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一、概述
沖壓成型和注塑成型是汽車(chē)零部件制造的基本手段。據統計，汽車(chē)制造中有70%～80%的零部件需經(jīng)模具成型。汽車(chē)外飾件大都采用沖壓成型，而內飾件多采用注塑成型。因此，沖壓和注塑工件的制造工藝水平及質(zhì)量，對汽車(chē)制造質(zhì)量和成本有直接的影響。
模具是沖壓和注塑成型的關(guān)鍵工具， 模具制造成本和周期對汽車(chē)的制造成本以及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期有重要影響。目前，國外汽車(chē)界提出縮短產(chǎn)品的市場(chǎng)化周期、降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費用和減輕汽車(chē)質(zhì)量的發(fā)展戰略，其中的一個(gè)重要環(huán)節就是降低車(chē)身件模具的制造費用和縮短生產(chǎn)周期。同時(shí)，模具制造技術(shù)也正向高效節能、安全清潔的生產(chǎn)方向發(fā)展。 將檢測設備貫穿在模具的制造環(huán)節中，能夠對加工中的模具進(jìn)行階段性的有效監控和檢查，快速地反饋制造中的問(wèn)題，為工程技術(shù)人員的工藝修改提供依據；將檢測設備應用在模具試制階段中，能夠對虛擬或實(shí)際的配合關(guān)系進(jìn)行分析，對模具合模狀態(tài)提前預警，大大縮短了制造周期，減少了制作成本；將檢測設備應用在模具驗收階段中，可以以數字化的形式記錄模具狀態(tài)，存檔數據備份，從而為后期模具修改及精度恢復提供原始根據。
由此可見(jiàn)，適用于模具生產(chǎn)環(huán)境及制造工藝要求的檢測設備，在模具的整個(gè)制造環(huán)節中是非常重要的。因為模具的檢測或問(wèn)題診斷，往往發(fā)生在制造過(guò)程中，而且模具重量一般較大不易搬離，因此除測量功能需滿(mǎn)足檢測要求以外，檢測設備還要具備能夠在焊接、，沖壓等惡劣環(huán)境條件下工作，而且具有可移動(dòng)的功能。
二、白光拍照測量技術(shù)及主要應用
近年來(lái)，工業(yè)測量不再只局限于局部點(diǎn)及形位公差的測量，而是在此基礎上更側重于最終產(chǎn)品的外觀(guān)形狀的質(zhì)量控制, 因此光學(xué)測量技術(shù)以其測量數據的完備性，測量及分析方法的多樣性而在工業(yè)測量中占有越來(lái)越重要的地位。作為光學(xué)測量的一種，白光拍照式測量設備則以其高效率，便攜性的特點(diǎn)在模具制造中應用尤為突出，得到越來(lái)越多的關(guān)注。
拍照式測量機Cognitens WLS400，提供了一個(gè)多功能的測量平臺，可在工業(yè)制造尤其是汽車(chē)試產(chǎn)和量產(chǎn)階段完成焊裝夾具和模具的開(kāi)發(fā)試驗、零件和總成件的校準以及復雜的根源分析。
Cognitens WLS400由一個(gè)投影鏡頭及三個(gè)拍照鏡頭組成，采用高速單幅立體成像與無(wú)規則點(diǎn)陣投影相結合的技術(shù)，三個(gè)拍照鏡頭可以在0.01s之內快速捕捉投影鏡頭所投射在工件表面的圖像，并通過(guò)特有的算法重構三維點(diǎn)云數據，進(jìn)而在軟件中形成標準的三維檢測報告。由于高頻快門(mén)數據采集時(shí)間極短，毫秒之間即可從測量物體表面獲取數據信息，測量性能不受振動(dòng)、工業(yè)照明或溫度變化的影響,且其結構緊湊，操作簡(jiǎn)便，從模具設計開(kāi)發(fā)到完善再到最后的模具上線(xiàn)的各環(huán)節，Cognitens WLS400均能對各種疑難問(wèn)題提出綜合的解決方案。
三、拍照式測量機：快速完成型面測量與分析
拍照式測量機作為一種新型的型面測量技術(shù)，具有數據采集量大，效率高的特點(diǎn)。?？怂箍导瘓F最早與美國通用汽車(chē)公司合作，已有5年多歷史將拍照式測量系統 (Cognitens)用于汽車(chē)車(chē)身件的測量。不同于其他僅用于逆向工程的設備，新推出的WLS400的曝光時(shí)間小于千分之一秒，這得益于高靈敏度的成像器件和高速快門(mén)技術(shù)，將環(huán)境振動(dòng)的影響幾乎完全消除。因此也并不需要固定的相機三角架和工件的固定隔振。實(shí)際上，該系統是地道的手持設備，操作方便而可靠，這是生產(chǎn)車(chē)間使用的重要要求。該系統的另一顯著(zhù)特點(diǎn)是不需要在工件上粘貼大量用于保證精度的參考目標，僅有少量用于找正用途的參考點(diǎn)即可。 由于汽車(chē)模具和車(chē)身件的緊密關(guān)聯(lián)性，拍照式測量系統被用于模具行業(yè)，就是順理成章的事。通過(guò)在現場(chǎng)環(huán)境下快速測量，有效地縮短了模具制造周期。尤其在現場(chǎng)修模、根源問(wèn)題追溯中其優(yōu)勢尤為明顯。
以下列舉 WLS400白光測量設備在模具制造環(huán)節中的幾種典型應用案例。 1. 毛坯件加工前智能逆向——防止空切及大進(jìn)刀量
