CN102847767B - 大型覆盖件的冲压加工质量控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种大型覆盖件的冲压加工质量控制方法，涉及一种汽车零部件的制造方法，该方法包括以下步骤：S1.建立CAD模型；S2.对CAD模型进行相关工艺的补充或修改；S3.进行成形性分析；S4.模具设计与制造；S5.对零件材料进行检测；S6.在线对覆盖件进行检测；S7.离线对覆盖件进行检测；S8.转化为三维模型；S9.进行对比并修正。本发明既可以简便地控制冲压件的质量，达到检测速度和检测精度的统一，又提高了覆盖件的加工质量和生产效率，满足了大型复杂覆盖件批量生产的检测需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车零部件的制造方法，特别是一种大型覆盖件的冲压加工质量控制方法。
背景技术
在汽车的制造过程中，覆盖件的制造质量对整车质量及成本影响很大，随着人们对相关机械产品的舒适性、操纵灵活方便性、安全性等的要求越来越高, 覆盖件的制造技术和质量管理水平也显得越来越重要。在汽车大型覆盖件的制造过程中，冲压加工更是具有十分重要的地位，在冲压加工中产生的加工误差将会严重影响后续装配等环节，导致的机械产品总体质量水平的下降；而由于不能及时发现存在的误差，会造成加工产品的报废，浪费零件材料，成本的增加且生产效率也受到较大影响。因此，对大型覆盖件的冲压件质量检测己就变得至关重要。而在大型覆盖件的实际冲压加工中，对大型覆盖件的冲压件的检测目前仍然还是主要采用目测或者是依靠游标卡尺、千分尺、样板或者样件等专用检具来进行检测。这种现有的检测技术主要存在以下不足：（1）检测效率低，检测结果不可靠；（2）产品质量跟踪困难，无法为冲压设备的工艺改进提供数据支持；（3）现场检测人员劳动强度高且很难发现设备或模具的工作性能状态；（4）由于检测精度和检测速度等方面的限制，很难胜任大型覆盖件产品的质量检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种大型覆盖件的冲压加工质量控制方法，以简便地控制冲压件的质量，达到检测速度和检测精度的统一,以提高覆盖件的加工质量和生产效率，满足大型复杂覆盖件批量生产的检测需要。
解决上述技术问题的技术方案是：一种大型覆盖件的冲压加工质量控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1. 建立CAD模型：
根据覆盖件的原型或是覆盖件图纸建立相应覆盖件的CAD模型；
S2. 对CAD模型进行相关工艺的补充或修改：
根据实际情况及后续的模具制造相关限制对CAD模型进行相关工艺的补充或修改；
S3. 进行成形性分析：
对CAD模型进行成形性分析，并根据成形性分析的结果对CAD模型进行相关工艺的修改；
S4. 模具设计与制造：
根据成形性分析的结果进行模具设计与制造，所述成形性分析的结果主要包括最大应力区及疲劳破坏区；
S5. 对零件材料进行检测：
在零件冲压加工的首道工序下料时，在零件材料由卷状开平时对零件材料表面进行测量，找出明显缺陷，去除缺陷，并对零件材料的基本性能参数进行测量，获得零件材料的成形极限曲线、强度评估、考察零件材料的非线性行为，描述蠕变和时效过程，以避免由于零件材料的不同对正确把握覆盖件质量造成的影响；
S6. 在线对覆盖件进行检测：
运用3D光学扫描测量系统在线对加工中的覆盖件进行检测；
S7.离线对覆盖件进行检测：
采用工业近景摄影测量仪离线对加工之后的覆盖件进行检测；
S8. 转化为三维模型：
通过逆向技术将在线和离线的检测结果转化为三维模型；
S9. 进行对比并修正：
将三维模型与CAD模型进行对比，并根据对比结果进一步对步骤S4模具设计与制造中的模具进行修整，并重复步骤S2对CAD模型进行一些工艺修改。
本发明的进一步技术方案是：所述的步骤S6中，包括以下具体工序：
S6.1. 样件测量前的准备以及在工作台上的定位：测量前首先要根据加工中的覆盖件样件具体的形状和测量要求对其作定位分析和布置，以满足最佳的测量效果，使获得的数据能满足检测的要求；
S6.2. 启动扫描系统获取点云数据：在完成覆盖件样件的定位工作后，开始启动3D光学扫描测量系统进行扫描测量工作；
