基于逆向工程的汽車銳棱偏移修復(fù)技術(shù)

陳清亮，孫勝偉，李惠龍，倪文志，趙紹昕，張宇梁

（一汽-大眾汽車有限公司，長春 130011）

1 問題描述

車身銳棱設(shè)計(jì)能增強(qiáng)整車立體感、運(yùn)動(dòng)感；隨著汽車外覆蓋件銳棱的普遍應(yīng)用，棱線的維護(hù)和修復(fù)等問題也越來越多，傳統(tǒng)的銳棱修復(fù)方式（如復(fù)制、整體降銑等）費(fèi)用高，周期長，在零件批量生產(chǎn)階段基本不可行。

本文以某車型后蓋與側(cè)圍尾燈處棱線不對(duì)齊的問題為例，如圖1。利用先進(jìn)的逆向工程技術(shù)檢測對(duì)比偏差，結(jié)合模修師手工模具維修棱線的方法解決棱線偏移。

2 基于ATOS 逆向工程技術(shù)理論分析

ATOS 掃描儀是以光學(xué)坐標(biāo)測量技術(shù)為基礎(chǔ)的逆向工程技術(shù)，此設(shè)備可以針對(duì)復(fù)雜曲面實(shí)現(xiàn)非接觸式的精確逆向建模以及測量。本案例中通過ATOS 掃描車身棱線得到的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，后蓋下角棱線處在最后工序翻邊成形后存在回彈，回彈量在0.8mm 左右，是導(dǎo)致成品沖壓件棱線位置產(chǎn)生偏差的原因。工程師對(duì)后蓋零件進(jìn)行了測量和ATOS 掃描分析，通過掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與理論數(shù)模對(duì)比，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品形面與拉延件形面有偏差，左右呈對(duì)稱趨勢，偏差量為0.8 ～1.1mm。確定出現(xiàn)棱線無法對(duì)齊的原因?yàn)楹笊w外板回彈導(dǎo)致產(chǎn)品面偏移，帶動(dòng)棱線導(dǎo)致位置偏差，如圖2。

圖1 后蓋與側(cè)圍棱線不對(duì)齊

圖2 棱線區(qū)產(chǎn)品面偏移量

若根據(jù)產(chǎn)品面直接做回彈補(bǔ)償，將面臨產(chǎn)生缺陷的極大風(fēng)險(xiǎn)，且可能引起其他的匹配問題，因此，創(chuàng)造性的構(gòu)思采用局部棱線偏移方法，在不改變當(dāng)前產(chǎn)品狀態(tài)的情況下，對(duì)棱線位置度進(jìn)行局部調(diào)整。首先，利用產(chǎn)品造型面的曲面特點(diǎn)，借助軟件進(jìn)行模擬分析，將棱線下交叉面降低，降低后的新面與上面后產(chǎn)生新交叉棱線，在目視位置將有明顯上移效果，通過模擬計(jì)算和校核后確認(rèn)，將棱線下平面降低0.4mm，可以得到棱線頂點(diǎn)上移1.0mm 的效果（如圖3、4）。

3 修復(fù)過程

按照如上理論分析的方法進(jìn)行降形面，常規(guī)方法需要對(duì)拉延凸模形面降低，凹模對(duì)應(yīng)調(diào)整。處理的手段有兩種：整體形面降銑或者數(shù)模局部型面改造降銑，并進(jìn)行數(shù)控加工。以上兩種方法均需要較高成本和調(diào)試周期，并且存在重新產(chǎn)生棱線偏差的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)多方面評(píng)估，決定進(jìn)行手工更改。

圖3 理論簡圖

圖4 軟件模擬

3.1 修復(fù)前準(zhǔn)備

3.1.1 評(píng)估及方案制定

在進(jìn)行修復(fù)前，進(jìn)行全工序著色檢查，評(píng)估更改可行性更改周期以及更改風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果制定更改方案，確定零件建儲(chǔ)數(shù)量，零件更改方案，更改效果評(píng)價(jià)，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案等（如圖5）。

圖5 更改方案

3.1.2 準(zhǔn)備工作

（1）保留全工序著色件，確定各工序工作內(nèi)容，便于更改后的著色研修及確定表面優(yōu)化方案。

（2）拉延件、成品件ATOS 掃描保留數(shù)據(jù)，用于更改后掃描對(duì)比更改量，指導(dǎo)和修正更改數(shù)據(jù)。

（3）使用樹脂膠制作原成品件比對(duì)樣板，用于目視比對(duì)更改后沖壓單件更改量和更改效果（如圖6）。

（4）因更改的不確定性，制定了恢復(fù)方案，并使用樹脂膠制作拉延模樣板，用于模具恢復(fù)初始狀態(tài)。

3.2 拉延凸模研修

更改關(guān)鍵工序是拉延模，根據(jù)更改方案中確定的拉延模更改量和過渡區(qū)域，對(duì)拉延模進(jìn)行研修。首先，確定翻邊線在拉延模中的位置，并以翻邊線的位置作為基準(zhǔn)點(diǎn)，研修深度為0.4mm 的“十”字型基準(zhǔn)（如圖7），過渡型面研修時(shí)，使用厚度為0.7mm 的彈簧鋼板研磨著色，砂輪機(jī)研修，著色均勻后使用小合金研板（170×30×0.65）進(jìn)行研磨，型面研修完成后，研修并光順R 角使其與原來的R 角大小一致。

3.3 拉延件掃描對(duì)比

研修完成后，沖壓一件拉延件進(jìn)行ATOS 掃描與原拉延件數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確定拉延件是否達(dá)到更改要求，如未達(dá)到更改要求，則根據(jù)偏差值進(jìn)行第二輪拉延模研修，直至拉延件達(dá)到理想更改效果，如圖8。

3.4 全工序匹配拉延件

拉延件達(dá)到更改效果后，使用新的拉延件對(duì)全工序凸模進(jìn)行符型研修，以及修邊、翻邊工序和壓料板燒焊后研修著色，并優(yōu)化表面缺陷，需要注意的是，壓料板著色研修時(shí)注意棱棱線邊緣需空開，避免棱線處壓傷。

圖6 成品件比對(duì)樣板

圖7 拉延模做基準(zhǔn)點(diǎn)

3.5 成品件掃描對(duì)比

完成全工序研修工作后，自動(dòng)化生產(chǎn)線出件，對(duì)成品件進(jìn)行掃描，掃描數(shù)據(jù)與更改前成品件數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)比結(jié)果符合更改要求。

3.6 整車試裝、評(píng)價(jià)

制件發(fā)試裝，經(jīng)焊裝、涂裝、總裝匹配后，經(jīng)終檢質(zhì)保評(píng)價(jià)棱線更改效果良好，如圖9。

圖8 拉延模掃描對(duì)比結(jié)果

圖9 優(yōu)化后棱線狀態(tài)圖

4 結(jié)語

介紹一種基于ATOS 逆向工程技術(shù)修復(fù)某車型后蓋與側(cè)圍尾燈處棱線不對(duì)齊的問題，經(jīng)實(shí)踐，此種方法可快速有效地修復(fù)銳棱，可以在汽車制造業(yè)推廣使用。