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來源：汽車模具網(wǎng)作者：Yujar整理
標準。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。質(zhì)量得到控制，周期和成本就會在可控的范圍內(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生產(chǎn)環(huán)節(jié)很重要的部分，需要對每個流程環(huán)節(jié)進行把控，最終使質(zhì)量、制造周期得到保證。
沖壓工藝分析
主機廠提供產(chǎn)品制件，將制件直接導入分析軟件，成型分析，應用AUTOFORM、PAM-STAMP、Dynaform等軟件產(chǎn)生近似壓料面，拉延筋位置線，工藝補充面、輪廓線等。
分析結(jié)束后，將分析后數(shù)據(jù)導入CAD軟件（PowerSHAPE 、UG）重構(gòu)制件沖壓數(shù)模完善工藝補充和回彈預處理等工作。
該工作是個反復的過程，經(jīng)常需要反復調(diào)整工藝補充面，能否快速生成和修改工藝補充面是影響該環(huán)節(jié)周期的重要因素，PowerSHAPE擁有完整的工藝補充功能：能快速計算修邊、翻邊線，快速生成工藝補充面、拉延筋等（圖2），快速模仿變形——整體或局部回彈預處理（不需要重構(gòu)曲面）。
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
完成前端分析后，根據(jù)數(shù)據(jù)模型進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成拉沿、修邊、翻邊、整形等工序模具設(shè)計（主要應用軟件為UG、PowerSHAPE、CATIA等），PowerSHAPE除前端工藝補充功能外，還提供模具結(jié)構(gòu)設(shè)計功能（圖3）。
加工制造
1 高端模具加工的要求和難點
（1）數(shù)據(jù)：加工數(shù)模要求最好是A級曲面（工藝補充部分可以適當放低要求）。
（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，導致模具應力變形，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)束后曲面精度達到技術(shù)要求，不允許鉗工大面積修模，只允許動R角，模具表面光潔度一致。
（6）回彈：預先考慮回彈變形，做適當反變形預處理。
2 軟件的功能
為解決上述問題，除了需要有相應的高精度設(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級曲面，因此，往往我們把曲面的要求降低，制件部分仍用主機廠提供模型，工藝補充通過軟件構(gòu)件完成（沖壓工藝補充可以略高，加工工藝補充可以很低），PowerSHAPE在工藝補充方面有很好的實現(xiàn)手段。
（2）開粗方法和效率。
模具粗加工效率是影響整個加工過程效率的重要因素，同時也是影響質(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.國際最先進技術(shù)Machine DNA：可以測試出客戶機床最佳加工參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進給、最小圓弧等），最大限度發(fā)揮客戶每臺機床效率；
c.最優(yōu)化的刀具路徑連接，避免機床走多余路徑，提高機床效率。
（3）分區(qū)域加工（圖4、圖5、圖6）。
針對高端模具，尤其是外板件模具，要求按模具表面特征進行分區(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不同特征的加工要求，同時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。
針對部分外板件，要求模具流線型好，按照造型曲線進行走刀加工，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，其缺點為程序計算速度慢，影響編程效率。
b.減小程序行距，其缺點為程序計算慢，加工刀路多，加工效率低，刀具費用高。
除以上2種方式外，PowerMILL有其獨特的處理方式——點分布。通過控制程序數(shù)控點的重新分布，來實現(xiàn)曲面精度的進一步提高，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已有數(shù)據(jù)模型進行預變形處理，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)，很多時候需要經(jīng)驗判斷，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——自動化程編及自動化加工
（1）自動化程編。
模具程編是一項繁瑣而且反復的工作，很多人員因為人為原因出問題，導致?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，越少人工參與，出錯機會越少，所以，實現(xiàn)模具自動化程編是必不可少的發(fā)展趨勢。
自動化程編是將企業(yè)的工藝經(jīng)驗凝聚到一起，制定出一套可行的加工方案，并通過軟件實現(xiàn)自動程編（所有加工參數(shù)、刀具等自動設(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)實際競爭力。
