汽車門內(nèi)板儲(chǔ)物空間油泥模型加工制作方法

牙侯黨 雷邦成 鄧良勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 技術(shù)中心，廣西 柳州545007）

【摘 要】為了增強(qiáng)汽車門內(nèi)板的空間利用率，很多汽車廠商都在門內(nèi)板設(shè)計(jì)儲(chǔ)物空間，由于門內(nèi)板儲(chǔ)物空間的造型空間狹小，所以加工設(shè)備無法對其造型直接數(shù)控加工。文章通過對門內(nèi)板儲(chǔ)物空間區(qū)域造型數(shù)據(jù)分割設(shè)計(jì)，經(jīng)數(shù)控加工設(shè)備加工后，手工安裝得出設(shè)計(jì)造型，為工程師今后的創(chuàng)意設(shè)計(jì)和工程結(jié)構(gòu)提供驗(yàn)證依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】儲(chǔ)物空間；空間狹小；分割設(shè)計(jì)；數(shù)控加工

【中圖分類號(hào)】TH128 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）03-0051-03

0 前言

在現(xiàn)代汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中，油泥模型制作具有非常重要的作用。油泥模型的制作已成為汽車造型設(shè)計(jì)流程中的重要環(huán)節(jié)，正確地制作油泥模型會(huì)讓整個(gè)開發(fā)項(xiàng)目得以順利地進(jìn)行。它的制作過程不僅包含著設(shè)計(jì)師對產(chǎn)品的理解，而且是設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)思想創(chuàng)新、設(shè)計(jì)創(chuàng)造的體現(xiàn)。油泥模型的設(shè)計(jì)與制作是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要階段，也是汽車造型設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，又是表達(dá)設(shè)計(jì)師構(gòu)思與創(chuàng)意思維的重要手段，它是設(shè)計(jì)與工程之間的橋梁。油泥模型使用便捷、性能穩(wěn)定，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，油泥模型制作技術(shù)還將長期被置于一個(gè)不可動(dòng)搖的重要位置。

計(jì)算機(jī)三維模型精確，但是與實(shí)體模型相比，數(shù)字建模的靈活性還比較低，實(shí)施數(shù)字影像也遠(yuǎn)未達(dá)到完美的程度，特別是在人機(jī)交互方面，這種差距更為明顯。而手工制作有些模型區(qū)域又不能表達(dá)其真實(shí)空間的大小，無法完成一些工程上的驗(yàn)證。合理利用先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)和傳統(tǒng)的手工制作，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高效的產(chǎn)品開發(fā)過程。

1 油泥的特點(diǎn)

常溫下，油泥有一定的硬度，切削型好，能用專用的油泥工具任意切削制成各種曲面模型。做好的模型能永久不變形地保存下來。使用過的油泥通過油泥回收機(jī)可以再次使用。好的油泥具有優(yōu)秀的操作性，其色彩一致，質(zhì)地細(xì)膩，隨溫度變化伸縮性小，容易填敷，能提供相當(dāng)好的最終展示。而且，刮削性能越好，工作就越順利。

2 油泥制作的步驟

（1）油泥模型加工設(shè)備：五軸加工機(jī)械設(shè)備。

（2）收集油泥模型的3D數(shù)據(jù)，制作油泥模型骨架，確定與3D數(shù)據(jù)匹配的坐標(biāo)定位。

（3）為了減少油泥消耗，用高密度塑料泡沫制作油泥模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要把泡沫切削，黏合制作出模型的基本形狀。需要注意，制作過程中塑料泡沫要小于油泥外形的厚度，并且盡量減少突出的銳角，便于后期油泥的刮削。

（4）填敷油泥：先將油泥放在恒溫60°的紅外線烤箱里加熱。敷油泥時(shí)要掌握好時(shí)間，先用加熱過久而變的稀薄的油泥涂敷在高密度塑料泡沫模型上作為一層底泥，敷滿整個(gè)車身除了汽車的底部；然后再一層一層地敷，用大拇指和手掌邊緣順著一個(gè)方向敷，盡量不要產(chǎn)生氣泡。注意不能敷得過厚，可以多填敷幾次，保證油泥之間相互貼合。

（5）銑削油泥：銑削油泥分為粗銑和精銑，銑削油泥后再手工刮刷進(jìn)行表面處理；粗銑和精銑分為2個(gè)步驟進(jìn)行，通過五軸加工設(shè)備的數(shù)據(jù)坐標(biāo)定位進(jìn)行加工。精銑之后，再根據(jù)油泥表面質(zhì)量情況，進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖止す嗡⑻幚怼?/p>

（6）油泥貼膜：油泥模型薄膜的種類有很多種，例如透明薄膜、銀灰薄膜、棱鏡車燈薄膜、皮紋、桃紋薄膜等。將薄膜在水中泡軟后將襯紙剝落，用橡膠制的刮刀等邊刮氣泡邊貼于油泥模型上。到這里，汽車油泥模型的制作就算完成了，油泥是一個(gè)體現(xiàn)工程師想象力、空間感及工作技能的技術(shù)活。

