轻型汽车技术2019（1-2）制造工艺69
徐定宗赵斌
（南京汽车集团有限公司汽车工程研究院）
摘要：油泥铳削技术在汽车油泥模型制作中的应用逐步兴起，该技术的应用具有速度快、效率高、效果稳定、综合成本低廉等多方面的优势；随着这种高效率的
技术不断推广，必将加快其新产品的开发速度，促进相关行业的技术进步。
关键词：油泥铳削技术汽车造型油泥模型制作
1引言
油泥铳削技术是近年来逐渐兴起且迅速发展的一项热门技术，在传统产品生产过程中，加工与测量往往是完全独立的两个过程。随着现代工业的快速发展，将测量与数控加工有机统一的理念得以提出并推广。汽车油泥模型制作是汽车设计工作中重要的一环。本文介绍了油泥铳削技术在汽车油泥制作中应用的主要形式和前提条件，分析了该技术相较于传统油泥模型制作的优势以及短期内的发展方向。
2油泥锥削技术在油泥模型中应用的形式
在汽车造型设计工作中，造型评审是一个重要节点。它的主要内容是造型团队将设计方案以二维图形、三维油泥模型等形式向决策层展示和说明，辅助决策层进行决策，进一步明确下一步造型工作的方向或确定造型方案。为了保证决策的准确性，重大的造型评审中必须提供精准的三维油泥模型这种具备良好感知特性的表达媒介供决策层观摩，进而辅助决策。
油泥铳削设备是一种高效多功能的空间三坐标数控加工的仪器设备（油泥铳削设备见图1），它特别适合高效率、高精准的进行汽车油泥模型制作，有效的替代了传统油泥模型制作过程中人工模板的反复比对、修正的刮削过程，能快速、有效的完成复杂曲面的加工、检测、反求等任务。此项技术的利用使得油泥模型制作时间大大缩短，制作精度与数据间的误差可控制在0.1-0.2mm之间，相比传统制作方式有了质的提升，从而缩短了整个造型设计开发的时间，为新产品的上市创造先机。
图1
油泥铳削设备
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目前，油泥铳削技术在汽车油泥模型制作中的主要应用模式是：首先通过计算机三维建模将产品的形态数字化，然后通过数据传输将数据导入数控设备中，经过系统专业的坐标对齐，数控路径编程，按不同油泥模型大小选择铳削刀具，最终将完整的油泥模型铳削完成。这个过程一般也称为机加工。铳削对象的选择同样也不局限于整车1：1的油泥模型，对于小比例模型、单个内外饰零件（零件铳削见图2）、快速实体化展示设计改动、内外饰局部面差验证等辅助造型过程设计的小油泥模型同样有较高的使用价值。同时该技术也不局限与单一铳削材质，在布置环境、刀具选择合适前提下可以铳削多种不同材质，满足不同情况下需求。通过高效的模型铳削使得造型工作更加高效、准确，该技术的使用频率也大大提高，不断服务与造型设计各种大小评审，内部设计讨论过程中。
图2铳削加工零件
3油泥铳削技术应用于造型开发的条件
基于油泥铳削技术的特点以及工作方式，其应用在造型评审中必须具备相应的软硬件条件。
1）计算机性能的发展
油泥铳削技术是基于计算机数字技术发展的拓展，它需要通过计算机进行大批量的数据对齐、测量、编程和数控。目前大多数相应软件都支持该功能，加上当前计算机性能的不断提升，一般高性能计算机已经能够支持油泥铳削设备要求了。
2）大型平台、加工臂和数控技术的提升
由于不同汽车产品的尺寸不同，如果要进行1:1的铳削加工，必然对加工平台、加工悬臂有较高的要求。一般汽车的长度在5-6m（大型客车、特种车辆除外）高度在4m内（大型客车、特种车辆除外），为了保证油泥模型在可加工范围内，加工平台、加工悬臂要求大于被加工模型的长高要求，为了保障铳削精度平台须保证水平、悬臂需保证垂直。同时数控技术同样也需要能支持铳削，为了使得效率与精度同样保障，通过在测量设备上加装机加工功能，同时使用数控技术统一控制成为了主要解决方式，也逐步被国内外该型设备制作企业应用；成熟的数控技术和精准的测量技术普及也使得整个油泥铳削技术价格变得稳定、合适。
3）专业数控软件功能的成熟
