楊 燦

（深圳中集專用車有限公司，廣東 深圳 518118）

近年來(lái)，我國(guó)的汽車行業(yè)飛速發(fā)展，為使新產(chǎn)品快速占領(lǐng)市場(chǎng),就需要開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)的模具，其越來(lái)越引起人們的重視?，F(xiàn)階段我國(guó)汽車覆蓋件金屬模具快速制造技術(shù)相對(duì)落后，形成對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展制約的局面。加大對(duì)汽車覆蓋件金屬模具快速制造技術(shù)的研究力度，成為當(dāng)前汽車覆蓋件金屬模具快速制造技術(shù)研究的技術(shù)前沿[1]。

1 汽車覆蓋件金屬模具快速制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑

汽車覆蓋件金屬模具的主要功能是用于生產(chǎn)汽車覆蓋件，關(guān)系著汽車覆蓋件的質(zhì)量、尺寸的精準(zhǔn)度等，所以需要保證汽車覆蓋件金屬模具的尺寸、精度、表面質(zhì)量，這樣才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的汽車覆蓋件。在汽車覆蓋件金屬模具快速制造過(guò)程中，必須要控制好每個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)精度，消除會(huì)影響精度的各種因素[2]?，F(xiàn)階段，我國(guó)在對(duì)模具快速制造技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，重點(diǎn)研究的是工藝步驟的可靠性，比較關(guān)注模具的快速制造質(zhì)量和精度。但是，沒(méi)有將模塊快速制造作為一個(gè)集成的系統(tǒng)來(lái)研究，使得研究過(guò)程缺乏全面性，沒(méi)能將不同環(huán)節(jié)的工藝精度聯(lián)系起來(lái)，不明確其相互之間存在的影響，以及系統(tǒng)累積效應(yīng)。在對(duì)汽車覆蓋件金屬模具的快速制造技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)形成一個(gè)閉環(huán)模式，在CAD三維設(shè)計(jì)中對(duì)累積誤差反饋，并利用輸入端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，通過(guò)逐次迭代的方式，制造出高精度的汽車覆蓋件金屬模具。在模具的快速制造過(guò)程中，會(huì)涉及到比較多的集成工藝環(huán)節(jié)，所以在對(duì)不同工藝環(huán)節(jié)的精度進(jìn)行控制時(shí)，難度會(huì)比較大。通過(guò)閉環(huán)精度控制模式，可將各影響工藝過(guò)程的因素累積起來(lái)進(jìn)行集中控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAD數(shù)據(jù)、CAE仿真優(yōu)化參數(shù)的直接修改，使汽車模具快速制造精度得到有效的保障。

2 汽車覆蓋件金屬模具的快速制造技術(shù)分析

2.1 CAE仿真技術(shù)與模塊快速制造技術(shù)的集成

在汽車覆蓋件金屬模具的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須要重視設(shè)計(jì)階段的工作，優(yōu)化模具的工藝結(jié)構(gòu)，合理設(shè)置沖壓工藝的參數(shù)，使試模和修模的工作量得以明顯的減少，這樣有利于減少模具的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，并使模具的開(kāi)發(fā)周期更短。CAE仿真技術(shù)在汽車覆蓋件金屬模具快速制造中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。企業(yè)通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用，能使沖壓工藝得到優(yōu)化，提高模具設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，促使生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行。但在實(shí)際的操作過(guò)程中，由于數(shù)值模擬軟件操作人員所積累的經(jīng)驗(yàn)不同，所以模擬結(jié)果會(huì)存在差異，導(dǎo)致數(shù)值模擬精度受到影響。因此，可以結(jié)合相似原理，詳細(xì)的分析模具的成形過(guò)程，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于一般的汽車覆蓋件，需要先設(shè)定成形工藝的相關(guān)參數(shù)，并將控制參數(shù)進(jìn)行兩類[3]。前一類參數(shù)采用的是相似原理，利用成功經(jīng)驗(yàn)來(lái)定制所需的汽車覆蓋件。CAE仿真技術(shù)在汽車覆蓋件金屬模具設(shè)計(jì)及沖壓工藝中的應(yīng)用，可提高相應(yīng)速度，降低制造成本，但其精度和可靠性得不到保障。將其與模具快速制造技術(shù)結(jié)合起來(lái)，則能達(dá)到比較好的模具快速制造效果。比如，采用覆蓋件模具混合迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)，先確定前一類參數(shù)，再對(duì)后一類參數(shù)進(jìn)行CAE模擬優(yōu)化。再通過(guò)快速制造技術(shù)制作相應(yīng)的模具，進(jìn)行試沖壓，根據(jù)沖壓結(jié)果，對(duì)CAE仿真軟件中不易確定的參數(shù)進(jìn)行修正，確定出最優(yōu)點(diǎn)。最優(yōu)點(diǎn)通常是在初始點(diǎn)附近，所以可用CAE技術(shù)對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)整的參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)設(shè)計(jì)，再經(jīng)過(guò)2-3個(gè)迭代循環(huán)，就能實(shí)現(xiàn)汽車覆蓋件金屬模具的最優(yōu)設(shè)計(jì)。

