虛擬制造技術(shù)在汽車覆蓋件制造中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了虛擬制造技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，指出了虛擬制造技術(shù)在汽車覆蓋件生產(chǎn)中應(yīng)用方法和步驟，并以汽車車門(mén)的拉延模具為例，運(yùn)用UG對(duì)汽車車門(mén)進(jìn)行虛擬制造。本文的研究對(duì)于汽車覆蓋件的虛擬制造具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：虛擬制造；汽車覆蓋件；汽車車門(mén)；制造工藝

1 虛擬制造概述

同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄，結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，特別是汽車車體、車門(mén)等大面積覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性。其表面質(zhì)量、尺寸形狀、產(chǎn)品剛性、工藝性等方面的要求較高。近年來(lái)，汽車覆蓋件對(duì)于壓鑄模、沖壓模的質(zhì)量、壽命和復(fù)雜程度提出了越來(lái)越高的要求。通過(guò)虛擬制造技術(shù)模擬汽車覆蓋件的生產(chǎn)過(guò)程，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝等方面的不足，對(duì)于模具改進(jìn)、工藝優(yōu)化等提供了更加高效和方便的選擇。

2 汽車車門(mén)及其的虛擬制造

2.1 應(yīng)用UG進(jìn)行汽車車門(mén)及其拉延模具的設(shè)計(jì)

汽車覆蓋件及其沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程不同于手工設(shè)計(jì)，它不是先設(shè)計(jì)一個(gè)完整嚴(yán)格的裝配圖，再繪制零件圖。而是首先選擇一個(gè)預(yù)先制定好的規(guī)范化的典型結(jié)構(gòu)組合，然后設(shè)計(jì)沖模零件，最后再將零件拼裝成裝配圖。因此，應(yīng)盡量最大限度的總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，制定沖模設(shè)計(jì)規(guī)范，以便建立設(shè)計(jì)模型。同時(shí)在虛擬制造過(guò)程中，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形庫(kù)的功能，自動(dòng)檢索、查詢?nèi)吭O(shè)計(jì)用的數(shù)據(jù)表格及標(biāo)準(zhǔn)零件的信息。此外，選擇一個(gè)合適的圖形系統(tǒng)更是至關(guān)重要。

2.1.1 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)

汽車覆蓋件拉延模的凸模、凹模、壓料圈和固定座都采用鑄件，要求既要盡量減輕重量又要有足夠的強(qiáng)度，因此鑄件上非重要部位應(yīng)挖空，影響到鑄件強(qiáng)茺的部位應(yīng)加添立筋。

沖模的閉合高度應(yīng)適應(yīng)雙動(dòng)壓力機(jī)的規(guī)格。內(nèi)滑塊除凸模上裝有固定座外還備有墊板，墊板與內(nèi)滑塊緊固，固定座安裝在墊板上。在人工安裝時(shí)要求固定座上平面高于壓料圈上平面350mm以上，便于安裝工臥裝。外滑塊備有下墊板、下臺(tái)面和上墊板。上墊板緊固在外滑塊上，壓料圈安裝在上墊板上。

2.1.2 凹模與凸模結(jié)構(gòu)

凹模的作用是形成凹模壓料面和凹模拉延圓角。壓料圈首先行程入下到下極點(diǎn)，將拉延毛坯壓緊在凹模壓料面上并保持不動(dòng)，這時(shí)運(yùn)動(dòng)著凸模行程往下，對(duì)拉延毛坯進(jìn)行拉延直到下極點(diǎn)，拉延毛坯通過(guò)凹模圓角拉入凹模，拉延或凸模形狀。凸模形狀就是拉延件內(nèi)表面形狀，拉延件形狀都是凸形的。拉延件上的裝飾棱線、裝飾筋條、裝飾凹坑、加強(qiáng)筋、裝配用凸包、裝配用凹坑等一般都是在拉延模上一次成形出，拉延件的反拉延也是在拉延模上成形出。因此凹模結(jié)構(gòu)除凹模壓料面和凹模圓角外，在凹模里裝有成形用的凸模或凹模也屬于凹模結(jié)構(gòu)的一部分。得到凹模和凸模的模具模型如圖2所示。

