（上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007）

1 前言

隨著生活水平日益提高，人們的出行工具也發(fā)生了很大的變化。從馬車到自行車再到汽車，歷經(jīng)了幾十年的發(fā)展汽車從當初的T 型車到現(xiàn)在各式各樣的風格，這體現(xiàn)出了人們對美，對時尚的最求。在現(xiàn)代汽車產(chǎn)品設計與開發(fā)過程中，模型制作起著非常重要的作用。它的制作過程是設計師思想轉(zhuǎn)為實物的一個體現(xiàn)，能夠更加快速地展現(xiàn)出設計師的理念，今后油泥模型加工制作將會更加重要。

本文通過TARUS設備，型號TARUS-TPSMC-4721（后續(xù)簡稱TPSMC-4721）,對平臺上的內(nèi)飾油泥模型加工，研究油泥骨架設計、加工工藝、編程工藝和定位方法等，來提升內(nèi)飾模型的加工質(zhì)量。

2 TARUS設備

TARUS-4721設備是具有CAM、掃描、三軸編程、數(shù)據(jù)測量和數(shù)據(jù)處理于一體的多能機，可以支持各種數(shù)據(jù)格式導入如IGS、STL、STP和APT 等。能夠編輯旋轉(zhuǎn)，斜向等三軸刀路，設備操作簡單能夠加工很多復雜的曲面。設備的軸轉(zhuǎn)換菜單能快速設定設備空間坐標位置，與原數(shù)模進行匹配，從而快速進行油泥模型加工。TARUS-4721設備增加有提取刀長功能，兩種不同直徑的刀長拆換后無需對表架，只需要提取刀長數(shù)值就可以加工，節(jié)約對刀時間，誤差在+/- 0.01 mm[1-2]。

設備軸頭可以360°旋轉(zhuǎn)尋找最合適的加工方位，以確保設備與模型不干涉。加工過程中最大銑削量可以到達25 mm，最大加工深度可以達到30 mm，設備可以快速、穩(wěn)定且持續(xù)的24 h 加工，更大的加快項目開發(fā)周期。設備的具體參數(shù)表如表1所示。

3 內(nèi)飾骨架設計

內(nèi)飾骨架這主要是指前倉內(nèi)飾骨架,正常情況下造型前期開發(fā)只做前排骨架，這不僅能夠降低成本加快方案的研發(fā)周期，更能節(jié)約資源。骨架模型不僅要確?？傮w的質(zhì)量要求，還要保證空間坐標系和加工坐標系的設計要求。如圖1所示，內(nèi)飾骨架主要由儀表臺（IP）、副儀表（CONSOLE）、門板（door）、以及支撐底板組成（下文均以字母體現(xiàn)）。整個內(nèi)飾模型的重量都在IP上，其骨架設計分為上下兩層6條主鋼梁以確保能夠支撐其重量，為了方便模型轉(zhuǎn)運在模型4個角底裝有萬向輪。在整個內(nèi)飾模型制作過程中，門板與IP之間經(jīng)常要拆、裝，門板是通過角鏈與IP靈活搭接，方便拆裝。當油泥加工后門板的重量會成倍增加，所以內(nèi)飾模型的骨架、角鏈及焊接點就需要達到一定的硬度和強度來支撐模型的重量。基準點的設計采用旋轉(zhuǎn)螺母固定，這樣的設計在骨架定位打平時能夠使骨架與數(shù)字骨架的數(shù)值更加精確，達到設計要求。

表1 ARUS-TPSMC-4721設備技術參數(shù)

圖1 內(nèi)飾骨架設計圖

4 模型制作工藝

4.1 模型定位

由于骨架、支撐支架和平臺定位銷的孔會產(chǎn)生裝配誤差，為了減少IP與DOOR、IP與CONSOLE之間安裝間隙誤差，模型需要在加工前定位匹配。以IP上的一個基準點建立坐標系來匹配另一個基準點，使IP上的2個基準點的X、Y和Z 保持一致并鎖緊基準點。當IP與X，Y方向都互相平行后，把左、右門板關到限位點，左門板以IP左邊的基準點建立坐標系，右門板以IP右邊基準點建立坐標系，通過多次手工調(diào)整門板的位置和機床的打點驗證，使左右門板垂直于IP，并且調(diào)節(jié)左右門板上的基準點（X、Z、Y）與數(shù)據(jù)一致后鎖緊基準點，加工時IP、CONSOLE和DOOR 都是以自身為單元建立空間坐標系來加工。