PowerMILL自動化程編方案PT-MILL的優(yōu)勢為：
a.降低程編人員勞動強度，至少提高30%程編效率；
b.作業(yè)流程標準化，實現(xiàn)管理數(shù)字化；
c.技術(shù)工藝模板定制化，工藝經(jīng)驗得到積累和傳承；
d.提升整體企業(yè)水平，使企業(yè)工藝平臺得到整體提升。
（2）自動化加工。
自動化加工是建立在先進工藝準備及軟硬件基礎(chǔ)上，采用機械化、自動化技術(shù)，結(jié)合自動裝置和機械設(shè)備使生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化加工，同時使數(shù)控機床及刀具的銑削過程在最佳狀態(tài)下自動進行，即是通常所說的“無人化加工”。
自動化加工需求原因為：人力成本急劇增長；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)對工人技能的依賴性。
PowerMILL自動化加工方案PT-MILL優(yōu)勢：
a.型面加工程序自動安全連接、自動換刀，人工不干預；傳統(tǒng)方式以工人手動調(diào)用每條加工程序，換刀具，中間過程機床一直處于停滯狀態(tài)，不能發(fā)揮效率。
PT-MILL自動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，實現(xiàn)自動調(diào)用程序，自動換刀，過程中工人不干預。提高設(shè)備利用率，降低人為操作帶來錯誤的風險，一人可操作多臺設(shè)備。
b.根據(jù)刀片壽命自動分割程序換刀。
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間，覺得時間差不多了就停機換刀片。不能準確判斷刀片使用時間（尤其是晚班），有時提早換了（浪費刀片），有時晚換了（刀片磨損嚴重，影響表面加工質(zhì)量），同時，換刀后不能與前面刀路重疊，影響接刀效果。
PT-MILL自動化加工方式為根據(jù)客戶提供不同刀具壽命參數(shù)，軟件實現(xiàn)自動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，得到自動化加工程序（自動換刀）。能夠準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。實現(xiàn)機床自動化加工，降低工人勞動強度，提高工人工作效率（一個人可以管理2~3臺設(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，是實現(xiàn)自動化加工的難題。
傳統(tǒng)方式為工人通過機床手動控制程序進給速度。加工效率低，刀具磨損快，工人勞動強度大。
PT-MILL自動化加工方式為軟件按刀具切削參數(shù)和余量大小自動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，機床載荷穩(wěn)定，實現(xiàn)人工不干預。降低工人勞動強度，有更多時間干其他工作；保護刀具，減少刀具損壞；實現(xiàn)自動化加工，提高機床利用率。
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模具在三坐標測量機室和機床之間，耗費很多時間和人力，影響生產(chǎn)效率。為此，我們需要過程控制，加工結(jié)束后在機床上就能知道該產(chǎn)品是否可以進行下一工序。
（1）模具加工中需要檢查確認的部位。
關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸檢查——導板安裝面/倒滑面、導柱孔位置； 輪廓類——修邊輪廓、翻邊輪廓等； 型面——主要是側(cè)壁。
（2）在機檢測解決方案（OMV）。
OMV是一個可在數(shù)控加工機床上實現(xiàn)自由曲面和幾何實體自動檢測的解決方案。
需求原因為模具返修率高，需要加強過程質(zhì)量控制。
由于不能及時在數(shù)控工序結(jié)束后對模具進行檢查，在機床上不能發(fā)現(xiàn)問題，需要在三坐標測量機或者調(diào)試階段才能發(fā)現(xiàn)，所以導致模具經(jīng)常因加工問題返回數(shù)控機床再次加工，帶來很多不便。
a.返修時需要重新裝夾找正模具，浪費大量時間和占用機床。
b.返修找正后，很難達到原始加工精度，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（在機床不能擺角的情況下），刀具剛性問題，肯定會存在加工不到位，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可以省掉那些費時費力的裝夾和搬運過程和不斷重復檢測和加工的過程， 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；可以決定是否進行下一工序 ；提高了現(xiàn)有設(shè)備產(chǎn)生的回報率；提高了生產(chǎn)效率 ,縮短模具制造周期；節(jié)省了成本；同時也是實現(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、復雜化、數(shù)字化不斷地發(fā)展，對于加工的要求也越來越高，需要我們對設(shè)備、刀具、材料、編程軟件等因素不斷進行調(diào)整，以適應技術(shù)的需求和發(fā)展。
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