案例：通用大宇汽車公司使用Geomagic Design X 加快模具復(fù)制過(guò)程

導(dǎo)讀：通過(guò)記錄沖壓模具的完工狀況，通用大宇汽車公司將試模時(shí)間縮短了五周，模具設(shè)計(jì)時(shí)間改善了95%

沖壓模具復(fù)制是一個(gè)艱苦又耗時(shí)的過(guò)程。韓國(guó)通用大宇汽車公司（GM Daewoo，現(xiàn)隸屬于美國(guó)通用汽車公司）利用三維掃描儀和Geomagic Design X軟件，通過(guò)逆向工程將模具復(fù)制和試模過(guò)程縮短了30%，替換或復(fù)制沖壓模具會(huì)導(dǎo)致不必要的成本，造成低效和延誤。即便原始模具已通過(guò)了嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，制作模具復(fù)制件仍涉及又一輪的加工和組裝操作。而且沖壓模具工程師必須重復(fù)整個(gè)試模流程以便制作高質(zhì)量的沖壓模具。

當(dāng)美國(guó)通用汽車公司宣布在波蘭建造第二個(gè)雪佛蘭樂(lè)騁制造廠時(shí)，通用大宇汽車公司的沖壓模具工程師決定尋找一種能夠縮短甚至廢除耗時(shí)幾周試模流程的新方法。他們已經(jīng)為樂(lè)騁（在韓國(guó)又名“卡洛斯”）制造了超過(guò)25套大型模具，采用新方法后效率大幅提升，成本大幅縮減，前置期也大大縮短。

通用大宇卡洛斯&雪佛蘭樂(lè)騁

通用大宇汽車公司進(jìn)行了一項(xiàng)為期三年的研究，運(yùn)用Geomagic Design X 軟件進(jìn)行三維掃描逆向建模。通過(guò)記錄操作模具的完工狀態(tài)，通用大宇汽車公司將試模時(shí)間縮短了五周。同時(shí)還能夠保證波蘭生產(chǎn)的樂(lè)騁跟韓國(guó)生產(chǎn)的卡洛斯一樣舒適且擁有一樣的飾面。

試模
CAD設(shè)計(jì)和仿真完成后，沖壓模具會(huì)經(jīng)歷一個(gè)嚴(yán)格的試模過(guò)程。將樣品進(jìn)行沖壓、測(cè)量和仔細(xì)檢查后，找出公差偏差和曲面缺陷。若發(fā)現(xiàn)模具存在缺陷，需要對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)，以便沖壓模具與所需的規(guī)格匹配。樂(lè)騁尾門等部件的試模過(guò)程需要花費(fèi)16周時(shí)間。

卡洛斯的原始沖壓模具

沖壓模具復(fù)制的難點(diǎn)在于手動(dòng)調(diào)整后導(dǎo)致模具完工后的狀態(tài)與原始CAD數(shù)據(jù)不再匹配。因此，每個(gè)模具替代件或復(fù)制件都要重復(fù)進(jìn)行16周的試模過(guò)程。比較理想的方法是對(duì)模具進(jìn)行測(cè)量，然后在CAD數(shù)據(jù)中記錄修改內(nèi)容，這樣就可以避免重復(fù)工作，降低成本。

通用大宇汽車公司的沖壓模具工程師本打算使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）和三維掃描儀完成該任務(wù)，但發(fā)現(xiàn)并不可行。采用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的話，會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和人力獲取所有必要的坐標(biāo)測(cè)量值。三維掃描能夠解決這個(gè)問(wèn)題，但掃描軟件無(wú)法產(chǎn)生足夠的曲面用于創(chuàng)建刀路軌跡。這就導(dǎo)致操作人員需要花費(fèi)大量精力應(yīng)對(duì)兩個(gè)不同軟件程序之間點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理和實(shí)體建模。最后，這么做得到的好處也很有限，因?yàn)樵嚹＿^(guò)程節(jié)約的時(shí)間又耗費(fèi)在CAD完工數(shù)據(jù)的創(chuàng)建上了。

參數(shù)化建模
雪佛蘭樂(lè)騁的尾門是我們使用全新三維掃描技術(shù)進(jìn)行模具復(fù)制后沖壓得到的第一個(gè)鈑金零部件。在Geomagic Design X軟件的幫助下，通用大宇汽車公司將三維掃描儀點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成功能齊全的CAD模型。根據(jù)沖壓模具工程師的說(shuō)法，與先前采用的三維掃描技術(shù)相比，采用Geomagic Design X軟件將CAD數(shù)據(jù)校正為完工數(shù)據(jù)會(huì)節(jié)約85%-90%的時(shí)間。因此在模具復(fù)制方面就很少發(fā)生試模延誤的情況。

通用大宇汽車公司的工程師注意到，這一點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)得益于Geomagic Design X軟件的幫助，它將點(diǎn)云處理工具與參數(shù)化實(shí)體建模完美結(jié)合起來(lái)。而在先前采用的三維掃描技術(shù)中，將曲面數(shù)據(jù)從三維掃描軟件導(dǎo)出，再導(dǎo)入Siemens NX用作參考數(shù)據(jù)幫助操作人員手動(dòng)重建CAD模型。而現(xiàn)在，Geomagic Design X軟件執(zhí)行了CAD建模功能。它借助完整的歷史樹創(chuàng)建實(shí)體建模參數(shù)，促使通用大宇汽車公司自動(dòng)更新Siemens NX模型。