4.2 內(nèi)飾模型毛坯制作

根據(jù)內(nèi)飾數(shù)據(jù)的尺寸，切割泡沫長寬高與數(shù)據(jù)相似的IP、CONSOLE 及DOOR 泡沫塊并用泡沫膠粘接在骨架上，等待泡沫膠凝固后，利用內(nèi)飾數(shù)據(jù)編程向其內(nèi)側(cè)加工25～35 mm,過切泡沫后用烤槍吹化泡沫表面，使其泡沫表面硬化利于油泥敷設。

5 數(shù)據(jù)處理

油泥模型加工前對數(shù)據(jù)進行工藝處理。如圖2所示，車輛的方向盤、拉桿等加工時會與設備主軸干涉，需要分離出來獨立加工。同時IP上的I區(qū)域有撞刀風險，為了避免出現(xiàn)撞刀等問題需要沿著CONSOLE的J面邊緣截斷IP的I面，I面過多的一截擬合到CONSOLE 上。沿著安裝地面把K區(qū)域截斷，避免B 柱、門檻加工出來厚度過高。A、B 柱以及門檻背面一般是沒有實體面的，所以需要根據(jù)木板的位置以及各個部件的搭接縫隙制作出B面，把整個數(shù)據(jù)縫合起來才能編程加工[3]。

圖2 數(shù)據(jù)處理示意圖

6 模型加工工藝

6.1 模型編程工藝

根據(jù)數(shù)字模型，對模型的形狀、尺寸精度、表面粗糙度和毛坯種類進行分析，然后根據(jù)要加工的程度選擇對應的刀具，夾緊裝置、加工方法、加工順序以及切削量的大小。在編程過程中，應當充分考慮數(shù)控機床的指令功能，充分發(fā)揮機床的效率，做到加工路線合理、走刀次數(shù)少和加工時間短等。根據(jù)編程工藝分析，設計了表2編程過程中的工藝參數(shù)。

6.2 數(shù)控工藝

6.2.1 數(shù)控加工工藝

數(shù)控加工工藝分析主要包括以下內(nèi)容。

表2 工藝參數(shù)

（1）選擇適合在數(shù)控機床上加工的模型零件，確認評審要求。

（2）分析被加工模型數(shù)據(jù)，明確加工內(nèi)容及技術要求。在此基礎上，確定模型的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。

（3）加工工序的設計，選取模型的定位基準，加工步驟的劃分、裝夾與定位、選取加工刀具以及確定油泥切削厚度等。

（4）數(shù)控加工程序的調(diào)整，選取對刀點、確定刀具補償?shù)取?/p>

（5）數(shù)控加工程序的控制，程序的修建、程序的加工方向控制。

（6）處理數(shù)控機床上的部分操作工藝指令。

6.2.2 數(shù)控加工工序

（1）基準面先加工。

（2）先粗加工后精加工。

（3）先大面加工后細節(jié)清角。

（4）先大面加工后銑深孔。

（5）從上往下加工。

圖3 數(shù)控工藝流程

6.2.3 數(shù)控工藝流程

編程人員在加工工藝和加工工序處理完后，可根據(jù)數(shù)控工藝流程進行程序編輯。數(shù)控工藝流程如圖3所示，根據(jù)加工的要求編程人員可以通過數(shù)據(jù)字模型的編程處理使數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為NC程序。機床設備通過NC程序的空間定位，通過油泥加工把數(shù)字模型轉(zhuǎn)移到油泥模型上，使虛化的東西真實的體現(xiàn)出來[4]。