2.2 模具虛擬裝配

模具裝配的質(zhì)量好壞，對(duì)于模具的技術(shù)狀態(tài)、使用壽命以及制件的質(zhì)量都有很大的影響。因此，裝配工作應(yīng)在裝配工藝規(guī)程指導(dǎo)下進(jìn)行。由于模具的生產(chǎn)屬于單件小批量生產(chǎn)，故在裝配時(shí)，模具零件加工誤差的累積會(huì)直接影響模具裝配精度。沖模的裝配，最主要的是保證凸凹模的對(duì)中，使間隙均勻。為此，總裝前必須認(rèn)真考慮上、下模的裝配順序，否則可能出現(xiàn)不便于調(diào)整間隙的情況。上下模的裝配順序與模具的類型和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通常是看上下模的主要零部件中哪一位置所受的限制大，就作為裝配的基準(zhǔn)件先裝，再以它來(lái)調(diào)整別的零件的位置。

虛擬環(huán)境下裝配過(guò)程用戶從傳統(tǒng)裝配造型過(guò)程中的繁瑣的操作中解脫出來(lái)，通過(guò)自動(dòng)的配合約束滿足特征元素的裝配，從而大大簡(jiǎn)化了裝配過(guò)程，使得裝配過(guò)程更加趨于自然，并通過(guò)干涉碰撞檢測(cè)，對(duì)裝配過(guò)程的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。

裝配的具體步驟為：（1） 確定基準(zhǔn)零件與裝配零件。（2） 確定特征配合對(duì)（3） 建立特征元素對(duì)之間的約束（4） 建立零件之間的約束。裝配過(guò)程的結(jié)束，可以隨操作過(guò)程結(jié)束而終止，也可由用戶抓握一個(gè)新的零件而終止。一旦裝配過(guò)程要結(jié)束，系統(tǒng)要搜集整理已有特征對(duì)的約束，并將其存入到裝配約束模型，從而建立零件之間的約束。

3 模具的數(shù)控加工

在虛擬制造的整個(gè)過(guò)程，數(shù)控加工是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)的零件是否有很好的加工工藝性，或者是否能夠加工出來(lái)，這些通過(guò)數(shù)控加工這一環(huán)節(jié)來(lái)體現(xiàn)。更重要的是使設(shè)計(jì)的零件的在實(shí)際裝配時(shí)，能否達(dá)到合理的裝配要求，以及裝配好以后能否達(dá)到加工滿足要求的零件的目的，所以零件的虛擬加工的作用是不言而喻的。這樣就可以減少實(shí)際生產(chǎn)的費(fèi)用，提高生產(chǎn)的效率。

另外，如果對(duì)于形面的光潔度要求非常高，則在精加工時(shí)留余量0.02mm，進(jìn)行光整加工處理。下面以門(mén)板的拉延模具的凸模的粗加工為例來(lái)說(shuō)明曲面的數(shù)控加工仿真。

4 總結(jié)

借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用虛擬制造技術(shù)，能大大提高設(shè)計(jì)的效率，降低傳統(tǒng)模具的周期長(zhǎng)，花費(fèi)大等缺點(diǎn)。本文介紹了虛擬制造技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，指出了虛擬制造技術(shù)在汽車覆蓋件生產(chǎn)中應(yīng)用方法和步驟，并以汽車車門(mén)的拉延模具為例，運(yùn)用UG進(jìn)行了汽車車門(mén)及其凹凸模具的虛擬制造過(guò)程。本文的研究對(duì)于汽車覆蓋件的虛擬生產(chǎn)具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張樹(shù)生，楊茂奎，朱名銓等.虛擬制造技術(shù)[M]. 陜西：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[2]陳定方，羅亞波.虛擬設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]趙利華. 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的擠壓鑄造模具動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)：（碩士學(xué)位論文）.湖北：武漢理工大學(xué)，2005.