3 門內(nèi)板儲(chǔ)物空間問題及解決方法

造型開發(fā)階段，由于創(chuàng)意設(shè)計(jì)和工程問題，一個(gè)模型開始制作到定型要經(jīng)過數(shù)次修改，在這過程中，門內(nèi)板儲(chǔ)物空間工程驗(yàn)證開模具的開發(fā)周期長且制作成本高。為縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，快速響應(yīng)工程師提出的工程問題，可以直接用油泥模型驗(yàn)證。由于數(shù)控加工設(shè)備特性和門內(nèi)板造型的空間問題，數(shù)控設(shè)備不能直接用數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)師所提供的三維數(shù)據(jù)模型加工，必須對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，滿足設(shè)備的加工要求。

3.1 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

三維表面數(shù)學(xué)模型是銑削加工油泥的基礎(chǔ)，由數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)師提供門內(nèi)板數(shù)模。根據(jù)數(shù)控加工設(shè)備的加工要求，對門內(nèi)板儲(chǔ)物空間數(shù)據(jù)分割設(shè)計(jì)，具體步驟如下。

（1）根據(jù)儲(chǔ)物型腔邊界分割，得出內(nèi)腔造型。

（2）根據(jù)型腔蓋厚度分割型腔蓋，并多3～5 mm邊界易于安裝。

（3）分割型腔蓋底部數(shù)據(jù)，用于加工型腔蓋凹形。

分割圖如圖1所示。

3.2 數(shù)控加工

3.2.1 門內(nèi)板儲(chǔ)物空間型腔加工工藝

汽車工業(yè)油泥是一種人工制造的材料，與普通水性黏土相比，具有強(qiáng)度高、黏性強(qiáng)的特點(diǎn)。用于汽車造型的油泥是由滑石粉、凡士林、石蠟、不飽和聚酯樹脂等材料根據(jù)硬度要求按一定比例混合而成。對加工刀具硬度要求不高，一般用普通高速鋼刀具，但對溫度敏感，加工時(shí)刀具高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量，加工采用單刃或雙刃球形銑刀。同時(shí)，生成高質(zhì)量的數(shù)控加工軌跡是加工油泥模型的關(guān)鍵步驟之一，設(shè)置合理的銑削加工參數(shù)，確定適宜的加工方式，是生成數(shù)控加工文件的前提。在油泥模型的具體加工過程中，根據(jù)油泥的特點(diǎn)，汽車油泥模型表面要求和加工工藝分析如下。

（1）大面檢查油泥增減，可先使用直徑為10 mm的球形銑刀進(jìn)行加工。

（2）為提高加工速度，可先使用直徑為10 mm的球形銑刀進(jìn)行粗加工。

（3）使用直徑為5 mm的球形銑刀進(jìn)行精加工。

根據(jù)工藝分析，設(shè)計(jì)加工刀具采用的切削參數(shù)見表1。

3.2.2 門內(nèi)板儲(chǔ)物空間加工方法

制定完數(shù)控加工工藝后，根據(jù)加工機(jī)床的特性對門內(nèi)板模型安裝定位。按數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，如圖2加工工藝流程圖所示，首先加工儲(chǔ)物空間型腔，完成后將型腔清掃干凈并用薄膠帶完全粘上，對型腔敷油泥填滿；然后加工外壁型腔，方法同第一步；最后加工型腔蓋。

3.2.3 安裝應(yīng)用

加工完成后取出型腔油泥，分開型腔蓋并清理干凈，安裝并用大頭針固定（如圖3所示）。

型腔大小完全符合數(shù)模設(shè)計(jì)，可以對其進(jìn)行工程驗(yàn)證，對實(shí)物空間的大小可直接目測感覺，如放礦泉水瓶、手機(jī)等物品。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，也可放置此類物品，由于數(shù)字建模的靈活性還是比較低，真實(shí)感觀性仍然不能與真實(shí)的油泥模型相提并論，無法滿足實(shí)際目測物品放置與取出時(shí)是否受阻或干涉及其受阻或干涉的區(qū)域和力度。

4 結(jié)論

通過加工制作門內(nèi)板儲(chǔ)物空間得出如下結(jié)論：在汽車內(nèi)飾模型制作中，有些模型造型無法按正常數(shù)控加工完成，須對數(shù)模進(jìn)行重新設(shè)計(jì)分割，利用設(shè)備反復(fù)加工，經(jīng)過手工安裝制作，再復(fù)雜的型腔模型均可加工制作。例如，汽車轉(zhuǎn)向蓋、儀表臺(tái)儲(chǔ)物箱等復(fù)雜模型均可按此方法制作，方便造型和工程的驗(yàn)證。在汽模型制作過程中，利用數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)模型，經(jīng)過CAM模型師和油泥模型師配合制作出各種模型，使其有真實(shí)的視覺效果，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)師的作品，也可驗(yàn)證一些工程上的問題，提前解決造型與工程上存在的問題，節(jié)約制作成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，為新款汽車產(chǎn)品提前投入市場占得先機(jī)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]