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模具自動化製造（zào）技術的應用

2019-6-19 來源：成都普什汽車模具有限公司作者：郭宏軍陳平

【摘要】: 本文係統地闡（chǎn）述了（le）公司的典型設備（bèi）和（hé）在自（zì）動化（huà）製造技術上的應用（yòng），並（bìng）對其中的幾個核心技術進行了（le）較為詳細的論述。

製（zhì）造業水平是一個國家工業化（huà）水平和生產力水平的體現，因（yīn）此製造業在各經濟大（dà）國的國民經濟中占據著重要地位。模具製造素有“工業之母”之稱，它的發展水平是衡量一個國家製（zhì）造業水平的重要（yào）標誌之一。近年來，隨著汽車（chē）工業的飛速（sù）發展（zhǎn），市場對汽車模具製造企業提出了更（gèng）高的要求，對大型自動化、智能化、高速模具的需求迅速（sù）增長，更高、更精、更細（xì）、更（gèng）全麵的模（mó）具製造技術成為汽車模（mó）具製造企業的立企（qǐ）之本。目前汽車（chē）模具數控加工方式已（yǐ）由單一的型麵加工發展（zhǎn）到型（xíng）麵和結構麵的全數字化立體加工，由中低速加工發展到高速加工。在汽車（chē）模具製造領域中，以（yǐ）集成化（huà）、數字化（huà）、網絡化為基礎發展起來的（de）自動化加工和智能化（huà）加工（gōng）的先進製造技術得到越來越廣（guǎng）泛的（de）應用，大大提高了模具的生產效率和加（jiā）工精度，使模具製造（zào）水平（píng）邁（mài）入新的裏程。

公司及模具產品情況簡介

成都普什模具（jù）有限公司是普什集團旗下的全（quán）資子公司，其前（qián）身為（wéi）普什模具有限公司的CB 事業部（汽車模（mó）具事（shì）業部）。作為集團高起點（diǎn），多元（yuán）化發展的重點項目，公司以高技術、大（dà）投入為基礎，以現代管理和國際戰略為著力點，利用（yòng）新興（xìng）汽車（chē）製造業地域優勢，厚（hòu）積薄發、統籌（chóu）兼顧、放眼（yǎn）全球，現已形成以汽車覆蓋件衝壓模具、檢具、夾具以及（jí）衝壓件為一體的現代化製（zhì）造企業。具有為客（kè）戶提供產品同步工程、先期介入、模具研發、產品工藝設計、模具設計、模具製造、在線服務、調試機床差異分析技術、模具生產（chǎn）技術服務和報廢模具重生技術等全生命周期（qī）的技術（shù）服務能力。現已形（xíng）成車身設計、製（zhì）造、衝壓及網絡自動化管理的（de）能力（lì），目前已（yǐ）向國（guó）內外眾多汽車生產廠家提供了模具產品及生產服務，獲得多家主機（jī）廠優（yōu）秀（xiù）供（gòng）應商稱號。

公司（sī）消化、吸收各主流車廠標準，形成了（le）獨具特色的“PWS” 標（biāo）準，培養了獨立的研（yán）發團隊，目前已經具備開發各類中高檔模具的實（shí）力。為日本馬自達、法國（guó）PSA、一汽大眾、一汽（qì）轎車、神龍汽車、廣汽三（sān）菱、長安馬自達和長安PSA 等客戶設計和製造（zào）各類汽車覆蓋件和（hé）結構件產品，覆蓋件包括頂蓋外板、引擎蓋內/ 外板（bǎn）、門內/外板（bǎn）、翼子板、側圍內/ 外板、尾門內/ 外板，結構件包括前/ 後地板、輪罩、立柱、保險杠及各（gè）類加強件等。從結構件模具的技術研發，到高強板、外覆蓋件（jiàn）模具的技術提升，公司已經形成具有自主專利的生產技術和（hé）特色產（chǎn）品，其中包括參（cān）數化裝配設計、模麵間隙設計等自主專利技（jì）術（shù）以及高（gāo）速精密浮動落料模、多（duō）工位模具、自動化模具、高強（qiáng）板模具和頂（dǐng）蓋模具等特色產品（pǐn）。