7 內(nèi)飾模型加工

內(nèi)飾油泥模型主要由IP、CONSOLE和DOOR 這3大件組成。如果整個內(nèi)飾在平臺上一起加工會造成機床撞刀、加工不到位等現(xiàn)象，內(nèi)飾模型加工需要拆分加工，當每個部件加工完成后再重新組裝。在整個內(nèi)飾模型制作過程中，每個部件需要反復加工很多次，每個部件也需要拆分和組裝很多次。所以每次拆分加工前要對整個內(nèi)飾模型進行打表拉平，確保每個部件處在正確的位置上。

7.1 儀表臺加工

在儀表臺制作的過程中首先要對泡沫模型進行油泥敷設，在泡沫模型敷設30.000～40.000 mm的油泥厚度，油泥敷設要確保質(zhì)量，避免氣孔產(chǎn)生。其次進行檢查油泥走刀，來確認油泥是否敷夠。再而進行粗銑油泥走刀，來切削油泥敷設過多的地方，確保精加工時整體油泥不太厚，從而增加精加工精度，然后再進行精加工走刀。最后，孔的精修以及細節(jié)的小刀加工。

儀表臺在油泥模型數(shù)控加工過程中很難達到一刀加工完成，一般數(shù)控加工儀表臺油泥模型要考慮模型加工時間、模型加工質(zhì)量等。為減少機床誤差、定位誤差以及每次的對表誤差就會使面與面之間產(chǎn)生斷差、首先一個方向作為基準面加工，加工下一個面時，以這個基準面為準尋找X、Y和Z的差值進行手動微調(diào)達到面銜接的目的。

如圖4所示，首先加工儀表臺的上表面為基準，這個上表面是第一次的精加工面，所以默認這個面的誤差接近零。由于旋轉(zhuǎn)機頭二次對刀跟第一次對刀或多或少有點誤差，所以當需要加工另一面時需要在E面的位置找出X的偏差量，在D面找出Z的偏差量，在F面的位置找出Y的偏差量。在尋找第一個偏差量時盡量不影響另外兩個數(shù)值，同理精加工其他面時也需要找到相應的X、Y和Z的偏差量[5]。

圖4 IP加工對面

7.2 副儀表及門板加工

副儀表和門板是需要匹配在儀表臺上，因此加工之前要五點定義骨架確保副儀表和門板的加工基準坐標正確。副儀表在油泥加工的過程中由于有五個方向需要加工，而三軸機床由于對刀、行程的原因不能一次定位加工完成，當平臺和機床是固定式時，需要把能加工的4個面加工完后，再把模型旋轉(zhuǎn)進行固定打點、打平來進行背面的二次加工。加工副儀表往往有深孔、扶手底面一次加工不到。副儀表的扶手大多時候會擋住深孔的一些部分，且深度遠超過安裝刀具的長度。

（1）先粗、精加工深孔部分。

（2）用膠帶保護好深孔加工后的上表面。

（3）油泥敷設到需要的厚度。

（4）再加工深孔上表面以上部分。

（5）最后完成側(cè)面四周表面的加工。

門板加工時一般把門板平躺在平臺上，此時需要注意工件坐標系與機床坐標系的坐標軸轉(zhuǎn)換。按程序過切泡沫、敷設油泥、檢查油泥厚度、粗銑模型、精加工模型以及細節(jié)清角。

門板一般是單方向加工，基本是一刀加工完成，但是門板有很多內(nèi)空加工（如門板的儲物空間和扶手的裝飾空間），正常情況下加工不出來，此時需要做數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把遮擋的曲面分離出來單獨加工，先把門板的內(nèi)部儲存空間加工出來，把分離出來的結(jié)構(gòu)加工完后匹配到門板上，就能更加完美的把數(shù)據(jù)模型體現(xiàn)出來。

8 結(jié)論

在當今日益發(fā)展的科技下，企業(yè)必須加強創(chuàng)新提高自己的品牌，才能使企業(yè)在這競爭激烈的市場下有自己的位置。通過本文論述汽車內(nèi)飾油泥模型加工，不管是汽車內(nèi)飾模型加工還是汽車外飾模型加工，以及另外一些油泥模型加工，都是通過骨架設計、定位方法、編程工藝以及加工方法來實現(xiàn)的。只有科學的提升這些設計才能更快更好的做出模型讓決策者選取方案，汽車產(chǎn)品才能更快的向市場推出，提升企業(yè)的生命力。