眾所周知，模具的鑄造毛坯件因材料的收縮引發(fā)無(wú)法控制的變化量，所以粗加工余量往往是個(gè)不確定值。因此在實(shí)際的機加工過(guò)程中，毛坯件粗加工時(shí)無(wú)法避免空切（銑刀沒(méi)有實(shí)際加工到毛坯）和大進(jìn)刀量（銑刀銑削面積過(guò)大），導致浪費機床工時(shí)，損傷機床部件和刀具?！?nbsp;
拍照式測量機因其能快速的對毛坯的外表面進(jìn)行數據采集和智能逆向，生成STL三維三角網(wǎng)格數據，并結合CAM軟件，快速設計出最合理的粗加工路徑，大大提高了機床的利用率（通過(guò)與北美荻原的合作分析提升約在20%左右），并對刀具和機床起到保護作用，大大降低了機床維護成本。
2. 模具調試階段的快速測量
眾所周知，模具型面是按零件的CAD數模加工而成的，但最終的要求是成型后的零件符合CAD數模，而并不是模具本身。因此反復大量的試模和修模是必不可少的，而且是影響生產(chǎn)周期的主要因素。這期間，對零件的型面測量是一項費時(shí)而細致的工作，拍照式測量系統則可以完美地完成這一任務(wù)。
由于拍照式測量機的高速性，可以實(shí)現快速的現場(chǎng)測量，從而使原先的修模（紅丹粉試模→工人經(jīng)驗修模）提升為數字化測量和加工模式（拍照式測量→精修模具），可以實(shí)現精確加工大大節約試模的時(shí)間。
3. 連續模各模之間的調整
在連續模的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì )用到類(lèi)似裝配過(guò)程中的過(guò)程監控。舉例來(lái)說(shuō)，有一套四序模具，經(jīng)四步?jīng)_壓成型后可能發(fā)現最終結果不能滿(mǎn)足要求。產(chǎn)生這種結果的原因有很多種，但是問(wèn)題出現后的分析往往需要大量的試模過(guò)程和人工經(jīng)驗判斷。
拍照式測量能同步記錄同一個(gè)零件在各工序間的變化過(guò)程，并可對應任一工序的半成品中的任一測點(diǎn)進(jìn)行橫向跟蹤分析。
當四序模具在成品件部分發(fā)現問(wèn)題時(shí)，可回溯四序中任一工序找出問(wèn)題所在，大大節省了試模材料和時(shí)間，并由以前只能依靠經(jīng)驗的修改變成清晰而直觀(guān)的量化修改方式。
4. 小批量生產(chǎn)中的統計分析功能
對交付的模具產(chǎn)品，客戶(hù)并不完全關(guān)心和了解模具在生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制手段，只關(guān)心兩點(diǎn)，即，零件的合格率（或稱(chēng)PIST）以及模具的重復性（或稱(chēng)R&R）。此項工作的核心是大量的數據測量，使用傳統的CMM測量效率極低。
拍照式測量技術(shù)能非常完美地解決了這個(gè)問(wèn)題。首先，拍照式測量是一種面測量手段，也就意味10個(gè)測點(diǎn)和100個(gè)測點(diǎn)甚至1000個(gè)測點(diǎn)的測量速度是一樣的，單個(gè)零件的測量速度大大高于傳統CMM測量。其次，白光測量的圖形化顯示和自帶的報告模板編輯能力使得PIST計算和小批量的R&R計算全部在程序內部完成，提高了精確性。
5. 合模分析
為檢查上下模之間的間隙，需要進(jìn)行合模試驗，這同樣是一件困難而耗時(shí)的工作。
采用WLS400 系統可以提供快速測量和數字化裝配，模擬合模效果。對上下模分別測量后，在系統提供的軟件中進(jìn)行數字裝配操作，就可以檢查任意截面上的間隙大小，為修模提供定量的依據。凸模/凹模測量數據見(jiàn)圖7。
6.成品數據保存
經(jīng)試模合格的最終成品模具，其面形往往早已偏離了最初的理論數模。為保證日后的復制和維修，必須作數據保存，這實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)單的逆向工程數據采集工作，用白光系統就可以非常容易地完成。
四、 結論
Cognitens WLS400白光測量作為一種新興的快速測量手段，特別適合型面測量。和其他同類(lèi)測量方法相比，能在更惡劣的環(huán)境下使用(不怕振動(dòng)、車(chē)間粉塵及油污染），成為一種非常理想的現場(chǎng)檢測設備。加上專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)的應用軟件系統，簡(jiǎn)單易懂的圖形顯示，多種的報告及分析手段，將給模具行業(yè)帶來(lái)全新的測量控制手段，可完成工業(yè)設計、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和質(zhì)量評估、現場(chǎng)測量、過(guò)程檢測、模具的設計與試制、現場(chǎng)根源分析和車(chē)輛試產(chǎn)支持等各種測量與檢測任務(wù)，從而在模具的生產(chǎn)加工過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
〔撰稿人：?？怂箍禍y量技術(shù)（青島）有限公司王晉、廖魯〕
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