模（mó）具加工設備

根據汽車模具具有結構尺寸大（dà）、形狀複雜、表麵質量要求高的特點，公司（sī）配備了先進（jìn）的生產設備以滿足生（shēng）產要求，其中五軸加工機床3 台（SORALOCE 機床、RAMBAUDI 機（jī）床和MECOF機床），五麵加工中心20 餘（yú）台，三軸加工中心、數銑、普加等20 餘台。

（1）對於有些含有側切（qiē）、側整（zhěng）形和（hé）側翻邊等結構（gòu）的汽車（chē）模具，其（qí）擺角加工區域的孔、輪廓或整形精度要求高，這（zhè）就需要主軸剛性好，精度高的五軸（zhóu）機床加（jiā）工，SORALOCE 機床（見圖1）完全能滿足加工的需要，該機床的主要參（cān）數包括:固定工作台尺寸為7000mm×2500mm; 旋轉工作台尺寸為2500mm×2500mm，前後移動量為1500mm; 主軸最大伸（shēn）出量（liàng）1025mm，上下移動量為3000mm; 左右移（yí）動（dòng）量為（wéi）3000mm，轉速最大（dà）為3000r/min;A 軸、B 軸和旋（xuán）轉工作台範圍為（wéi）0° ~360°。

圖1

圖2

（2）對於結構尺寸大、形（xíng）狀複雜以及型麵質量要求高的汽車模具，可采用（yòng）五軸聯動機床進（jìn）行高速加工，如RAMBAUDI 公司的RAM-speed-H45 PLUS 型高速加工中心（見圖（tú）2），該機床的主要（yào）參（cān）數包括: 加工範圍為4500mm×2700mm×1500mm; 定位精（jīng）度（dù）為X軸0.025mm、Y 軸0.020mm、Z 軸0.015mm，A/C 軸P ≤ 12” ; 重複精度為X 軸0.010mm、Y軸0.010mm、Z 軸0.010mm，A/C 軸P ≤ 8” ;主軸功率為30kW，主軸轉速24 000r/min; 主軸用（yòng）氮化矽（Si3N4）陶瓷球軸承; 刀庫容量為30 把;立柱采用龍門式框架（jià）結構，精度高，特別適（shì）合大型汽車模具高速加工。

模具產品目前采用的主要加工技術

模具自動化製造技術體現（xiàn）了企業整體製造的技術水平，是由許多技術環節串聯而成的，公（gōng）司在幾（jǐ）年前就提出發展汽車模具自（zì）動化加工（gōng）戰略目標，並組建了（le）相關的技（jì）術（shù）攻關團隊，采用TRITOP 掃描技術、模（mó）擬仿真和在線檢測環節進行了一係列的（de）優化和（hé）改進，在汽車（chē）模具自動化加工技術方麵取得了良好的效果。

（1）TRITOP 技術是（shì）利用特有的（de）數碼點（diǎn）和參考點來構建一個完整的（de）坐標定位係統（tǒng），利用（yòng）光（guāng）學拍照定（dìng）位技術和光（guāng）柵測量原理，可（kě）在極短的時間獲（huò）得複雜工件表麵的完整點（diǎn）雲（yún）的一種技術。采用TRITOP 技術對模具鑄（zhù）件毛坯進行掃描，從而獲得加工前模具的真實狀態，為汽車模（mó）具自動化製造的安全性提供了（le）保障。

（2）汽車模（mó）具的結構複雜，側切、側整形和（hé）側翻邊的模具比較多，為了保證汽（qì）車模具自動化製造的安（ān）全性，需對側切、側整形和側翻邊部分的程序進行機床加工模擬仿真。目前我們結合公司的（de）機床設備參數，建立了相應的機床（chuáng）數據庫，確保了汽車模具自動化製造的安全性。

（3）汽車模具在自動化製（zhì）造過程中，加工精（jīng）度主（zhǔ）要取決於加工刀具的測量與精度補（bǔ）償。在機檢（jiǎn）測係統就（jiù）是在機床（chuáng）上利用工件測（cè）頭對工件（jiàn）進行檢測的一種測量方式，對模具加工全過程的監測和補償，防止（zhǐ）人為（wéi）誤操（cāo）作（zuò），保證了汽車模（mó）具自（zì）動化製造的（de）精度。

