汽車模具設計及制造中光學掃描系統的應用及發展

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就目前而言，光學掃描技術在汽車模具設計及制造的應用環節中還不夠全面和系統，大多數汽車模具制造企業僅在模具調試過程中對光學掃描技術及系統有所應用。而光學掃描技術如果能夠得以系統化應用和深入發展，能夠給企業大幅度提升加工效率，并減少數控機床開出占用時間，有效縮短模具開發及制造周期，切實有效的降低企業模具開發成本。基于此，筆者將在本文中重點對光學掃描檢測的基本原理進行了相關闡述，并提出了光學掃描技術在，汽車模具設計及制造過程中的相關應用路徑，希望給同業者帶來一定的參考。

1 光學掃描技術的相關原理

光學掃描技術的應用讓制造、加工等過程更加輕松，讓汽車模具設計結構更為合理。光學掃描儀的檢測原理在于光的投影和成像，利用立體照相原理開展相關工作，通過儀器的掃描頭，將被測物體在數碼相機的同步測量中獲得其表面高密度的三維點云數據，通過這些數據設立相關參考點，并采用拼接技術，將不同位置和角度的測量點云數據自動對齊到同一坐標下，從而得到完整的被測物體的三維掃描點云數據，最后對數據進行三角化處理，得到最終的網格數據。

2 模具工藝方案及模面設計過程中的相關應用

當前汽車模具設計中磨面設計的強壓值，以及回彈補償量在設計中相對比較困難，通過理論分析很難讓數據精準無偏差，也因此導致相關公益方案設計出的回彈補償策略失效，最終導致模具變形問題難以得到有效解決。而通過光學掃描技術的應用，可以將設計的每項，即將出廠的合格模具進行模面掃描，將掃描的準確數據與零件產品數模和加工數膜對比分析后，則可以很容易的找到理論與實際間的數據差值，之后通過每個項目的數據累積，從而分析出準確的回彈補償經驗值，確保設計完成到產品有效性，并大大縮短了工藝設計的周期。

3 模具數控NC編程及加工中的相關應用

3.1 數控NC編程中光學掃描技術的應用 現階段汽車模具鑄造精度有限，其模具毛坯的鑄造余量往往無法符合實際要求。首先，模具毛坯鑄造余量的不準確直接導致資金浪費，在編程時模擬的開出余量，一旦大于模具毛坯實際余量，則會因開出程序，有部分無用空刀軌而帶來不必要的浪費。其次是汽車模具加工中如果毛坯余量過少，那么后期燒焊則會重復上機加工，增加成本、拖延周期。最后是汽車模具毛坯，實際余量過剩則會造成撞刀事故，對刀輔具造成不同程度的損壞，如若嚴重則更是會給機床帶來損壞。將光學掃描技術應用在模具數控nc編程過程中，則可以通過光學掃描技術先確定毛坯點云，在對比理論數模則可以得到準確的加工余量數據，直接避免了上述問題的發生，流程見下圖1。

3.2 在模具數控加工過程中光學掃描系統的應用 模具的數控加工中會因為多種因素而造成部分模具出現變形，傳統方法無法確保數控加工資源的不浪費，大大增加了汽車模具制造企業的加工成本。而應用光學掃描系統后，可以直接采集加工后的汽車模具實物模型，將數據與實物進行比對則可以讓余量情況更加明確，工作人員對無量區域的判斷更為直觀精準，出現問題時，也可以針對情況及時改變數控加工程序，挽回不必要的損失。

4 在模具復制過程中的相關應用

模具復刻一直以來在汽車模具制造企業中十分關鍵，搶手車型的模具復刻占比很高，傳統工藝中是直接按照原始模具工藝方案來進行重新投鑄，但實際表明這樣以來會直接導致，復課后的汽車模具型面不符合鉗工調試后的形面，與原產品的狀態不相符，無法進行直接互換。而光學掃描技術的應用，則可以直接在模具調試合格后將模具型面進行掃描，然后通過逆向技術建立調試后的模具型面數模，當接到模具復刻通知時，則可以進行直接復制，最后由鉗工打磨拋光后投入生產，對原模具可以進行直接替換，大大降低了鉗工重復調試工作并節約模具復制時間。

圖1 光學掃描系統應用于毛坯掃描的過程詳解

總結語

世界經濟體制的不斷深化，讓汽車制造企業面臨的競爭力也越來越大，如何利用新技術新工藝節約制造成本、縮短制造周期，對新時期擴大企業優勢、確保企業核心競爭力十分關鍵。筆者在本文中提到的汽車模具工藝設計及加工制造過程的各個環節中光學掃描技術的應用，可以大大提高企業生產力，有效降低汽車模具開發設計的周期并提升粗加工效率，降低了調試，壓機機床占用時間，節約了模具開發設計及制造成本，對企業的長足發展意義重大。