[00386387]移动式半导体激光强化与修复汽车模具的装备与工艺

开发和生产汽车新车型的关键在于模具的设计与制造。模具表面质量的优劣直接影响到冲压产品质量和模具使用寿命。中国中、高档模具还依赖于进口。为了提升中国模具的制造水平，在“十一五”国家科技支撑项目重点项目(湖南省“一把手工程”)等的支持下，开展了对汽车车身模具的激光强化和修复技术及其成套装备的研究。项目主要技术内容：(1)基于半导体激光器和机器人的激光模具表面强化与修复系统的集成，实现激光扫描动作、光束转换、检测与控制等各种功能的有机耦合；(2)模具表面数字化激光强化工艺设计与优化技术与系统；(3)模具表面数字化激光修复工艺设计与优化技术与系统；(4)模具表面激光强化与修复过程在线检测控制技术与系统。项目主要创新如下：1)设计和研发了移动式、由半导体激光器和机器人集成的激光模具表面强化与修复汽车覆盖件模具装备，首次实现了汽车覆盖件模具的高柔性、高能量利用率的三维模具表面激光处理；2)研发了重量轻，光纤传输激光，附加机器人平衡底座、非永久固定安装，集装运输方便的可移动装备，首次解决了现场的大型复杂汽车覆盖件模具激光表面强化与修复问题；3)开发和实现了圆形光斑全方位的三维激光表面处理的创新性工艺及机器人扫描路径的自动规划数字化系统，实现了对复杂的模具型面(异型曲面)高质量的激光强化与修复；4)首次实施了基于CCD的激光淬火过程在线检测控制。项目取得主要成果：申报发明专利6项，实用新型专利1项(归属于湖南大学，湖南湖大三佳车辆技术装备有限公司无偿使用)，制定企业技术标准1项(归属于湖南湖大三佳车辆技术装备有限公司)，撰写发表科研论文18篇，新获准立项国家自然科学基金项目3项。项目成功研发了移动式半导体激光强化与修复汽车模具的装备与工艺，建立了1个产业应用示范工程，实现了对复杂的模具型面(异型曲面)高质量的现场激光强化与修复。研发的装备与工艺经湖南省产商品质量监督检验院检测，符合有关标准要求；中国机械工业联合会组织专家鉴定，一致认为达到了国际先进水平。该项目成果经上汽通用五菱汽车股份有限公司、湖南长平汽车车身制造有限公司等多家企业应用。用户反映模具质量有所提高，冲压产品质量及其稳定性提高，都取得了良好的效果。据有关数据统计，在湖南湖大三佳车辆技术装备有限公司，经过激光强化的模具产值已经达到5000万元，同时使模具质量提高了一个档次，模具表面处理返工率比国内水平低50%以上，据用户反映，用这些模具生产的零件精度高、表面质量好；受损模具经过激光修复后，效果十分显著，各项指标都达到甚至超过了模具本身的要求，预计可以使使用寿命提高1倍，为企业节省了大笔的资金，带来了可观经济效益。该项目推广后，将促进中国汽车工业以及相关产业的发展，并可带动一个年产50亿元以上的上下游产业链的发展，对地方经济的拉动作用十分巨大。