現(xiàn)模具自動(dòng)化程編是必不可少的發(fā)展趨勢。 

自動(dòng)化程編是將企業(yè)的工藝經(jīng)驗(yàn)?zāi)鄣揭黄?，制定出一套可行的加工方案，并通過軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)程編（所有加工參數(shù)、刀具等自動(dòng)設(shè)置），為企業(yè)打造一套最適合自己的加工方案，提升企業(yè)實(shí)際競爭力。 

PowerMILL自動(dòng)化程編方案PT-MILL的優(yōu)勢為： 

a.降低程編人員勞動(dòng)強(qiáng)度，至少提高30%程編效率； 

b.作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)管理數(shù)字化； 

c.技術(shù)工藝模板定制化，工藝經(jīng)驗(yàn)得到積累和傳承； 

d.提升整體企業(yè)水平，使企業(yè)工藝平臺(tái)得到整體提升。 

（2）自動(dòng)化加工。 

自動(dòng)化加工是建立在先進(jìn)工藝準(zhǔn)備及軟硬件基礎(chǔ)上，采用機(jī)械化、自動(dòng)化技術(shù)，結(jié)合自動(dòng)裝置和機(jī)械設(shè)備使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，同時(shí)使數(shù)控機(jī)床及刀具的銑削過程在最佳狀態(tài)下自動(dòng)進(jìn)行，即是通常所說的“無人化加工”。 

自動(dòng)化加工需求原因?yàn)椋喝肆Τ杀炯眲≡鲩L；設(shè)備利用率有待提高；如何避免野蠻操作帶來的設(shè)備和刀具壽命短的問題；如何盡量避免工人誤操作造成故障；如何降低企業(yè)對(duì)工人技能的依賴性。 

PowerMILL自動(dòng)化加工方案PT-MILL優(yōu)勢： 

a.型面加工程序自動(dòng)安全連接、自動(dòng)換刀，人工不干預(yù)；傳統(tǒng)方式以工人手動(dòng)調(diào)用每條加工程序，換刀具，中間過程機(jī)床一直處于停滯狀態(tài)，不能發(fā)揮效率。 

PT-MILL自動(dòng)化加工方式為將所有需要用于加工的程序通過特殊后置串聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)用程序，自動(dòng)換刀，過程中工人不干預(yù)。提高設(shè)備利用率，降低人為操作帶來錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，一人可操作多臺(tái)設(shè)備。 

b.根據(jù)刀片壽命自動(dòng)分割程序換刀。 

加工刀具刀片壽命一般是4~6h不等，但是程序時(shí)間往往是大于刀片壽命（也就是中間要換刀片），這就需要人為控制。 

傳統(tǒng)方式為工人自己控制刀片加工時(shí)間，覺得時(shí)間差不多了就停機(jī)換刀片。不能準(zhǔn)確判斷刀片使用時(shí)間（尤其是晚班），有時(shí)提早換了（浪費(fèi)刀片），有時(shí)晚換了（刀片磨損嚴(yán)重，影響表面加工質(zhì)量），同時(shí)，換刀后不能與前面刀路重疊，影響接刀效果。 

PT-MILL自動(dòng)化加工方式為根據(jù)客戶提供不同刀具壽命參數(shù)，軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)按刀具壽命分割程序，并將分割后程序做部分重疊，通過特殊后置整體輸出，得到自動(dòng)化加工程序（自動(dòng)換刀）。能夠準(zhǔn)確控制刀片使用壽命，保證曲面加工精度要求；避免人工誤操作，從而降低刀具成本。實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)化加工，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人工作效率（一個(gè)人可以管理2~3臺(tái)設(shè)備）。 

c.等高清根。 

型面清根刀具往往很小，容易斷刀，而且加工過程中余量不均，載荷不穩(wěn)定，加工效率很難提高，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工的難題。 

傳統(tǒng)方式為工人通過機(jī)床手動(dòng)控制程序進(jìn)給速度。加工效率低，刀具磨損快，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。 

PT-MILL自動(dòng)化加工方式為軟件按刀具切削參數(shù)和余量大小自動(dòng)將程序生成多刀程序（大余量處分層切削），最大限度保證刀具切削力穩(wěn)定，機(jī)床載荷穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)人工不干預(yù)。降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，有更多時(shí)間干其他工作；保護(hù)刀具，減少刀具損壞；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，提高機(jī)床利用率。 

質(zhì)量檢測 

模具制造過程中，不同階段和工序都要進(jìn)行質(zhì)量檢測，以保障最終得到合格的模具產(chǎn)品，這期間需要不停地搬運(yùn)模具在三坐標(biāo)測量機(jī)室和機(jī)床之間，耗費(fèi)很多時(shí)間和人力，影響生產(chǎn)效率。為此，我們需要過程控制，加工結(jié)束后在機(jī)床上就能知道該產(chǎn)品是否可以進(jìn)行下一工序。 

（1）模具加工中需要檢查確認(rèn)的部位。 

關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸檢查——導(dǎo)板安裝面/倒滑面、導(dǎo)柱孔位置； 輪廓類——修邊輪廓、翻邊輪廓等； 型面——主要是側(cè)壁。 

（2）在機(jī)檢測解決方案（OMV）。 

OMV是一個(gè)可在數(shù)控加工機(jī)床上實(shí)現(xiàn)自由曲面和幾何實(shí)體自動(dòng)檢測的解決方案。 

需求原因?yàn)槟＞叻敌蘼矢?，需要加?qiáng)過程質(zhì)量控制。 

由于不能及時(shí)在數(shù)控工序結(jié)束后對(duì)模具進(jìn)行檢查，在機(jī)床上不能發(fā)現(xiàn)問題，需要在三坐標(biāo)測量機(jī)或者調(diào)試階段才能發(fā)現(xiàn)，所以導(dǎo)致模具經(jīng)常因加工問題返回?cái)?shù)控機(jī)床再次加工，帶來很多不便。 

a.返修時(shí)需要重新裝夾找正模具，浪費(fèi)大量時(shí)間和占用機(jī)床。 

b.返修找正后，很難達(dá)到原始加工精度，肯定存在找正誤差。 

以型面加工中深腔區(qū)域或陡壁區(qū)域（紅色區(qū)域）為例，由于深腔和陡峭區(qū)域需要長刀具（在機(jī)床不能擺角的情況下），刀具剛性問題，肯定會(huì)存在加工不到位，返修率超過30%（圖8）。

（3）OMV方案在質(zhì)量控制和周期控制方面的優(yōu)勢。 

OMV可以省掉那些費(fèi)時(shí)費(fèi)力的裝夾和搬運(yùn)過程和不斷重復(fù)檢測和加工的過程， 因此它可以解決工件的加工過程質(zhì)量控制問題，如增加了把產(chǎn)品交付給質(zhì)檢部門前的信心；可以決定是否進(jìn)行下一工序 ；提高了現(xiàn)有設(shè)備產(chǎn)生的回報(bào)率；提高了生產(chǎn)效率 ,縮短模具制造周期；節(jié)省了成本；同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)模具加工水平提升的重要環(huán)節(jié)（比如做外單）。 

結(jié)束語 

隨著模具工業(yè)的不斷發(fā)展，模具向大型化、復(fù)雜化、數(shù)字化不斷地發(fā)展，對(duì)于加工的要求也越來越高，需要我們對(duì)設(shè)備、刀具、材料、編程軟件等因素不斷進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)技術(shù)的需求和發(fā)展。