本文對高寒機(jī)車用3mm厚的S355鋼板多曲面角板進(jìn)行了下料-成形-拼接-檢測，結(jié)果表明，通過三維模擬提取，實現(xiàn)了多種曲面構(gòu)件的下料拼接成形及檢測，且此種拼接方式能夠保證曲面的密封性。在當(dāng)今市場環(huán)境下，機(jī)車訂單多為小批量、多品種，且客戶的定制化需求增加，每一種曲面都進(jìn)行開模制造使成本極大增加。應(yīng)用CATIA線框與曲面設(shè)計中的提取功能對多曲面結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行提取-展開-放樣，并根據(jù)曲面的形狀進(jìn)行曲面檢測工裝設(shè)計、拼接工裝設(shè)計，實現(xiàn)不同類型曲面的制造，保證性能、節(jié)約成本。本文采用此種方式為機(jī)車用特殊曲面的制作提供了另外一種思路。角板成形結(jié)構(gòu)分析整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)主要由4～8mm鋼板通過折彎壓型組焊為箱形結(jié)構(gòu)來形成整體承載結(jié)構(gòu)。為了在結(jié)構(gòu)變化劇烈的拐角處降低應(yīng)力集中同時也為保證外形美觀，在窗口兩側(cè)角立柱、頂部以及左右側(cè)墻上弦梁三個面交匯處設(shè)計了一塊4mm厚的壓型三維曲面角板平滑過渡，如圖2所示，該角板連接了司機(jī)室前墻、頂部和側(cè)墻，起到了承上啟下的作用，同時對該角板的制造提出了很高的要求。圖1司機(jī)室整體結(jié)構(gòu)中角板位置示意圖圖2角板示意圖（側(cè)面、正面、三維）左右角板結(jié)構(gòu)特點角板前面與司機(jī)室前墻為一個平面，側(cè)面與左右側(cè)墻角度一致，下部與前窗左右角立柱的大圓弧相接，為了銜接這些平面和圓弧在角板的過渡處設(shè)計出了一個三維曲面，該曲面成為工藝難點。(1)難點1：成形困難。該工件為平面曲面結(jié)合，通過一般的通用設(shè)備無法成形，如果使用沖壓整體成形則存在模具費(fèi)用高和制造周期長，對于小批量試制車顯然不合適。(2)難點2：整體成形與檢測困難。雖然角板的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是通過工藝分析，利用車間現(xiàn)有的設(shè)備，通過工藝拆分、整合可以實現(xiàn)角板的成形與檢測。角板的制作通過對該工件的分析該件可以通過拆分來簡化工藝，通過分塊使原本整體成形的工件對規(guī)則部分分割，最后不規(guī)則的三維曲面通過雅高來成形。具體拆分有兩種方案。方案1具體操作是利用CATIA三維軟件，對設(shè)計輸出的三維模型讀入，通過運(yùn)用創(chuàng)成式外型設(shè)計中的多重提取工具提取所需曲面再通過合并工具合并提取的面，為后續(xù)的加厚做準(zhǔn)備，提取好所有的面后轉(zhuǎn)換到零件建模環(huán)境中，通過加厚曲面功能把曲面加厚到設(shè)計圖紙的尺寸，這樣就完成了角板的拆分以及與其他部件的合并。同理對三維曲面部分也做同樣的操作，并利用三維軟件的展開功能繪制了展開圖，完成了整個角板的拆分，如圖3所示。圖3角板拆分整合示意圖方案2具體操作也是利用CATIA三維軟件對其進(jìn)行拆分，拆分后不將規(guī)則部分與其他部分進(jìn)行整合，如圖4所示。圖4角板拆分示意圖多曲面檢測檢測原理由于曲面為不規(guī)則尺寸，為了后續(xù)對三維曲面的檢查方便，專門設(shè)計了檢測工裝，可以檢查曲面在實際安裝后的所有位置并對曲面的形狀進(jìn)行檢查。檢測工裝工裝的設(shè)計同樣應(yīng)用三維軟件的強(qiáng)大建模功能，根據(jù)前面分割完成的角板提取出的曲面，以此為基礎(chǔ)展開工裝設(shè)計。