Cognitens在模具制造中的智能化應用

一.引言：

模具行業(yè)是一種特殊的制造業(yè)。單件、復雜、高技術含量和無法預知結果構成了行業(yè)特點，因此，信息化智能化建設伴隨模具技術與管理提升的全過程，是一個創(chuàng)新的過程?！比涨?，國際模協(xié)秘書長羅百輝接受《汽車與配件》雜志采訪時表示，近年來，模具制造過程的信息化智能化已越來越被國內汽車模具制造企業(yè)所重視。CAD/CAM技術已經(jīng)普及；熱流道技術和多工位級進沖壓技術得到較好推廣；并收到較好效果；高速加工、并行工程、逆向工程、虛擬制造、無圖生產(chǎn)和標準化生產(chǎn)已在一些重點骨干企業(yè)實施。

“十二五”期間，我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)智能模具制造裝備發(fā)展的具體目標為：  

1、以智能化模具為主要代表的高效、精密、高性能模具的水平，中長期目標是要達到國際先進水平。

2、不斷縮短模具生產(chǎn)周期、提高模具使用壽命和穩(wěn)定性，用模具制造精細化來提高可靠性和穩(wěn)定性。  

3、不斷提高數(shù)字化、信息化水平。

4、模具自動化生產(chǎn)是重要的發(fā)展方向，并在模具智能網(wǎng)絡化制造技術、管理方面有重大突破。  

羅百輝強調，隨著中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車市場的未來發(fā)展空間巨大，這也是我國汽車模具產(chǎn)業(yè)面臨迅速崛起的良好契機，快速發(fā)展汽車模具制造信息化智能化是實現(xiàn)“十二五”智能模具制造裝備發(fā)展目標，迅速提升我國汽車模具制造水平的關鍵。

二.問題：

早期模具生產(chǎn)的質量控制，只能從模具的外觀，工作性能，模具著色率，生產(chǎn)出的制件的質量等因素分析模具本身的性能。不能通過有效的直觀數(shù)據(jù)報告了解模具在加工及裝配過程中的問題。需要有豐富的高級鉗工進行調試達到模具良好的工作狀態(tài)；模具最終驗收結束后也無法通過有效的數(shù)據(jù)總結經(jīng)驗，為以后積累素材。

三.Cognitens藍光設備模具的應用及方法

模具的生產(chǎn)分為：模具加工；模具裝配；模具調試。

1. 模具加工

毛坯測量，CAD/CAM程序優(yōu)化

模具前期進入工廠后為毛坯鑄造，由于毛坯鑄件較泡沫實型有膨脹的變形量，而且變形量無法控制。待機加加工時由于無法確定變形量造成編程時候經(jīng)常有走空刀情況，降低生產(chǎn)效率。

通過藍光拍照毛坯鑄件后，與設計實型進行對比后，可有效測量出各個地方的變形區(qū)域，對數(shù)據(jù)分析后進行數(shù)控編程，減少走空刀情況，提高生產(chǎn)效率.

首先毛坯鑄件入廠后進行簡單的底面加工，通過藍光的最佳擬合和RPS對準的方式，將點云與要加工的CAD數(shù)型進行匹配。測量出需要加工重點位置的變形量數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)反饋給CAD/CAM編程人員，編程人員將按照真實的留量進行加工編程，提高了加工的工作效率，優(yōu)化了工作流程.

模具精加工后，通過Cognitens 的設備和CoreView measure 軟件對加工精度進行檢測，Cognitens 藍光設備為絕對高精度測量機精度為0.016~0.04mm，單幅照片精度為0.68μ.大型模具通過比例尺全局定位系統(tǒng)，做到大型模具的精度保證，完全可以達到加工精度要求.而且由于不怕震動，粉塵，光線等特性可以直接在加工現(xiàn)場進行快速檢測，節(jié)省了大量物流的時間，優(yōu)化了工作流程.

CoreViewmeasure 軟件是一款集合著3D數(shù)據(jù)測量，2D截面線分析，裝配，數(shù)據(jù)測量出報告等等的一款包羅萬象的綜合測量分析軟件.

通過對精加工后的模具檢測可以檢測出加工有可能存在的問題，避免了因為早期的失誤而在后期留下了巨大的隱患.

2．模具裝配

模具的修邊，沖孔等工序一般多用于鑲塊的拼裝，通過藍光掃描測量可以將裝配好的鑲塊進行裝配檢測，查看鑲塊出現(xiàn)的偏移等情況，也可以測量安裝的導板，導柱的位置，為模具合模前期做數(shù)據(jù)支持，將問題提早發(fā)現(xiàn)，提早解決，節(jié)省了大量后期調配的時間，優(yōu)化的工作效率.

3.模具調試

模具廠的合模一直是車間現(xiàn)場的技術難點，傳統(tǒng)方式需要經(jīng)驗豐富的高級技工用紅丹粉或者藍油在模具的上下模，板料上均勻涂抹，然后再壓機下逐步下降高度通過導滑面或者板料著色分布和顏色調試上下?；蛘咝兔嫫ヅ潢P系，或者通過壓鉛絲的的方式測量料厚間隙.

現(xiàn)在通過Cognitens 的CoreView measure 軟件將上模下模單獨掃描后，通過虛擬裝配的方式，進行前期數(shù)據(jù)采集，給現(xiàn)場人員作數(shù)據(jù)支持的的指導。

CoreView measure 中的Assemble功能中提供兩種裝配方式

目標點裝配運用在測量模具料厚間隙使用，首先將模具放入壓機內合模壓到標準位置，用相機將模具進行整體的全局定位.

