摘要：與塑料模具不同，汽車覆蓋件模具工藝復(fù)雜、工序繁多。一般要經(jīng)過拉延、切邊、沖孔、翻邊（整形）等工序，其中切邊工序周期最長(zhǎng)。造成切邊模周期長(zhǎng)的最直接的原因是確定切邊線需要用大量時(shí)間、反復(fù)摸索。本文介紹了三維激光切割的工作原理，闡述了其對(duì)縮短模具制造周期的作用。
　　關(guān)鍵詞：激光切割；模具制造；周期

　　傳統(tǒng)的切邊線摸索方法導(dǎo)致模具制造周期很長(zhǎng)，且企業(yè)生產(chǎn)成本也隨之增加較多。而隨著模具行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，要求模具的制造工期越來越短，且模具價(jià)格不斷下降，也要求模具企業(yè)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，使得新方法的使用是迫在眉睫了。三維激光切割，正是順應(yīng)了目前模具行業(yè)的迫切需要，它能有效提高汽車覆蓋件模具切邊線的摸索質(zhì)量、減少摸索次數(shù)、加快切邊線確定的進(jìn)程，可以有效縮短模具制造周期。

1 激光切割原理
    激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率、高密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開。它是一種高速、基本無變形、加工質(zhì)量穩(wěn)定的加工技術(shù)。三維激光切割可以根據(jù)產(chǎn)品的變化隨形加工，完全滿足汽車覆蓋件切割的復(fù)雜要求。

2 傳統(tǒng)的切邊線確定方法
　　汽車覆蓋件切邊模具大量采用Cr12MoV（對(duì)應(yīng)國(guó)外牌號(hào)SKD-11）等合金鋼作為切刃，這些材料價(jià)格昂貴，在焊接工藝不當(dāng)或多次焊接過程中容易開裂。如果開裂將導(dǎo)致鑲件報(bào)廢，一方面模具成本會(huì)隨著重新買料、加工而大幅增加；另一方面模具生產(chǎn)周期也會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)。故一般情況下，模具企業(yè)不會(huì)冒著可能大幅增加成本且增長(zhǎng)生產(chǎn)周期的風(fēng)險(xiǎn)冒然加工切邊模具，都會(huì)先對(duì)切邊線進(jìn)行幾輪摸索后才加工模具。
　　下面我們對(duì)傳統(tǒng)切邊線確定方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
　　首先，我們將CAE軟件計(jì)算出來的理論切邊線放一定手工修正余量（一般2mm左右)編制二維劃線程序，然后將拉延模凸模放在機(jī)床上，并將已拉延完成的產(chǎn)品放在凸模上。我們用編制好的劃線程序在產(chǎn)品上劃線。由于汽車覆蓋件產(chǎn)品形狀復(fù)雜，且劃線是在普通三軸機(jī)床上進(jìn)行，所以會(huì)有劃不到線的情況。圖1所示就是一個(gè)很好的例子，在產(chǎn)品很陡峭的地方二維劃線就顯得無能為力了，這時(shí)需要再輔以手工劃線。在對(duì)產(chǎn)品劃完線后，工人同志根據(jù)劃線，用火焰切割或用粗砂輪將不要的地方粗加工掉，再手工修出工件，接下來用該工件調(diào)試翻邊（整形）模具，壓出最終產(chǎn)品。并交由檢測(cè)人員用檢具檢測(cè)產(chǎn)品，根據(jù)產(chǎn)品情況，調(diào)整切邊線。最后，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果改線，重新劃線、再試模，這樣反復(fù)數(shù)次。

圖1

　　根據(jù)上面對(duì)傳統(tǒng)的切邊線確定方法的介紹我們不難看出：在傳統(tǒng)切邊線確定過程中，第一次劃線就與理論切邊線不一致，加上還有手工輔助劃線，并手工修出產(chǎn)品件，也就是說，一開始我們想得到的結(jié)果就與理論有很大差距，每一次改修實(shí)際上已經(jīng)不完全是建立在上次的結(jié)果之上了，這就注定了我們需要反復(fù)數(shù)次才能得到一個(gè)相對(duì)可靠的結(jié)果；另外，由于每一次改修都需要大量手工修正，極浪費(fèi)時(shí)間，造成上一次試模與下次改修之間的時(shí)間間隔會(huì)很長(zhǎng)，也增大了模具生產(chǎn)周期的壓力，還有就是每一次試模我們不僅會(huì)浪費(fèi)產(chǎn)品樣件，更會(huì)占用大量機(jī)床設(shè)備，同樣也對(duì)模具成本控制也是挑戰(zhàn)。
　　總的來講，傳統(tǒng)切邊線確定方法最大的缺點(diǎn)是：手工修正占主導(dǎo)地位，人為干預(yù)多、周期長(zhǎng)、成本高、質(zhì)量低。

