汽车覆盖件模具的快速制造技术的研究

摘 要：以电弧喷涂和电刷镀制膜技术为核心的汽车覆盖件模具快速制造工艺与CAE技术、CAD技术等先进技术之间的融合，可以在对模具开发成本进行有效降低的基础上，构建覆盖件模具的快速制造体系，本文主要从覆盖件模具制造技术的核心要素入手，对快速制造技术中的关键要素和先进制造技术的应用问题进行了探究。

关键词：汽车覆盖件；模具；快速制造

汽车覆盖件模具的制造技术是汽车制造技术中的重要组成部分。长期以来，覆盖件模具设计问题是我国汽车工业的一大制约因素。金属流动的合理控制问题是覆盖件工艺领域和模具设计领域中的难点要素。快速原型制造技术、金属电弧喷涂技术和计算机辅助工程分析技术在汽车覆盖件模具制造过程中的应用，可以让覆盖件模具的制造技术得到有效的提升。

一、覆盖件模具快速制造的技术途径

覆盖件模具在成品的生产过程中发挥着较为重要的作用[1]。覆盖件成品对尺寸、形状进度和表面的质量要求等因素有着严格的要求，对模具快速制造领域的各个环节的制造进度进行提升，是目前覆盖件模具制造工作中的一项重要内容。针对模具制造环节所表现出来的工艺环节多、变形机理复杂的特点，闭环精度控制模式的应用，成为了对模具快速制造的进度进行保障的重要因素。

二、汽车覆盖件模具制造技术的核心要素

（一）金属电弧喷涂/电刷镀制膜技术

金属电弧喷涂技术主要由以下几个环节组成：一是母模的喷涂准备阶段；二是基体处理阶段；三是金属电弧的喷涂阶段；四是背衬材料的填充阶段。梯度材料结构在这一技术的应用过程中发挥着一种较为重要的作用。它可以在对模具的整体机械的性能要求进行保障的基础上，对模具制造的制造工艺进行简化。梯度结构主要由以下几个部分组成：一是高强度水泥层；二是树脂、加强纤维和金属粉为核心的金属粉混合背衬材料层；第三是玻璃钢加强层；四是额电弧喷涂层；第五是刷镀层。其中，刷镀层对模具表面的硬度和耐磨性的提升有着一定的促进作用。金属喷涂层的建构，可以让模具的修磨性得到有效的提升，在对模具的强度进行保障的基础上，高强度水泥的应用可以让模具的制造成本得到有效降低。

在母模喷涂的准备过程中，根据模具制造工作所面对的具体情况，以下方式可以被看做是喷涂母模的主要方法：一是对RP原型和由RP原型翻制而成的石膏过渡模型进行应用；二是借助石膏、木材、塑料等金属材料进行数控加工；第三是借助实物样件对石膏过渡模型进行建构。在集体处理阶段，工作人员需要在让涂层与模型之间在喷涂的初始阶段保持良好的结合力。

（二）CAE仿真技术与模具快速制造技术的合成应用

在对模具的开发过程进行分析以后，我们可以发现，在设计的初始阶段，模具工艺结构和冲压工艺参数的合理优化措施就已经成为了减少试模、修模的工作量的有效措施[2]。CAE仿真技术就是与之有关的一种重要技术。这一技术可以在对模具的开发成本进行降低的基础上，对模具的开发周期进行缩短。计算机模拟技术的应用，对模具的设计、生产工作的优化起到了一定的促进作用，但是在操作人员的经验知识差异性的影响下，模拟结果的差异性往往会给数值的模拟精度带来一定的影响。因而在计算机模拟技术应用之前，操作人员需要对一些与模具制造工作有关的重要参数进行提前设置。例如工艺补充面和冲压方式就需要在数值模拟之前得到确定。成本低、响应快的特性是CAE仿真技术在模具设计领域应用制造系统所表现出来的主要特点。但是在计算模型与实际环境之间的差异性的影响下，这一技术也存在着计算精度相对较低的问题。随着RP技术的不断发展，CAP技术与RT技术之间的结合，可以成为对覆盖件模具设计的优化的重要方式。

（三）三维几何型面快反求技术

开裂现象、起皱现象和回弹现象是覆盖件模具开发过程中的主要缺陷。曲面误差测量技术是对覆盖件的回弹变形量进行计算的主要工具。为了对开裂现象和起皱现象进行避免，相关工作人员需要对模具参数和相关的工艺参数进行及时修正。由于覆盖面的表面主要以自由曲面为主。因而曲面轮廓度就成为了误差评判的重要指标。由于误差扫描过程中可能存在着测量数据与理想数据不匹配的问题。因而在误差计算过程中，工作人员首先首先需要借助最小二乘法或最小区域法构建相关的目标函数体系，进而在测量数据与理想数据实现贴合匹配以后，对法向误差和曲率变化问题进行计算。

三、先进制造技术的应用

新型模具结构、模具结构的动态仿真体系和模具标准化库的构建，是先进制造技术应用于模具设计领域的表现[3]。在数字化技术不断发展的时代，计算机辅助制造技术也在汽车模具的加工生产过程中得到了应用。应用于覆盖件模具制造领域的新技术主要涉及到了以下几方面的内容，一是POWERMILL系统，二是Work-NC系统，三是TEBIS系统。这些软件的应用，可以在对人工成本进行有效降低的基础上，对模具制造过程中的人工错误进行有效解决。根据汽车覆盖件模具制造工作的特点对CAD技术、CAE技术和CAM技术等技术进行整合，可以为模具生产企业提供一种高效化的运行模式。也可以在对企业的生产成本进行降低的基础上，对模具生产企业的竞争力进行强化。

四、结论

汽车覆盖件模具快速开发系统的构建，可以让模具的开发效率得到有效提升。对制造方式的变革可以让模具制造的精密性得到提升。

参考文献：

[1]李延平，朱东波，卢秉恒.汽车覆盖件模具快速制造技术研究[J].汽车工程，2005，02：241-245.

[2]陽春启，李玉强，杨旭静，龚志辉.先进制造技术在汽车覆盖件模具制造中的应用[J].模具技术，2008，06：55-59.

[3]郑万全.大型汽车覆盖件模具智能制造技术发展趋势[J].金属加工（冷加工），2016，21：18-21.

作者简介：关田甜（1987-），女，湖北潜江人，本科，助教，研究方向：汽车制造方向。