S6.3. 点云数据的分析处理：将获得的点云数据导入逆向工程数据处理软件中进行处理，包括点云数据的拼合、数据的精简，以保证获得最佳的点云数据，能真实的反映样件的几何形状；
S6.4. 导入CAD模型：将CAD模型导入到步骤S6.3所述己经处理好的点云数据的界面中；
S6.5. 点云数据和CAD模型的对齐：以CAD模型作为参考基准，将测量的点云数据与CAD模型进行对齐拟合达到最小包容；
S6.6. 设定检测标准完成比较分析：根据检测内容设定公差范围，开始进行检测，并以图形或报表图的形式显示或输出在线检测结果。
本发明的再进一步技术方案是：在工序S6.6中，所述的在线检测结果包括轴向应变exx、横向应变eyy、剪应变exy、第一主应变e1 及第二主应变e2，由 e1 及 e2 的数据，根据该数据可画出成型极限曲线FLC，还能实时获得冲压过程零件材料的变形数据特别是咬口合缝阶段的数据。
本发明的再进一步技术方案是：所述的3D光学扫描测量系统为三维全尺寸快速检测仪和三维光学面测量仪。
本发明的再进一步技术方案是：在步骤S7中，所述的离线对覆盖件进行检测是对覆盖件的尺寸测量、变形分析、关键点三维坐标进行检测。
由于采用上述结构，本发明之大型覆盖件的冲压加工质量控制方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明对于实现覆盖件件在线检测的自动化与智能化具有重要的现实意义，主要体现在：
1. 可提高在线检测的可靠性：
本发明通过光学扫描和自动拼合的点云技术能够重现被检测件的外形尺寸，利用3D对齐技术，将被检测件模型与理想样件（即CAD模型）进行对齐比较后，可以由彩色误差图较为直观地显示二者之间的差异。因而本发明的检测是高效的，准确可靠的。
2. 可提高检测精度和检测效率：
本发明融合了精密机械、计算机及光学测量技术，可以实现对冲压件空间轮廓、形状及位置误差的自动检测，人为因素影响比较小，检测效率高。
3. 可降低检测人员的劳动强度：
本发明在整个检测过程中，检测人员只需装夹好工件，然后启动光学非接触式检测设备进行扫描，在计算机上进行必要的处理，即可完成相关的检测。
4. 可以及时发现设备及模具的故障：
由于彩色误差图将会全面反映零件的实际加工质量，从而可以通过经验或专家系统软件提醒检测人员设备(模具)的目前失效状态;并通过连续加工的工件的误差数据可以分析设备(模具)的失效趋势。
5. 完备零件加工质量数据库：
本发明可为企业数字化设计制造提供基础零件加工质量加工数据库的建立对于加工质量的监测、设备的故障诊断、维护、维修、以及设备的改进、改造设计将是非常重要的。
6. 采用的设备简单，对环境的要求不苛刻：
本发明在对覆盖件的在线检测中，所采用的3D光学扫描测量系统设备简单，而且3D光学扫描测量系统采用的是面扫描技术且拍摄速度极快（最快可以在0.25s之内完成单幅图像的采集），对温度和振动都不敏感，可以忽略环境因素的影响；而测量主机的底座和控制柜都有专门设计的防震装置, 即使地面有一些振动, 传到设备上的也已经非常微小，因此，该3D光学扫描测量系统对环境的要求不苛刻。
7. 开辟了冲压件质量检测的新途径：
本发明摆脱了原先需要通过检具检测的复杂工序，既大大降低了整个检测过程的复杂程度，又能充分把握冲压件的表面质量和形位尺寸，开辟了冲压件质量检测的新途径。
综上所述，本发明既可以简便地控制冲压件的质量，达到检测速度和检测精度的统一,又提高了覆盖件的加工质量和生产效率，满足了大型复杂覆盖件批量生产的检测需要。
下面，结合附图和实施例对本发明之大型覆盖件的冲压加工质量控制方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1:本发明之大型覆盖件的冲压加工质量控制方法的流程框图。
具体实施方式
实施例一：
一种大型覆盖件的冲压加工质量控制方法，该方法包括以下步骤：
S1. 建立CAD模型：
根据覆盖件的原型或是覆盖件图纸建立相应覆盖件的CAD（Computer Aided Design的缩写，译为计算机辅助设计）模型；
S2. 对CAD模型进行相关补充工艺的添加：
根据实际情况及后续的模具制造相关限制对CAD模型进行一些工艺补充，合理的工艺补充使冲压件成形方便，特别应用于特殊的形状的形成；
S2. 对CAD模型进行相关工艺的补充或修改：
根据实际情况及后续的模具制造相关限制对CAD模型进行相关工艺的补充或修改；