在各项硬件不断成熟的基础上，专业的数控软件的成熟同样不可或缺，早期并没有专业的数控软件，多为单一的控制单元，与造型数字设计后的数据不能做到很好的互联互通。即时国外或单独的数控设备有可互通的控制软件，因控制方式繁琐，对齐、编程复杂，导致效率不高且效果有限。但随着国内各车企
对效率提升的需求和发展，对口汽车造型开发的专业的数控软件也呈逐渐的简洁化、专业化、体系化、效率化发展。以STAR-M和powerMILL（软件见图3）为代表专业数控软件已经具备优秀的能力，同时具备与汽车数字软件数据互联互通能力，这使得油泥铳削技术越加实用化和便利化
。
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图3powerMILL软件
4）数字化设计和正向造型设计流程的革新
数字模型是油泥铳削技术的基础。传统造型设计流程是油泥模型先行，依次经过效果图设计、卡板制作、手工模型、样机扫描、数字逆向才得到造型设计数据。在主模型评审之前并无数据，因此油泥铳削技术不具备效率优势。而现今因整个汽车造型设计行业的数字化流程革新的加快，造型设计向数字先行的方向发展。效果图完成后便开始进行CAS数模设计，而油泥模型得以在有数据的基础上进行数控铳削加工来制作油泥模型，使得油泥铳削技术真正发挥高效率的空间，进一步加快造型开发的时间基础。
综上所述，正因为以上四点的基础条件的革新和发展，才奠定了油泥铳削技术更广泛的应用于造型开发的过程中，成为不可替代的一环。这是整个汽车造型设计产业发展带来的必然结果。
4油泥铳削技术在造型开发中应用的优势
1）油泥铳削技术能有效的节约评审准备的时间，提升评审的密度和效率。
在汽车造型设计开发中，造型评审的准备工作是一项系统、专业且繁琐的工作，为了使评审媒介能达到符合造型设计方案的效果，往往需花费大量的时间去建设评审媒介。整车的油泥模型往往承担了主要的评审媒介，在传统的油泥模型制作中，需要使用卡板手工不断刮削来制作油泥模型，制作时间往往需要2-3个月或更长，按目前各大车企的造型开发时间计算如造型开发的总时间不变，留给其他专业点的时间将被压缩，使得设计质量受到不同程度的影响。同时基于造型评审的不确定性，一旦评审结果造型方案改动过大后或推翻重新设计，油泥模型需要调整的时间与人工费用都处于不可控的状态。大幅度增加造型开发风险。使用油泥铳削技术后，在模型专业得到数据后1月内油泥模型便可完成，且模型精度远高于手工制作。大幅缩短造型评审准备时间，人工只需修面，处理铳削刀痕，大幅节省人力资源费用。在评审结束后，无论调整范围大小均可重新铳削，使得整个造型开发项目处于合理可控状态，降低造型开发风险，缩短造型开发时间。同时在当今的数字设计体系的支持下造型设计和数字模型完全是同步的，因此留给油泥模型准备的时间需要压缩，且可控，油泥铳削技术就保证了可以在相对合理且较短的时间内完成一个可以应用于造型评审的媒介。
当造型评审媒介准备时间的缩短就意味着可以提升造型评审的密集程度，这种密集程度达到一定量时就可以提升以往的造型开发流程提高效率。当效率提高，造型评审的密度加大对于决策层做出正确的决策具有重要的作用，同时也为新产品能更快的推向市场起到了推动作用。
2）油泥铳削技术能有效的保证造型评审媒介效果的精准性，确保评审效果。
造型评审时油泥模型与数据间的精准性直接影响了评审效果，如传统的手工制作，其与数据间的精准性无法做到完全贴合，且在评审后如需要调整的范围大，手工调整的精准不确定性大大增加，同时调整时间也增长。而精准性又直接决定了油泥模型是否能最好的表达出造型设计方案的最
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好效果，这也是造型评审中的重要指标，油泥模型的好坏能够影响到决策层对评审对象的判断，因此油泥模型的制作精准性一直都是油泥模型制作工作中的重中之重。通过油泥铳削技术，让铳削的精度时刻处于可控的合理范围内，以三维实体的形式最大化还原数据。无论评审后需要如何调整油泥模型，模型精准度可始终保持稳定状态。这是手工制作所不能达到的。