然后再進行分別單獨掃描測量，通過軟件自有的目標點虛擬裝配方式進行合模，通過截面線將最真實的料厚合模結果數(shù)據(jù)化，代替?zhèn)鹘y(tǒng)現(xiàn)場技術人員壓鉛絲的方式.

虛擬裝配運用在模具加工后未調試前進行虛擬的合模檢測合模，檢測是否存在干涉情況.

分別將上模下模單獨測量后運用導滑面對準建系，模擬真實裝配情況.同樣通過截面線的方式查看導滑面的間隙是否干涉，測量出數(shù)據(jù)進行調試指導.

CoreView measure 的兩種裝配方式區(qū)別在于一個運用目標點的全局點位通過真實的裝配關系測量數(shù)據(jù)多用于模具合模測量料厚間隙和型面干涉情況；另一個通過坐標系虛擬裝配得到模具合模前的數(shù)據(jù)支持和指導.

修邊剪切口的調整往往也是模具調試重要部分，過去往往苦于沒有數(shù)據(jù)無法得到有效的數(shù)據(jù)支持，只能通過大量的經(jīng)驗進行修正?，F(xiàn)在通過Cognitens 的CoreView measure中的輪廓線測量工作可清楚的測量出數(shù)值并可以將輪廓線直接到處IGS格式直接用于加工工作.

模具調式過程往往會伴隨著型面的打磨和修補，打磨量和修補量的好壞直接影響零件的結果。通過CoreView Pro中對比功能可以將精加工后，研磨中以及模具后期驗收合格后做跟蹤過程控制測量管理.

模具的驗收合格不在乎于產(chǎn)品零件的合格，模具的調整往往都依托于產(chǎn)品零件的調整。模具主要是為了生產(chǎn)零件，零件最終狀態(tài)是客戶驗收合格標準的主要項目之一，一般出廠時為90%以上的合格率，但是一般冷沖壓的鈑金零件由于零件本身的形狀，材質等原因都有回彈的問題，早期通過軟件的分析零件回彈并不能與最終實際生產(chǎn)的時候的狀態(tài)相符合，此時需要把各個工序的零件進行單獨拍照測量：

例如拉延件，修邊，沖孔，翻邊，整形等，首先各個工序件與本身工序加工數(shù)型做對比分析，查看模具與本工序零件的變形干涉情況，后一工序的加工數(shù)據(jù)對比分析查看其不同，通過兩個數(shù)據(jù)比對分析，可有有效的分析出當工序零件在此工序時候的變形問題。所有工序零件還需要跟最終產(chǎn)品做對比分析查看其變化趨勢，分析出哪一個工序是導致與產(chǎn)品設計不符的直接原因。

早期只能通過三坐標（包括關節(jié)臂）和車間高技術型人員，通過零件在模具上的狀態(tài)通過簡單的測量方式進行分析研究，工作周期長，效率低，效果差。但是通過拍照測量方式經(jīng)過各個工序對比后形成色差圖，可有效直觀的分析其原因，讓平面化變成立體化分析，操作方便，數(shù)據(jù)龐大，方便分析對比，

以上零件通過Cognitens 的CoreView Pro軟件可將不同工序的零件做對比，查看哪里的位置出了問題，得到有效的數(shù)據(jù)在進行工藝更改.最重要的是CoreView Pro是一款免費軟件，可以為任何一個工程師得到他想要的結果和數(shù)據(jù).

多樣的性的坐標系建立和調整，藍光掃描測量的最大的優(yōu)勢在于直接進行零件的點云掃描，后期再建立坐標系，這樣一個零件掃描后可以進行多種的坐標系建立調整達到更改調整模具的效果.還可以通過點云做到零件的保存，節(jié)約了因為保存零件而帶來的地方，保養(yǎng)，時間，物流等等問題.

模具初驗收合格后，要進行小批量生產(chǎn)，驗證模具的穩(wěn)定性失效性等。Cognitens的CoreView Pro中可進行批量零件的SPC控制分析，如極差，均值，3西格瑪 CP CPK管制圖等等

待模具動靜檢驗收合格后，在進行最后一輪模具掃描，由于模具調試過程中型面進行了大量的修正，此時模具與早期精加工后的結果已經(jīng)完全不同，此時在進行模具掃描保留模具數(shù)據(jù)，為下次復制模具做數(shù)據(jù)積累。

四.總結

通過Cognitens的藍光設備及CoreView measure的有效實時方便的數(shù)據(jù)測量和Pro分析數(shù)據(jù)對比數(shù)據(jù)的能力都為模具生產(chǎn)過程提供指導，模具從入廠初期對未加工的毛坯鑄件進行掃描，檢查鑄造情況，通過數(shù)據(jù)對比可以使CADCAM在前期數(shù)控編程中節(jié)省大量走空刀的情況；首次加工后的模具，可檢查出模具加工的精度。裝配的精度，還可以為現(xiàn)場上下模合模提供有效數(shù)據(jù)；模具調試中，通過制件序件的掃描，最終件掃描，模具驗收合格的掃描可以為以后積累經(jīng)驗，保存數(shù)據(jù)等等。

由以上種種可見Cognitens 的藍光設備在模具制造中已經(jīng)是不可缺少的一部分。

通過Cognitens 的藍光設備的合理應用可以在模具的質量控制，流程，優(yōu)化，數(shù)據(jù)保存等方方面面得到前所未有的智能化提高。