頂蓋製造技術

汽車模具（jù）中頂蓋是最大的（de）衝壓件之一，頂（dǐng）蓋質量的好壞直接影（yǐng）響到汽車的外觀品質，因此，頂（dǐng）蓋除了分（fèn）析、設計和調試環節外，製（zhì）造環節也非常重要。公（gōng）司在頂蓋零件加工製造方麵積累了（le）豐富的（de）技（jì）術經驗（yàn），主要有以下幾（jǐ）個方麵:

（1）型麵加工時采用圓（yuán）弧進退（tuì）刀方（fāng）式，提高頂（dǐng）蓋的加工質量，如圖3 所示。

圖3 采用圓弧進退刀方式

（2）型麵加工（gōng）中（zhōng）采用點銑方式加工，減少刀片的磨（mó）損，提高了切削速度，精加工采用主軸傾斜10°的方式進行加（jiā）工，如圖4 所示。

圖4 點銑加工方式

（3）為保（bǎo）證型麵的加工精度、減少刀（dāo）片磨損，型（xíng）麵精加工前先（xiān）對淬火區域的R 留0.05mm 進行預精加工（gōng），最後再進行全麵精加工，如圖5 所示。

圖（tú）5 淬火區域（yù）加工（gōng）方式

（4）頂（dǐng）蓋（gài）後序模具加工中，為保證型麵的進度和加工效率，優化了程（chéng）序（xù），保證了主軸Z 向沒抬刀，且避空區域的進給值設（shè）置為最大速度，如圖6 所示。

圖6 加工區域和避空區域的加工方式（shì）

新裝備在模具加工製造（zào）中的應用

在汽車製造領域，大批量和高精度的生產要求決定了耐用性（xìng），成為汽車模具的（de）基本要素。為了（le）提高汽車模具的使用壽命，汽車成型模具都要進行（háng）表麵處理。汽車（chē）模具表麵處理仍以火焰淬火為主，我國大部分廠家還處於人工淬火階（jiē）段，由於火焰淬火質（zhì）量很大程（chéng）度取決於操作者的經驗，經常出現模具表麵淬火後硬度低或者開（kāi）裂問題（tí）。因此，尋求一種淬火（huǒ）質量高，而且（qiě）穩定的模具淬火方法非常重要。數控激光淬火機（jī）床可以（yǐ）通過程序（xù）的控製，不但能有效的保證模具表麵淬火的要求（qiú），而且還提高了模具（jù）表麵淬火效率。目前，我公司使（shǐ）用激光淬火機床對模具進行淬火已進入實際應用階段，已（yǐ）能完成（chéng）非深拉延和（hé）非深（shēn）腔模具的淬火（huǒ）, 模具型（xíng）麵（miàn）使用激光淬（cuì）火，淬火層均勻，淬火硬度和質（zhì）量大大優於手工淬（cuì）火，如圖7 所示（shì）。

圖7 采用數控激光淬火機床對汽車模具淬火（huǒ）

結語

隨著汽（qì）車（chē）模具製（zhì）造技術的（de）日臻（zhēn）完善，數字（zì）化、集成化、自動化是汽車模具製造領域（yù）發展的必（bì）然趨勢。從加（jiā）工技術、加工工（gōng）藝的規（guī）範與創新，工裝（zhuāng）設備、加（jiā）工設備的完（wán）善與革新，自（zì）動化技術都將全麵覆蓋（gài）、係統連接生產（chǎn）製造的各個環（huán）節（jiē），提（tí）升品質（zhì），降低成本，形成一套自動化、標準化、完整化的製造理論，打造一批高產（chǎn）、高效（xiào）、高質的製造企業。立足高遠，放眼（yǎn）未來，隨著新興科學技術（shù）的進步與發展，同（tóng）時伴隨著我國製造業產業升級的大潮，多種新理論、新技術將應用到汽車製造業（yè）中來，數（shù）字化（huà）、網絡化、智能化逐步同自（zì）動化技術相互融合、優勢互補，共同（tóng）開拓汽車模具製造的新領域。

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