汽车模具制造中的光学检测技术范文

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在我国汽车市场竞争日趋白热化的今天，汽车主机厂对汽冲压车模具也随之提出了更高的要求。但由于当前我国汽车冲压模具制造的铸件水平低下、数控加工自动化程度普遍不高、且模具钳工研修量大等问题，就导致了我国汽车冲压模具制造业竞争力的低下。针对这些问题，采集了大量的数据并进行了具体的分析，并提出了具有针对性的意见，以期对相关人员有所帮助。

1泡沫实型的点数据采集与分析

一般来说，采用三坐标划线机是对泡沫实型进行加工余量检测的主要方式。编程人员事先会将加工型面的理论数据以数据表的形式呈现出来。检测人员则会检测泡沫实型的对应位置。这种检测方式是依据数据表来对余量的大小进行判定的，但难以全面地对泡沫的实型整体进行加工余量分析。由于设备检测范围的限制，不方便对大型工件进行检测，导致无法对检测后的结果存档。若是铸件毛坯加工型面发生变形、余量不均衡或加工余量不够，就难以对其所存在的问题进行合理的判断。通过对照相测量系统的应用范围加以扩展，来将应用单反相机将模具铸件泡沫实型的离散点3D坐标进行快速采集。并通过比较分析照相采集数据与理论实体数模，便可将泡沫实型加工余量的分布状态体现出来。此种检测方式，可以对余量结果进行数据化分层，并能够利用不同的色彩来区分出余量的偏差结果。从而能够使相关人员直观地检查与判定出工件余量分布是否合理。较之三坐标划线机检测方式，点照相检测方式有以下优点：一是能够将编程人员给予检测数据点出图这一步骤省去；二是能够使检测中发生的人为失误加以防止；三是对铸件整体余量分布状态可以进行综合评定，从而使手工修改时间得以减少；四是使三维数据的检测结果得以保留，从而使日后查验变得更加便捷；五是能够提高检测效率；六是能够使加工余量及铸造缩比的设置参数得到进一步的优化。而实施此项目不但能够使泡沫实型的制作工艺得到进一步的提升，而且能够实现实型制作、实型检测、铸件检测及加工基准的统一。

2铸件毛坯的点数据采集与分析

一般来说，铸件加工采用试切的手段，无对刀基准及表面余量检测环节，但结果占用了过长的数控设备准备时间，降低了机床的有效利用率，且安全性不高。甚至在加工过程中，对导致撞刀的事故发生，从而造成刀具的损坏，工件的报废等不良现象的发生。所以，无人化的程序自动加工一直未能得以实现。点照相测量技术可以全部采集出以离散3D点呈现出来的铸件全部的加工型面。此种技术所遵循的原则为：先以导向部分余量均匀为主，然后再检测其他结构面的余量，使坐标系的平移量得以确定。当铸件发生较大的变形量时，则需利用均分导板余量的手段，使坐标系建立起来。而检测结果若是发现部分精加工面未有加工余量，则就由于铸件变形所致。处理方法为一侧连接板面拉直，以另一侧连接板的加工余量取中，再向坐标系偏移，用两侧相对余量较为均匀的面作建系标准。在铸件检测上，点照相技术有如下优点：一是离散3D偏差量可以将铸件的余量状态反映出来；二是把数控机床试刀的过程取消，从而在数控机床前使铸件毛坯对其加工余量的比较分析得以解决，以防发生撞刀事故。二是利用平移数据点的坐标，使数控加工的最小余量得以满足，并使型面余量变得更均匀。从而将二维结构面无人化程序自动加工得以实现。如此一来，不但使数控机床的有效时间得以提高，而且还使成本的消耗量得以降低。三是利用采集与整理大量的铸件毛坯，并在确保稳定的铸件余量的情况下，来使铸件毛坯的余量值得以降低，使模具成本得以节约。

3模具型面的点云数据采集与分析

当前，大型三坐标测量机是汽车覆盖件冲压模具质量控制的主要依据。其利用对离散点采集的手段，将模具表面与理论数据的偏差状态得以确认。但其所测量的数据的片面性较大，例如对数控加工经常出现的段差问题难以体现出来。而在检测时，利用光学扫描设备，来全方位的对数控加工后的模具型面与功能面进行点云数据采集，便可以全面分析模具的制造精度。此种方式不仅能够使型面产生的断差检测难的问题得以解决，而且可以提供更有效的修正凭据，使单品模具的制造精度得到显著的提升。

4数据化虚拟合模技术

作为汽车覆盖件模具调试工艺方法及检测技术的创新，虚拟合模技术就是利用扫描数据对计算机模具的综合加工精度与合模间隙的分析，来使检测单件精度的传统模式逐渐向组合装配检测方向提升。其优势是能够利用观察着色来对模具的合模效果进行判定，从而消除占用压机时间过长的缺陷。虚拟合模分析是通过白光扫描设备来对模具进行全方位的扫描检测，将其表面数据提取出来，并充分对料厚补偿进行考虑，在依据一定的基准规则，将上下模具的扫描数据进行虚拟合模，从而了解入调前的模具的综合合模间隙分布。以上所提供的模具研修方案，能够体现出模具以往所存在的凹角加工的缺陷，以及模具导向是否匹配，型面加工是否合理等问题。从而使调试工人对模具合模间隙状况能够得以更好的掌握。而对于对称零件，应将单侧零件模具进行重点调试，再当此侧模具稳定成形后，可利用虚拟合模技术来将手工修磨的结果进行数据分析。并将模具的修磨过程进行详细记录，以此作为另一侧模具调试工作的指导基础。此外，还可利用对点云数据的对称扫描，来进行手工调整大区域的编程数控加工。还应注意的是，在对前工序进行手工打磨处理后，还应依据该方案对后工序进行编程加工，如此一来，不仅使数据基准的一致性得到了很好的保证，而且又使钳工的手工研修量得到了大大的降低，从而在整体上，将模具制造周期进行缩短。

5结束语

当前，对于我国汽车冲压模具行业较低的铸件制造水平，以及数控加工自动化程度不高等现实问题，为此本文提出了光学检测技术在汽车冲压模具制造过程中的应用的解决对策，并从泡沫实型的点数据采集与分析；铸件毛坯的点数据采集与分析；模具型面的点云数据采集与分析；以及数据化虚拟合模技术这四个方面进行了阐述与研究，希望能够为相关人员提供一些有益的帮助。

作者：康飞 单位：陕西黄河集团有限公司