S3. 进行成形性分析：
对CAD模型进行成形性分析，利用Dynaform、Deform软件对CAD模型进行成形性分析，并根据成形性分析的结果对CAD模型进行相关工艺的修改；采用Dynaform, Deform软件的原因是模具网格自动划分与自动修补功能强大，可以用最少的单元最大程度地逼近模具型面，初始板料网格自动生成器，可以根据模具最小圆角尺寸自动确定最佳的板料网格尺寸，以确保计算的准确性，且它与冲压工艺相对应的方便易用的流水线式的模拟参数定义可以保证仿真的准确性，这些定义包括模具自动定位、自动接触描述、压边力预测、模具加载描述、边界条件定义等；所述的成形性分析为现有技术，不再对其详细内容作一一赘述；
S4. 模具设计与制造：
根据成形性分析的结果进行模具设计与制造，主要是对模具设计过程中应该注意的位置进行相关强化，所述成形性分析的结果主要包括最大应力区及疲劳破坏区；
S5. 对零件材料进行检测：
在零件冲压加工的首道工序下料时，一般零件材料在进入加工之前都要经过由卷状开平的过程，利用三维光学面扫描仪器在零件材料由卷状开平时对零件材料表面进行测量，找出明显缺陷，通过去除或打磨的方法去除缺陷；并利用包括材料拉伸试验仪等的材料基本参数测定仪器对零件材料的基本性能参数进行测量，获得零件材料的成形极限曲线、强度评估、考察零件材料的非线性行为，描述蠕变和时效过程，以检测零件材料的基本性能对于覆盖件断面上是否存在裂纹、撕裂、夹层、塌角和毛刺等现象都有一定的影响，避免由于零件材料的不同对正确把握覆盖件质量造成的影响；
S6. 在线对覆盖件进行检测：
运用3D光学扫描测量系统在线对加工中的覆盖件进行检测；
S7.离线对覆盖件进行检测：
采用工业近景摄影测量仪离线对加工之后的覆盖件的尺寸测量、变形分析、关键点三维坐标进行检测，进行离线检测是为了验证冲压工艺中模具的性能；
S8. 转化为三维模型：
通过逆向技术将在线和离线的检测结果转化为三维模型；
S9. 进行对比并修正：
将三维模型与CAD模型进行对比，通过彩色误差图较为直观地显示二者之间的差异，并根据对比结果进一步对步骤S4模具设计与制造中的模具进行修整，并重复步骤S2对CAD模型进行一些工艺修改，以便进一步完善生产。
在上述的步骤S6中，包括以下具体工序：
S6.1. 样件测量前的准备以及在工作台上的定位：测量前首先要根据加工中的覆盖件样件具体的形状和测量要求对其作定位分析和布置，以满足最佳的测量效果，使获得的数据能满足检测的要求；
S6.2. 启动扫描系统获取点云数据：在完成覆盖件样件的定位工作后，开始启动3D光学扫描测量系统进行扫描测量工作；
S6.3. 点云数据的分析处理：将获得的点云数据导入逆向工程数据处理软件中进行处理，包括点云数据的拼合、数据的精简，以保证获得最佳的点云数据，能真实的反映样件的几何形状，所述的逆向工程数据处理软件也为常用的数据处理软件；
S6.4. 导入CAD模型：将CAD模型导入到上述己经处理好的点云数据的界面中；
S6.5. 点云数据和CAD模型的对齐：以CAD模型作为参考基准，将测量的点云数据与CAD模型进行对齐拟合达到最小包容；
S6.6. 设定检测标准完成比较分析：根据检测内容设定公差范围，开始进行检测，并以图形或报表图的形式显示或输出在线检测结果，所述的在线检测结果包括轴向应变exx、横向应变eyy、剪应变exy、第一主应变e1 及第二主应变e2，由 e1 及 e2 的数据，根据该数据可画出成型极限曲线FLC，还能实时获得冲压过程零件材料的变形数据特别是咬口合缝阶段的数据。
上述的3D光学扫描测量系统为三维全尺寸快速检测仪和三维光学面测量仪，采用三维全尺寸快速检测仪和三维光学面测量仪的组合可以满足测量过程中非破坏、非接触、变形过程跟踪、实时数据采集与传递，克服振动与噪声等要求。
上述的工业近景摄影测量仪为现有技术，这里不再对其详细结构进行阐述。
Claims (3)
1.一种大型覆盖件的冲压加工质量控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1. 建立CAD模型：
根据覆盖件的原型或是覆盖件图纸建立相应覆盖件的CAD模型；
S2. 对CAD模型进行相关工艺的补充或修改：
根据实际情况及后续的模具制造相关限制对CAD模型进行相关工艺的补充或修改；
S3. 进行成形性分析：
