汽車覆蓋件模具的快速制造技術的研究

摘 要：以電弧噴涂和電刷鍍制膜技術為核心的汽車覆蓋件模具快速制造工藝與CAE技術、CAD技術等先進技術之間的融合，可以在對模具開發成本進行有效降低的基礎上，構建覆蓋件模具的快速制造體系，本文主要從覆蓋件模具制造技術的核心要素入手，對快速制造技術中的關鍵要素和先進制造技術的應用問題進行了探究。

關鍵詞：汽車覆蓋件；模具；快速制造

汽車覆蓋件模具的制造技術是汽車制造技術中的重要組成部分。長期以來，覆蓋件模具設計問題是我國汽車工業的一大制約因素。金屬流動的合理控制問題是覆蓋件工藝領域和模具設計領域中的難點要素。快速原型制造技術、金屬電弧噴涂技術和計算機輔助工程分析技術在汽車覆蓋件模具制造過程中的應用，可以讓覆蓋件模具的制造技術得到有效的提升。

一、覆蓋件模具快速制造的技術途徑

覆蓋件模具在成品的生產過程中發揮著較為重要的作用[1]。覆蓋件成品對尺寸、形狀進度和表面的質量要求等因素有著嚴格的要求，對模具快速制造領域的各個環節的制造進度進行提升，是目前覆蓋件模具制造工作中的一項重要內容。針對模具制造環節所表現出來的工藝環節多、變形機理復雜的特點，閉環精度控制模式的應用，成為了對模具快速制造的進度進行保障的重要因素。

二、汽車覆蓋件模具制造技術的核心要素

（一）金屬電弧噴涂/電刷鍍制膜技術

金屬電弧噴涂技術主要由以下幾個環節組成：一是母模的噴涂準備階段；二是基體處理階段；三是金屬電弧的噴涂階段；四是背襯材料的填充階段。梯度材料結構在這一技術的應用過程中發揮著一種較為重要的作用。它可以在對模具的整體機械的性能要求進行保障的基礎上，對模具制造的制造工藝進行簡化。梯度結構主要由以下幾個部分組成：一是高強度水泥層；二是樹脂、加強纖維和金屬粉為核心的金屬粉混合背襯材料層；第三是玻璃鋼加強層；四是額電弧噴涂層；第五是刷鍍層。其中，刷鍍層對模具表面的硬度和耐磨性的提升有著一定的促進作用。金屬噴涂層的建構，可以讓模具的修磨性得到有效的提升，在對模具的強度進行保障的基礎上，高強度水泥的應用可以讓模具的制造成本得到有效降低。

在母模噴涂的準備過程中，根據模具制造工作所面對的具體情況，以下方式可以被看做是噴涂母模的主要方法：一是對RP原型和由RP原型翻制而成的石膏過渡模型進行應用；二是借助石膏、木材、塑料等金屬材料進行數控加工；第三是借助實物樣件對石膏過渡模型進行建構。在集體處理階段，工作人員需要在讓涂層與模型之間在噴涂的初始階段保持良好的結合力。

（二）CAE仿真技術與模具快速制造技術的合成應用

在對模具的開發過程進行分析以后，我們可以發現，在設計的初始階段，模具工藝結構和沖壓工藝參數的合理優化措施就已經成為了減少試模、修模的工作量的有效措施[2]。CAE仿真技術就是與之有關的一種重要技術。這一技術可以在對模具的開發成本進行降低的基礎上，對模具的開發周期進行縮短。計算機模擬技術的應用，對模具的設計、生產工作的優化起到了一定的促進作用，但是在操作人員的經驗知識差異性的影響下，模擬結果的差異性往往會給數值的模擬精度帶來一定的影響。因而在計算機模擬技術應用之前，操作人員需要對一些與模具制造工作有關的重要參數進行提前設置。例如工藝補充面和沖壓方式就需要在數值模擬之前得到確定。成本低、響應快的特性是CAE仿真技術在模具設計領域應用制造系統所表現出來的主要特點。但是在計算模型與實際環境之間的差異性的影響下，這一技術也存在著計算精度相對較低的問題。隨著RP技術的不斷發展，CAP技術與RT技術之間的結合，可以成為對覆蓋件模具設計的優化的重要方式。

（三）三維幾何型面快反求技術

開裂現象、起皺現象和回彈現象是覆蓋件模具開發過程中的主要缺陷。曲面誤差測量技術是對覆蓋件的回彈變形量進行計算的主要工具。為了對開裂現象和起皺現象進行避免，相關工作人員需要對模具參數和相關的工藝參數進行及時修正。由于覆蓋面的表面主要以自由曲面為主。因而曲面輪廓度就成為了誤差評判的重要指標。由于誤差掃描過程中可能存在著測量數據與理想數據不匹配的問題。因而在誤差計算過程中，工作人員首先首先需要借助最小二乘法或最小區域法構建相關的目標函數體系，進而在測量數據與理想數據實現貼合匹配以后，對法向誤差和曲率變化問題進行計算。

三、先進制造技術的應用

新型模具結構、模具結構的動態仿真體系和模具標準化庫的構建，是先進制造技術應用于模具設計領域的表現[3]。在數字化技術不斷發展的時代，計算機輔助制造技術也在汽車模具的加工生產過程中得到了應用。應用于覆蓋件模具制造領域的新技術主要涉及到了以下幾方面的內容，一是POWERMILL系統，二是Work-NC系統，三是TEBIS系統。這些軟件的應用，可以在對人工成本進行有效降低的基礎上，對模具制造過程中的人工錯誤進行有效解決。根據汽車覆蓋件模具制造工作的特點對CAD技術、CAE技術和CAM技術等技術進行整合，可以為模具生產企業提供一種高效化的運行模式。也可以在對企業的生產成本進行降低的基礎上，對模具生產企業的競爭力進行強化。

四、結論

汽車覆蓋件模具快速開發系統的構建，可以讓模具的開發效率得到有效提升。對制造方式的變革可以讓模具制造的精密性得到提升。

參考文獻：

[1]李延平，朱東波，盧秉恒.汽車覆蓋件模具快速制造技術研究[J].汽車工程，2005，02：241-245.

[2]陽春啟，李玉強，楊旭靜，龔志輝.先進制造技術在汽車覆蓋件模具制造中的應用[J].模具技術，2008，06：55-59.

[3]鄭萬全.大型汽車覆蓋件模具智能制造技術發展趨勢[J].金屬加工（冷加工），2016，21：18-21.

作者簡介：關田甜（1987-），女，湖北潛江人，本科，助教，研究方向：汽車制造方向。