光学检测技术在汽车冲压模具制造过程中的应用

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1、光学检测技术在汽车冲压模具制造过程中的应用摘要：针对目前国内汽车冲压模具行业铸件铸造水平低、数控加工自动化程度低、模具手工研修量大、模具整体制造精度低的问题，提出了将光学扫描技术扩展应用于模具制造过程的方法。通过将实体数据采集与三维设计数据进行比对，获得泡沫实型、铸件毛坯、数控加工、模具装配等阶段的实际与理论偏差状态，进行模具制造过程的数据化质量控制。在此基础上开发了基于光学扫描的数据化虚拟合模技术，将模具传统的单件精度检测提升为工作状态下的组合装配检测，并应用于调试前的模具状态分析、调试合格后的模具状态数据积累及模具的修理

2、与复制工作中，提高了设计数据的可靠性和再利用性，缩短了模具制造周期。关键词：冲压模具过程控制数据采集虚拟合模光学检测技术中图分类号：TG305文献标识码：B一汽模具制造有限公司张健快速的大量数据采集分析手段，对汽车冲压模具的整个生产制造过程进行数据化质量分析控制，从而有针对性地进行模具各阶段过程产品的整改与修正，并形成具有汽车冲压模具制造特点的质量管理控制体系及模具调整经验积累机制，从而具备模具设计、制造、调试、数据分析并优化设计的闭环控制能力。1前言随着国内外汽车产品市场竞争的日益白热化，汽车主机厂对模具产品质量、模具制造

3、成本及模具制造周期都提出了更高的需求。而目前在汽车冲压模具制造过程中都普遍存在着模具铸件的铸造水平低、数控加工自动化程度低、模具钳工手工研修量大、模具调试占用压床周期长、模具整体制造精度低、冲压产品零件合格率低和对手工调整经验结果缺乏积累分析环节等难点问题。这些问题的普遍存在造成国内汽车模具企业的整体制造水平与日本丰田、德国大众等国际一流模具制造企业仍有相当大的差距。针对以上重点问题，通过2数据采集技术2.1泡沫实型的点数据采集及分析以往泡沫实型的加工余量检测主要是使用三坐标划线机，编程人员事先以数据表的形式提供加工型面的理

4、论数值，检测人员对泡沫实型的对应位置进行检测。该检测方式只能对照数据表去判定余量的大小，16汽车工艺与材料AT&M2011年第7期生产S现O场SHOPLUTION无法从泡沫实型整体出发做全面的加工余量分析；受设备检测范围的限制，对大型工件的检测不方便，检测后的结果无法存档。如果铸件毛坯加工型面变形、余量不均、无加工余量或加工余量不足等质量问题出现时，很难判断是由于泡沫实型的缺陷还是铸造过程存在问题造成的。通过扩展照相测量系统的应用范围，应用单反数码相机快速采集模具铸件泡沫实型的离散点3D坐标，如图1。将照相采集数据与理论实体

5、数模进行比较分析，计算得到泡沫实型的加工余量分布状态。该检测方式能够将余量结果进行数据化分层，将余量偏差结果用不同颜色区分。图2为检测结果数据分析偏差云图，可以直观地检查、判定工件余量分布是否合理。以通过平移坐标系的方式进行调整，这样减少了手工修改的时间；d.检测结果可以保留为三维数据，便于日后查验；e.可以一次检测多个工件，检测效率提高30%以上；f.点照相检测所得数据与铸造后的铸造毛坯检测数据进行对比分析，可以优化加工余量及铸造缩比的设置参数。该项目的实施优化了泡沫实型的制作工艺，实现了实型制作、实型检测、铸件检测，铸件

6、加工基准的统一。2.2铸件毛坯的点数据采集及分析以往铸件加工前通常采用对刀程序在机床上进行试切的方法，无对刀基准及表面余量检测环节，结果是占用数控设备准备时间过长，机床有效利用率低，并且安全性差，加工时可能会发生撞刀事故，导致刀具损坏、工件报废、加工设备精度下降等现象，因此一直没能实现无人化的程序自动加工。点照相测量技术能够将铸件所有的加工型面以离散3D点的形式全部采集出来，如图3。其比较原则为：先以导向部分余量均匀为主，再看其他结构面的余量，确定坐标系的平移量；当铸件的变形量较大时，则要通过均分导板余量的方法，建立坐标系。

7、图4为铸件的检测结果数据，从检测结果发现部分精加工面没有加工余量，分析原因是由于铸件变形所致。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，再偏移坐标系，使所有加工面余量较均匀后，用两侧相对余量较均匀的面作为建系标准。图1泡沫实型的点照相检测数据采集图2泡沫实型的检测结果点照相检测方式与三坐标划线机检测方式相比有如下优点：a.省去了由编程人员提供检测数据点出图的环节；b.避免了检测的人为失误；c.可以综合评定铸件的整体余量分布状况，如出现检测余量不均可图3铸件的点照相检测数据采集点照相技术在铸件检测上的应用具有以

8、下优点：a.离散3D点偏差量能够反映出铸件的余量状态，172011年第7期汽车工艺与材料AT&M生产S现O场SHOPLUTION图5数控加工后型面点云数据采集图4铸件的检测结果取消了数控机床试刀的过程，解决了铸件毛坯在上数控机床前对其加工余量的比较分析，避免了由于工件干涉面、铸造形成凸台等