2.2 金屬電弧噴涂或電刷鍍制膜技術(shù)

金屬電弧噴涂技術(shù)需要經(jīng)歷四個(gè)階段，先對(duì)母模的噴涂進(jìn)行準(zhǔn)備，再對(duì)基體進(jìn)行處理，然后是金屬電弧的噴涂，最后再對(duì)背襯材料進(jìn)行填充。在汽車覆蓋件金屬模具的快速制造中引用此技術(shù)，最關(guān)鍵的是要確定好梯度材料的結(jié)構(gòu)，其不僅能夠保障模具的整體性能，還能簡(jiǎn)化模具的制造工藝。梯度結(jié)構(gòu)主要由五部分構(gòu)成，首先是高強(qiáng)度的水泥層；其次是金屬粉混合背襯材料層，其核心是樹(shù)脂、金屬粉和加強(qiáng)纖維；再次是玻璃鋼加強(qiáng)層；第四是電弧噴涂層；最后是刷鍍層。刷鍍層能夠提升模具表面的硬度，增強(qiáng)其耐磨性。通過(guò)構(gòu)建金屬噴涂層，則可增強(qiáng)模具的修磨性和強(qiáng)度。在對(duì)母模的噴涂進(jìn)行準(zhǔn)備時(shí)，常用的方法有三種。首先，將RP原型利用起來(lái)，或者將其原型翻制而成的石膏過(guò)渡模型利用起來(lái)，作為母模。其次，利用石膏、塑料及木材等材料進(jìn)行數(shù)控加工。最后，利用實(shí)物樣件，構(gòu)建石膏過(guò)渡模型。

2.3 三維幾何型面快速反求技術(shù)

此技術(shù)的應(yīng)用依然需要借助CAD形成三維幾何體模型，在汽車覆蓋件技術(shù)模具的快速制造過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、回彈、起皺等問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在會(huì)嚴(yán)重影響模具的精度，利用CAD三維幾何體模型可對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析。當(dāng)出現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí)，要對(duì)其原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，調(diào)整模具及工藝參數(shù)，不需要對(duì)具體的數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，就能避免再次出現(xiàn)開(kāi)裂和起皺的問(wèn)題。回彈一般是由于零件出現(xiàn)彈性變形，導(dǎo)致幾何誤差的出現(xiàn)引起的，回彈通常不會(huì)伴隨開(kāi)裂和起皺問(wèn)題。在對(duì)汽車覆蓋件的回彈變形量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，最常用的技術(shù)是曲面誤差技術(shù)，測(cè)量出具體的數(shù)值后，再利用回彈修正法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模具的修正。在制造模具的過(guò)程中，還需要對(duì)型面的制造誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可采用曲面輪廓度對(duì)其進(jìn)行評(píng)定，在獲取覆蓋件模具型面點(diǎn)的云數(shù)據(jù)時(shí)，可以利用相關(guān)的曲面測(cè)量技術(shù)進(jìn)行，如激光掃描三坐標(biāo)。但是，通過(guò)這種方法測(cè)量所得的數(shù)據(jù)往往會(huì)與理想出具存在偏差，所以不能直接用于對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算。因此，可先采用最小二乘法，或者最小區(qū)域法，建立起對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，并對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，這樣就能提高測(cè)量數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)的匹配度。然后，將測(cè)量數(shù)據(jù)上任意一點(diǎn)與理想曲面之間的法向距離計(jì)算出來(lái)，獲得曲率變化情況，就可計(jì)算出輪廓度，并對(duì)誤差進(jìn)行分析。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在汽車覆蓋件金屬模具的快速制造過(guò)程中，可以將CAE仿真技術(shù)與模塊快速制造技術(shù)進(jìn)行集成，對(duì)金屬電弧噴涂或電刷鍍制膜技術(shù)、三維幾何型面快速反求技術(shù)進(jìn)行合理的運(yùn)用，以提高汽車覆蓋件金屬模具的精度，保證汽車覆蓋件的生產(chǎn)質(zhì)量和精度。

參考文獻(xiàn)

[1]林祖正.某型汽車覆蓋件-發(fā)動(dòng)機(jī)支撐罩拉延模設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,(2)：32-32,33.

[2]吳雪峰,馮高成.汽車覆蓋件模具切削物理數(shù)據(jù)庫(kù)研究[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào),2016,(6)：52-55,65.

[3]劉玲.汽車覆蓋件沖壓的定位方法[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2016,(1)：250-250.