如圖5所示，首先新建一個裝配文件導(dǎo)入完成分割的曲面，根據(jù)需要工裝零件的數(shù)量建立多個零件文件，利用軟件在裝配環(huán)境下的建模功能充分利用已有的曲面數(shù)據(jù)，圍繞該曲面需要檢查的部分進(jìn)行工裝設(shè)計,逐步細(xì)化每一個零件最終完成了檢測工裝的設(shè)計，利用鏡像功能完成對側(cè)曲面的工裝設(shè)計。圖5三維面檢測工裝示意圖曲面組對焊接第一種拆分方案：將角板平面部分整合組對，如圖6所示。圖6整合后組焊示意圖組對工藝將鋼結(jié)構(gòu)整體組對完成以后，前墻和側(cè)墻相接部分就剩三維曲面部分，將雅高機(jī)壓好并經(jīng)過檢驗的三維曲面部分安裝到圖6所示位置，拼接時保證角板與側(cè)墻、前墻規(guī)則部分組對間隙研割均勻2～3mm，角板側(cè)面平，前面平，上面平；保證角板與前墻不規(guī)則圓弧部分圓滑過渡，留2mm間隙。點焊均勻，焊接時應(yīng)注意電流電壓。工藝過程中的難點(1)下料過程中難點是中間不規(guī)則的曲面，保證曲面成形成為關(guān)鍵工序，使用上述工裝對曲面進(jìn)行檢測。(2)拼接過程中難點是組焊過程中圓弧拼接位置的控制。焊縫位置取消圓弧，用三維軟件模擬出直角部分，這樣就可以預(yù)留2mm間隙，焊接后打磨出圓弧部分保證曲面的圓滑過渡。制造過程中出現(xiàn)的問題與解決方案問題：整合到左右卷板部分的角板由于整個板中有尖角，導(dǎo)致滾壓出的圓角弧度不夠，角板整體組對時容易出現(xiàn)凹陷。解決方案：左右卷板滾壓之前下料時，在整板上畫出角板整合部分的尺寸，滾壓成形后再切去多余部分；研配角板使間隙為2～3mm；焊接時注意電流電壓，這樣焊完就有圓角，角板與卷板連接處就不會凹陷。第二種拆分方案：將角板在工裝上進(jìn)行組對，如圖7所示。圖7拆分后不整合直接組焊示意圖這樣就可以直接組焊出一個完整的角板，焊接后可以進(jìn)行煤油滲漏，進(jìn)一步提高角板的質(zhì)量。制造工藝將拆分的部分依次進(jìn)行拼接，點焊，在工裝上進(jìn)行壓緊，焊接，焊接成形后等工件充分冷卻后，從工裝上取下工件，進(jìn)行煤油滲漏，如出現(xiàn)漏油，采用細(xì)絲、短路過渡方法進(jìn)行修復(fù)；合格后用樣板進(jìn)行檢測。不合格的部分通過火焰進(jìn)行調(diào)整。制造過程中出現(xiàn)的問題與解決方案問題：拼接過程中拼接位置會出現(xiàn)棱線或凹陷。解決方案：將角板進(jìn)行重新拆分，避開帶有棱線的部分，將復(fù)雜三維曲面整合上平面的部分，通過整合就可以避開棱線部分，可以防止棱線部分不圓滑；使相結(jié)合的焊縫部分為兩塊平板對接，加工藝墊板進(jìn)行焊接，可以防止焊縫部分凹陷，有利于提高焊接質(zhì)量。如圖8所示。圖8避開棱線角板拆分示意圖兩種方案在實際生產(chǎn)中的效果兩種方案在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用的效果圖，如圖9所示。圖9生產(chǎn)中兩種方案的對比圖(1)方案一在小批量生產(chǎn)中得到了極大的應(yīng)用，操作簡便，只需要研配三維曲面部分就可以實現(xiàn)組焊過程，焊縫少，有利于控制角板部分焊接后的變形。(2)方案二適合于大批量生產(chǎn)，由于不需要進(jìn)行整合，有利于左右側(cè)墻、前墻的工裝設(shè)計，便于吊運(yùn)，在大批量生產(chǎn)中可以得到很好的應(yīng)用，直接組焊出的角板可以進(jìn)行煤油滲漏，并且組焊好的角板不需要研配，到司機(jī)室總成時可以直接使用，為大批量生產(chǎn)提供了便利。并且角板可以不受司機(jī)室生產(chǎn)進(jìn)度的影響，自身就可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。結(jié)束語(1)三維模擬提取對曲面進(jìn)行拆分放樣、下料，骨架形成形檢測工藝可以實現(xiàn)機(jī)車用多曲面的制作。