3 激光切割方法確定切邊線
　　與傳統(tǒng)方式相同，激光切割確定切邊線的方法也同樣要經(jīng)過：編程、切割、試模、檢測(cè)、修改線、再切割、再試模的循環(huán)，都需要占用機(jī)床。有如下不同之處：
　　第一，編制的程序不再留手工修正量，而是與理論切邊線完全一致的三維加工程序，直接用于切割產(chǎn)品的。如圖2所示，它能保證切割過程始終與實(shí)際切邊狀態(tài)一致，沒有二維劃線所劃不到的情況。整個(gè)切割過程沒有手工干預(yù)，從源頭上保證了每一次加工得到的產(chǎn)品都與數(shù)模一致，從而將原來需要數(shù)次摸索才能得到的切邊線減少到僅需要3到4次就可以完成。由于沒有劃線工序，也省去了手工切割的時(shí)間，使用激光切割可以將原來需要4小時(shí)（甚至更多時(shí)間）才能手工修出一個(gè)件減少到10分鐘左右，將原來需要幾天才能確定一個(gè)產(chǎn)品切邊線的時(shí)間縮短為僅需要幾小時(shí)。

圖2

圖3

圖4

　　第二，激光切割得到的產(chǎn)品質(zhì)量很好，切邊線光順，外觀質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于手工得到的產(chǎn)品。圖 3 所示的是用傳統(tǒng)劃線+手工修正得到的產(chǎn)品，我們可以看出產(chǎn)品邊緣有明顯的黑皮，輪廓質(zhì)量較差。圖 4 所表示的是用激光切割加工的產(chǎn)品，表面質(zhì)量接近于模具直接加工出的產(chǎn)品，更符合實(shí)際需求。
　　第三，由于采用了專用機(jī)床，不會(huì)因產(chǎn)品劃線而影響其它模具生產(chǎn)進(jìn)度，不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的串行方式，為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)贏利更多的時(shí)間，占用更少的資源。
　　激光切割確定切邊線的方法特點(diǎn)：切割完全適應(yīng)覆蓋件產(chǎn)品的復(fù)雜變化、完全模擬實(shí)際模具生產(chǎn)狀況、不需要手工修正、速度快、周期短、切割質(zhì)量好。

4 激光切割編程與加工
　　與通用軟件不同，激光切割軟件一般不單獨(dú)銷售，基本上是同機(jī)床捆綁銷售。在激光切割機(jī)市場(chǎng)日本NTC公司的五軸激光切割機(jī)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，它們捆綁的主要是PEPS PentaCut軟件。與機(jī)床捆綁銷售的好處是：軟件中事先已經(jīng)定制好了機(jī)床相關(guān)數(shù)據(jù)，保證程序仿真的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，同時(shí)也保證了用戶生成的程序符合機(jī)床要求，杜絕了用戶因設(shè)置錯(cuò)誤而造成撞機(jī)的可能。這類軟件顯得特別簡(jiǎn)單、實(shí)用。下面以PEPS軟件說明激光切割編程過程：
　�。�1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。PEPS軟件能夠直接讀入如UG、CATIA、PRO-E等文件，也可以讀入DXF、IGS、STEP等格式的文件，所以我們一般不需要對(duì)模型進(jìn)行特殊的轉(zhuǎn)換。值得一提的是該軟件讀入模型時(shí)只認(rèn)模型的絕對(duì)坐標(biāo)，而對(duì)汽模來講我們一般模型的絕對(duì)坐標(biāo)是汽車車身坐標(biāo)。雖然在該軟件中通過一系列的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)指令我們也可以將模型轉(zhuǎn)到合適的位置，但不如在UG、CATIA等軟件中改得那么快、那么直觀，故建議將原有模型的相對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成絕對(duì)坐標(biāo)。
　�。�2）編程與仿真。如前所述，由于軟件是與機(jī)床捆綁銷售，軟件也預(yù)設(shè)置好了機(jī)床的所有參數(shù)，在導(dǎo)入數(shù)模后我們僅需要做簡(jiǎn)單的操作就可以使產(chǎn)品數(shù)模移到預(yù)定位置（一般是機(jī)床中心）�？紤]到產(chǎn)品在切割過程中可能變形，所以我們加工需要按一定的順序，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們按先孔后輪廓、先內(nèi)后外的方式，依次選取加工要素，只要我們確認(rèn)選擇完成，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算出程序。原則上軟件會(huì)自動(dòng)保證不過切、不碰撞、不超程，但有時(shí)也需要手工修改，不過該軟件較智能且容易操作，只要簡(jiǎn)單幾步就可以將程序修正完成。
　　程序計(jì)算后，我們需要對(duì)程序進(jìn)行仿真加工，仿真界面如圖 5 所示，我們可以方便地將機(jī)床的刀軸定位于任何地方。

圖5  加工仿真

　　（3）激光切割加工。如圖6所示的是產(chǎn)品樣件，圖7所示的是產(chǎn)品樣件正在切割。  

圖6

圖7

5 激光切割的前景
　　雖然，三維激光切割機(jī)在國(guó)內(nèi)還沒有普及，但隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，縮短周期、提高質(zhì)量、降低成本是模具企業(yè)發(fā)燕尾服的必由之路。激光切割必將成為模具企業(yè)最有力的競(jìng)爭(zhēng)法寶。