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

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

沖壓模具復(fù)制是一個艱苦又耗時的過程。韓國通用大宇汽車公司（GM Daewoo，現(xiàn)隸屬于美國通用汽車公司）利用三維掃描儀和Geomagic Design X軟件，通過逆向工程將模具復(fù)制和試模過程縮短了30%，替換或復(fù)制沖壓模具會導(dǎo)致不必要的成本，造成低效和延誤。即便原始模具已通過了嚴格的質(zhì)量檢測，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)整個試模流程以便制作高質(zhì)量的沖壓模具。

當美國通用汽車公司宣布在波蘭建造第二個雪佛蘭樂騁制造廠時，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幾周試模流程的新方法。他們已經(jīng)為樂騁（在韓國又名“卡洛斯”）制造了超過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&雪佛蘭樂騁

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

試模
CAD設(shè)計和仿真完成后，沖壓模具會經(jīng)歷一個嚴格的試模過程。將樣品進行沖壓、測量和仔細檢查后，找出公差偏差和曲面缺陷。若發(fā)現(xiàn)模具存在缺陷，需要對其進行手動微調(diào)，以便沖壓模具與所需的規(guī)格匹配。樂騁尾門等部件的試模過程需要花費16周時間。

卡洛斯的原始沖壓模具

沖壓模具復(fù)制的難點在于手動調(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，每個模具替代件或復(fù)制件都要重復(fù)進行16周的試模過程。比較理想的方法是對模具進行測量，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測量機（CMM）和三維掃描儀完成該任務(wù)，但發(fā)現(xiàn)并不可行。采用坐標測量機的話，會耗費大量時間和人力獲取所有必要的坐標測量值。三維掃描能夠解決這個問題，但掃描軟件無法產(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大量精力應(yīng)對兩個不同軟件程序之間點云數(shù)據(jù)處理和實體建模。最后，這么做得到的好處也很有限，因為試模過程節(jié)約的時間又耗費在CAD完工數(shù)據(jù)的創(chuàng)建上了。

參數(shù)化建模
雪佛蘭樂騁的尾門是我們使用全新三維掃描技術(shù)進行模具復(fù)制后沖壓得到的第一個鈑金零部件。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)會節(jié)約85%-90%的時間。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，這一點的實現(xiàn)得益于Geomagic Design X軟件的幫助，它將點云處理工具與參數(shù)化實體建模完美結(jié)合起來。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)建實體建模參數(shù)，促使通用大宇汽車公司自動更新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)計原來的NX文件。這些功能都是在Redesign Assistant™的支持下實現(xiàn)的，有助于解釋手工打造且輕微磨損的模具特征的設(shè)計意圖。盡管這些功能不能在CAD軟件里實現(xiàn)，通用大宇團隊仍注意到，它的用戶界面很直觀，因為它有一個大家熟悉的類似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

實施三維掃描，創(chuàng)建CAD完工圖
通用大宇汽車公司選擇了�？怂箍灯煜翪ogniTens Optigo掃描儀用于雪佛蘭樂騁項目。Optigo掃描儀能夠捕捉濃密的點云，記錄了尾門模具非接觸式掃描和手工檢測的測量數(shù)據(jù)。在四步?jīng)_壓流程中，有八個模具部件需要進行畫圖、沖孔和壓彎。掃描完成之后，將點云數(shù)據(jù)和原始的Siemens NX實體模型導(dǎo)入Geomagic Design X軟件中。對點云進行去噪、合并，然后對齊到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。為實現(xiàn)這一點，通用大宇汽車公司的模具工程師使用Accuracy Analyzer™精度分析視覺工具突出顯示兩次模具之間的差異。隨著重新設(shè)計工作的進行，Accuracy Analyzer精度分析還可用于監(jiān)測實時變化，以確認變動范圍處于用戶規(guī)定的公差范圍。

使用CAD Correct修正功能進行局部修改

模具工程師使用的另一個工具是Redesign Assistant重新設(shè)計助手。Geomagic Design X自動提取單個功能的設(shè)計意圖。例如，Redesign Assistant可用于確定內(nèi)圓角的半徑和中心點，即便因為不夠精確、手工打磨或刀具磨損會導(dǎo)致曲度存在輕微變化。提取了設(shè)計意圖后，模具設(shè)計師會對類似CAD實體建模功能進行重新建模，例如掃掠、擠壓和旋轉(zhuǎn)。

使用CAD Correct功能進行CAD掃描修正

盡管該項目實施過程中使用了標準的CAD建模功能，主要是三維掃描自動更新工具幫助節(jié)約了大量的時間。例如，通用大宇的工程師轉(zhuǎn)向使用Geomagic Design X的自動再填充功能。其它例子包括Refit重新擬合和Loft Wizard™放樣向?qū)�。Refit重新擬合能夠自動生成全新的參數(shù)化曲面，其G1和G2是連續(xù)的，有助于曲面光滑度的實現(xiàn)。對于雕刻面而言，放樣向?qū)Чδ苣軌蜃詣觿?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修正過程的時間很重要，盡管在CAD修正過程中節(jié)省時間是比較重要的一點，但真正考驗這種模具復(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進行模具復(fù)制的流程

將Geomagic Design X生成的實體模型投入加工后，樂騁尾門沖壓模具現(xiàn)已在波蘭華沙投入使用。它精準復(fù)制了韓國卡洛斯的沖壓模具。將所有原始手工修正數(shù)據(jù)進行復(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，而且無需經(jīng)歷冗長的試模過程。

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流程縮短了五周。以尾門為例，時間縮短30%之后，預(yù)計節(jié)省了20萬美元的成本。若樂騁所有大型模具都采用這種方法，通用大宇汽車公司預(yù)計能節(jié)省500萬美元的成本。

通用大宇汽車公司將試模和模具批準流程的時間縮短了五周