有了Geomagic Design X軟件的幫助，模具工程師可使用多種CAD Correct™修正工具重新修訂和設(shè)計(jì)原來(lái)的NX文件。這些功能都是在Redesign Assistant™的支持下實(shí)現(xiàn)的，有助于解釋手工打造且輕微磨損的模具特征的設(shè)計(jì)意圖。盡管這些功能不能在CAD軟件里實(shí)現(xiàn)，通用大宇團(tuán)隊(duì)仍注意到，它的用戶界面很直觀，因?yàn)樗�有一個(gè)大家熟悉的類似CAD的功能和布局。

通用大宇工程師正在使用三維掃描儀掃描原始沖壓模具

實(shí)施三維掃描，創(chuàng)建CAD完工圖
通用大宇汽車公司選擇了海克斯康旗下CogniTens Optigo掃描儀用于雪佛蘭樂(lè)騁項(xiàng)目。Optigo掃描儀能夠捕捉濃密的點(diǎn)云，記錄了尾門模具非接觸式掃描和手工檢測(cè)的測(cè)量數(shù)據(jù)。在四步?jīng)_壓流程中，有八個(gè)模具部件需要進(jìn)行畫圖、沖孔和壓彎。掃描完成之后，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)和原始的Siemens NX實(shí)體模型導(dǎo)入Geomagic Design X軟件中。對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行去噪、合并，然后對(duì)齊到CAD模型中。


UG CAD模型和掃描數(shù)據(jù)之間的偏差

CAD修正流程的第一步就是找出“關(guān)注區(qū)域”，它指的是掃描數(shù)據(jù)與CAD模型不匹配的區(qū)域。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，通用大宇汽車公司的模具工程師使用Accuracy Analyzer™精度分析視覺(jué)工具突出顯示兩次模具之間的差異。隨著重新設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，Accuracy Analyzer精度分析還可用于監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)變化，以確認(rèn)變動(dòng)范圍處于用戶規(guī)定的公差范圍。

使用CAD Correct修正功能進(jìn)行局部修改

模具工程師使用的另一個(gè)工具是Redesign Assistant重新設(shè)計(jì)助手。Geomagic Design X自動(dòng)提取單個(gè)功能的設(shè)計(jì)意圖。例如，Redesign Assistant可用于確定內(nèi)圓角的半徑和中心點(diǎn)，即便因?yàn)椴粔蚓�確、手工打磨或刀具磨損會(huì)導(dǎo)致曲度存在輕微變化。提取了設(shè)計(jì)意圖后，模具設(shè)計(jì)師會(huì)對(duì)類似CAD實(shí)體建模功能進(jìn)行重新建模，例如掃掠、擠壓和旋轉(zhuǎn)。

使用CAD Correct功能進(jìn)行CAD掃描修正

盡管該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中使用了標(biāo)準(zhǔn)的CAD建模功能，主要是三維掃描自動(dòng)更新工具幫助節(jié)約了大量的時(shí)間。例如，通用大宇的工程師轉(zhuǎn)向使用Geomagic Design X的自動(dòng)再填充功能。其它例子包括Refit重新擬合和Loft Wizard™放樣向?qū)А�Refit重新擬合能夠自動(dòng)生成全新的參數(shù)化曲面，其G1和G2是連續(xù)的，有助于曲面光滑度的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于雕刻面而言，放樣向?qū)Чδ苣軌蜃詣?dòng)創(chuàng)建光滑的放樣曲面和輪廓曲線。

復(fù)制沖壓模具
完成CAD數(shù)據(jù)的修正，并給出了沖壓模具完工狀態(tài)之后，將參數(shù)模型及其歷史樹導(dǎo)入Siemens NX。雖然縮短CAD修正過(guò)程的時(shí)間很重要，盡管在CAD修正過(guò)程中節(jié)省時(shí)間是比較重要的一點(diǎn)，但真正考驗(yàn)這種模具復(fù)制新方法的是所加工模具的曲面質(zhì)量。通用大宇模具工程師稱，“Geomagic Design X幫助我們解決了很多問(wèn)題，能很快就為我們的車身和底盤沖壓模創(chuàng)建可加工的曲面，且表現(xiàn)不俗�！�

使用Geomagic Design X進(jìn)行模具復(fù)制的流程

將Geomagic Design X生成的實(shí)體模型投入加工后，樂(lè)騁尾門沖壓模具現(xiàn)已在波蘭華沙投入使用。它精準(zhǔn)復(fù)制了韓國(guó)卡洛斯的沖壓模具。將所有原始手工修正數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制后，復(fù)制的模具就可用于生產(chǎn)與卡洛斯尾門質(zhì)量匹配的沖壓件，而且無(wú)需經(jīng)歷冗長(zhǎng)的試模過(guò)程。

卡洛斯復(fù)制模具

使用三維掃描軟件和Geomagic Design X逆向工程軟件后，通用大宇汽車公司將試模和模具批準(zhǔn)流程縮短了五周。以尾門為例，時(shí)間縮短30%之后，預(yù)計(jì)節(jié)省了20萬(wàn)美元的成本。若樂(lè)騁所有大型模具都采用這種方法，通用大宇汽車公司預(yù)計(jì)能節(jié)省500萬(wàn)美元的成本。

通用大宇汽車公司將試模和模具批準(zhǔn)流程的時(shí)間縮短了五周