3）油泥铳削技术能够有效的节约模型制作的成本。
在传统的油泥模型制作中，最为敏感的就是制作费用了。传统的手工制作方式，因人工成本的限制，往往为了达到满意的评审效果，油泥模型都十分的昂贵，而每次评审后带来的方案修改意见以及方案的不确定性决定了并非单次投资就可以完成评审工作，往往需要数次花费和投资。以一台整车油泥模型用手工制作为例，费用一般在几十万元，加上细节方案的快速成型件以及后期涂装和效果，花费一般在80万元左右，且时间需要2-3个月。如要做到两到三个方案对比评审一轮就要花费百万以上。
若以油泥铳削技术来制作模型，单个模型费用将降低十几万，仅需要预留材料成本及后期人工修面费用，同时节省时间成本，同时加快原有造型项目时间进度，所需付出的只是一套可以反复使用的油泥铳削设备系统。目前行业中，根据加工需求的不同，铳削设备系统价位一般在一百万元到三百万元不等且有多种个性化定制方案，针对不同的开发产品做出不同的设计方式。
5油泥铳削技术在造型开发中应用的展望
油泥铳削技术已经在国内大部分车企、造型设计公司的造型开发中扮演重要环节，该技术的诸多优势已经越来越受到行业内饰认可和实践，就目前该技术的应用深度来说依然具有可以不断发展的空间，当然油泥铳削技术的出现不能完全代替传统手工制作模型的步骤，主要表现有两点。
首先是铳削后的刀痕理论上无法做到向手工制作那样光顺。虽然油泥铳削技术已经非常成熟，其精细的刀具选择也十分广泛，但是依旧无法做到铳削后模型外表面如手工刮削后那样光顺。这也是在铳削过后依旧需要油泥模型师进行手工调整，但经过铳削后无论是从时间还是人力资源上较传统纯手工制作模型效率已室大幅提高。
其次是油泥铳削技术在高效高精度的情况下实际是在复制数据，完美将数字化转化为三维立体实物。作为造型设计的灵魂,（手工刮削见图4）人对美的感受无法通过冰冷的机器来反映。油泥模型在作为工业产品的前提下，同时也是设计师、数字师、模型师、团体设计下的实物化体系，它需要有特有的设计灵魂在其中，而这种抽象的情感感觉机器是无法复制的。这些都是油泥铳削技术当前的弱项，也是无法替代的部分，毕竟机器永远不会成为灵魂的复制品。
图4手工刮削油泥
油泥铳削技术的局限性有一部是无法解决的，但是可以看到该技术也在不断的完善和发展。在控制手段和刀具不断变革后，相应的更加丰富
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品本身性能的影响，经过磁波处理后的轴瓦涂层结合强度还有一定的离散性，需要在一致性方面做进一步系统的研究。对于磁波处理涂层影响其结合强度的机理研究也才刚刚起步，还需要科学工作者们进一步的探索和研究，为磁波处理提高涂层结合强度的实际应用提供必要的指导。
参考文献
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汽车技术(上接第72页)的铳削手段也将不断岀现。在不久的将来，油泥铳削技术或许会同模型师完美结合，在即保障机器快速高效精准的前提下又能融入人手刮削后的情感细节，使得人与机器实现完美的融合，各种即高效精确又不失去造型设计灵魂的作品成为可能。
6结语
油泥铳削这门数控加工技术在当前的汽车设计开发体系下，依托各种相应软硬件高度发展的支持，在造型开发领域中已发挥重要的作用的。而且凭借其自身固有的特点，相较于传统油泥模型制作具有明显的优势。在造型开发的工作中该技术的使用已经使得整个造型项目达到提升效率、降低成本进而加快新产品开发的速度。
尽管如此，在当前阶段传统手工刮削油泥模型依旧是不可替代并且必须进行的步骤。油泥铳削技术还有很多不足需要去完善，而且它和传统手工制作应该是相辅相成而非变革对立的。随着各项技术的不断发展，相信更符合汽车行业的新型油泥模型制作手段也会不断涌现。
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