摘要：與塑料模具不同，汽車覆蓋件模具工藝復雜、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。造成切邊模周期長的最直接的原因是確定切邊線需要用大量時間、反復摸索。本文介紹了三維激光切割的工作原理，闡述了其對縮短模具制造周期的作用。
　　關鍵詞：激光切割；模具制造；周期

　　傳統(tǒng)的切邊線摸索方法導致模具制造周期很長，且企業(yè)生產(chǎn)成本也隨之增加較多。而隨著模具行業(yè)的競爭日趨激烈，要求模具的制造工期越來越短，且模具價格不斷下降，也要求模具企業(yè)進一步降低生產(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、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實現(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。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（對應國外牌號SKD-11）等合金鋼作為切刃，這些材料價格昂貴，在焊接工藝不當或多次焊接過程中容易開裂。如果開裂將導致鑲件報廢，一方面模具成本會隨著重新買料、加工而大幅增加；另一方面模具生產(chǎn)周期也會相應增長。故一般情況下，模具企業(yè)不會冒著可能大幅增加成本且增長生產(chǎn)周期的風險冒然加工切邊模具，都會先對切邊線進行幾輪摸索后才加工模具。
　　下面我們對傳統(tǒng)切邊線確定方法進行簡單介紹。
　　首先，我們將CAE軟件計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)品形狀復雜，且劃線是在普通三軸機床上進行，所以會有劃不到線的情況。圖1所示就是一個很好的例子，在產(chǎn)品很陡峭的地方二維劃線就顯得無能為力了，這時需要再輔以手工劃線。在對產(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。并交由檢測人員用檢具檢測產(chǎn)品，根據(jù)產(chǎn)品情況，調(diào)整切邊線。最后，根據(jù)檢測結果改線，重新劃線、再試模，這樣反復數(shù)次。

圖1

　　根據(jù)上面對傳統(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果就與理論有很大差距，每一次改修實際上已經(jīng)不完全是建立在上次的結果之上了，這就注定了我們需要反復數(shù)次才能得到一個相對可靠的結果；另外，由于每一次改修都需要大量手工修正，極浪費時間，造成上一次試模與下次改修之間的時間間隔會很長，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浪費產(chǎn)品樣件，更會占用大量機床設備，同樣也對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是：手工修正占主導地位，人為干預多、周期長、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、修改線、再切割、再試模的循環(huán)，都需要占用機床。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際切邊狀態(tài)一致，沒有二維劃線所劃不到的情況。整個切割過程沒有手工干預，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間，使用激光切割可以將原來需要4小時（甚至更多時間）才能手工修出一個件減少到10分鐘左右，將原來需要幾天才能確定一個產(chǎn)品切邊線的時間縮短為僅需要幾小時。

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)量遠遠優(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，更符合實際需求。
　　第三，由于采用了專用機床，不會因產(chǎn)品劃線而影響其它模具生產(chǎn)進度，不再是一個簡單的串行方式，為企業(yè)競爭贏利更多的時間，占用更少的資源。
　　激光切割確定切邊線的方法特點：切割完全適應覆蓋件產(chǎn)品的復雜變化、完全模擬實際模具生產(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銷售，基本上是同機床捆綁銷售。在激光切割機市場日本NTC公司的五軸激光切割機占有絕對優(yōu)勢，它們捆綁的主要是PEPS PentaCut軟件。與機床捆綁銷售的好處是：軟件中事先已經(jīng)定制好了機床相關數(shù)據(jù)，保證程序仿真的真實性與準確性，同時也保證了用戶生成的程序符合機床要求，杜絕了用戶因設置錯誤而造成撞機的可能。這類軟件顯得特別簡單、實用。下面以PEPS軟件說明激光切割編程過程：
　�。�1）數(shù)據(jù)準備。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模型進行特殊的轉換。值得一提的是該軟件讀入模型時只認模型的絕對坐標，而對汽模來講我們一般模型的絕對坐標是汽車車身坐標。雖然在該軟件中通過一系列的移動、旋轉指令我們也可以將模型轉到合適的位置，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坐標轉換成絕對坐標。
　�。�2）編程與仿真。如前所述，由于軟件是與機床捆綁銷售，軟件也預設置好了機床的所有參數(shù)，在導入數(shù)模后我們僅需要做簡單的操作就可以使產(chǎn)品數(shù)模移到預定位置（一般是機床中心）�？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，只要我們確認選擇完成，軟件會自動計算出程序。原則上軟件會自動保證不過切、不碰撞、不超程，但有時也需要手工修改，不過該軟件較智能且容易操作，只要簡單幾步就可以將程序修正完成。
　　程序計算后，我們需要對程序進行仿真加工，仿真界面如圖 5 所示，我們可以方便地將機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，三維激光切割機在國內(nèi)還沒有普及，但隨著行業(yè)競爭的加劇，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)最有力的競爭法寶。