对CAD模型进行成形性分析，并根据成形性分析的结果对CAD模型进行相关工艺的修改；
S4. 模具设计与制造：
根据成形性分析的结果进行模具设计与制造，所述成形性分析的结果主要包括最大应力区及疲劳破坏区；
S5. 对零件材料进行检测：
在零件冲压加工的首道工序下料时，在零件材料由卷状开平时对零件材料表面进行测量，找出明显缺陷，去除缺陷，并对零件材料的基本性能参数进行测量，获得零件材料的成形极限曲线、强度评估、考察零件材料的非线性行为，描述蠕变和时效过程，以避免由于零件材料的不同对正确把握覆盖件质量造成的影响；
S6. 在线对覆盖件进行检测：
运用3D光学扫描测量系统在线对加工中的覆盖件进行检测；
S7.离线对覆盖件进行检测：
采用工业近景摄影测量仪离线对加工之后的覆盖件进行检测；
S8. 转化为三维模型：
通过逆向技术将在线和离线的检测结果转化为三维模型；
S9. 进行对比并修正：
将三维模型与CAD模型进行对比，并根据对比结果进一步对步骤S4模具设计与制造中的模具进行修整，并重复步骤S2对CAD模型进行一些工艺修改；
所述的3D光学扫描测量系统为三维全尺寸快速检测仪和三维光学面测量仪，该三维全尺寸快速检测仪和三维光学面测量仪的底座和控制柜都设有防震装置；
在步骤S7中，所述的离线对覆盖件进行检测是对覆盖件的尺寸、变形、关键点三维坐标进行检测。
2.根据权利要求1所述的大型覆盖件的冲压加工质量控制方法，其特征在于：所述的步骤S6中，包括以下具体工序：
S6.1. 样件测量前的准备以及在工作台上的定位：测量前首先要根据加工中的覆盖件样件具体的形状和测量要求对其作定位分析和布置，以满足最佳的测量效果，使获得的数据能满足检测的要求；
S6.2. 启动扫描系统获取点云数据：在完成覆盖件样件的定位工作后，开始启动3D光学扫描测量系统进行扫描测量工作；
S6.3. 点云数据的分析处理：将获得的点云数据导入逆向工程数据处理软件中进行处理，包括点云数据的拼合、数据的精简，以保证获得最佳的点云数据，能真实的反映样件的几何形状；
S6.4. 导入CAD模型：将CAD模型导入到步骤S6.3己经处理好的点云数据的界面中；
S6.5. 点云数据和CAD模型的对齐：以CAD模型作为参考基准，将测量的点云数据与CAD模型进行对齐拟合达到最小包容；
S6.6. 设定检测标准完成比较分析：根据检测内容设定公差范围，开始进行检测，并以图形或报表图的形式显示或输出在线检测结果。
3.根据权利要求2所述的大型覆盖件的冲压加工质量控制方法，其特征在于：在工序S6.6中，所述的在线检测结果包括轴向应变exx、横向应变eyy、剪应变exy、第一主应变e1 及第二主应变e2，由 e1 及 e2 的数据，根据该数据可画出成型极限曲线FLC，还能实时获得冲压过程零件材料的变形数据。
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| 基于数值模拟的汽车覆盖件模具逆向设计;张渝等;《工具技术》;20090731;第43卷(第7期);第53-55页 * |
| 基于逆向工程的汽车加油口铰链冲压模具设计;张渝等;《机械设计与制造》;20100331(第3期);第238-240页 * |
| 基于逆向工程的脚手架扣件冲压模具设计;张渝等;《热加工工艺》;20081231;第37卷(第23期);第55-57页 * |
| 汽车后地板多步拉延工艺数值模拟;袁国定等;《农业机械学报》;20061130;第37卷(第11期);第137-139、142页 * |
| 汽车覆盖件冲压模具三维CAD技术;祁新梅;《机械与电子》;20001231(第6期);第24-25页 * |
| 汽车覆盖件模具的数字化设计与制造;叶建红等;《汽车技术》;20050131(第1期);第33-36页 * |
| 轿车覆盖件冲压生产线设计及质量控制;陈莉等;《汽车与配件》;20100630(第19期);第28-30页 * |
| 轿车覆盖件的生产组织和质量控制;陈莉等;《汽车工艺与材料》;20100731(第7期);第23-26页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102847767A (zh) | 2013-01-02 |
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