汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)及應(yīng)用

許欣

摘 要：交通的便捷令人們對汽車的需求持續(xù)增加，而汽車安全則成為人們愈來愈關(guān)心的話題。汽車沖壓模具作為汽車生產(chǎn)開發(fā)上市前的重要環(huán)節(jié)工具，也需要不斷地更新與創(chuàng)造，結(jié)合數(shù)字化的汽車沖壓模具無疑使汽車生產(chǎn)檢測環(huán)節(jié)更加精確，提升了汽車的安全性能與質(zhì)量。本文將就汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)及應(yīng)用的事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)與分析。

關(guān)鍵詞：汽車沖壓模具；數(shù)字化開發(fā)；技術(shù)流程

前言：汽車沖壓模具是汽車車身一項(xiàng)不可缺少的零部件，隨著汽車產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，汽車沖壓模具也在不斷的改變自身結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新型汽車的變化。而現(xiàn)在化技術(shù)的發(fā)展為汽車沖壓模具的貼合性帶來了更大的提高，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)可以在繪制汽車沖壓模具的過程中使數(shù)據(jù)更加精確，提升汽車品質(zhì)，拓展汽車市場，增加銷售量，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。縮短我國模具市場與外國的差異，加大國際市場占有比例。

1.汽車沖壓模具

汽車沖壓模具是汽車行業(yè)中一個十分重要的工藝裝備。隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的不斷加快，汽車沖壓模具的設(shè)計就越來越需要一種區(qū)別于全靠經(jīng)驗(yàn)、反復(fù)試錯的傳統(tǒng)設(shè)計的新方法，來保證汽車沖壓件的質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。模具型面的曲面擬合應(yīng)該把整個型面特征完整而充分地表達(dá)出來。對于復(fù)雜的汽車沖壓模具，僅使用一張曲面無法表達(dá)出所有的特征，需要分別對模具型面上每一個幾何特征進(jìn)行擬合，而后再把擬合得到的所有特征曲面通過求交、裁剪、縫合和混合等方式拼接成一張過渡光滑、精度符合要求的曲面。

2.汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)

汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)技術(shù)是一種新方法，它通過分析汽車沖壓件產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中常會出現(xiàn)的拉裂和起皺兩個成形缺陷產(chǎn)生的機(jī)理，根據(jù)數(shù)字化開發(fā)的理論背景知識，為數(shù)字化開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。由汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)能夠建立起模具數(shù)字化數(shù)據(jù)庫，可直接利用CAD/CAM/CAPP/CAE等多種計算機(jī)輔助技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模具的高精度修復(fù)、標(biāo)準(zhǔn)化成批生產(chǎn)及新模具開發(fā)等功能，既節(jié)省大筆生產(chǎn)制造費(fèi)用，又能節(jié)約模具備件的準(zhǔn)備、減少庫存，還可以極大提升進(jìn)口模具的國產(chǎn)化進(jìn)程，對汽車制造企業(yè)有重要意義。用于工程分析（CAE）或汽車沖壓模具三維測量中不可避免地會引入數(shù)據(jù)誤差，尤其是尖銳邊和特征邊界附近的測量數(shù)據(jù)。測量數(shù)據(jù)中的壞點(diǎn)，可能使該點(diǎn)及其周圍的曲面片偏離原曲面，所以應(yīng)對原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，主要包括噪聲點(diǎn)去除、數(shù)據(jù)點(diǎn)精簡、數(shù)據(jù)光順等步驟。

2.1汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)重點(diǎn)

在汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)的過程中，有以下幾項(xiàng)重點(diǎn)。第一，沖壓是車身的基本組成部分，其質(zhì)量優(yōu)劣對整車性能的影響十分明顯。而拉延工藝的好壞又直接影響到整個沖壓的質(zhì)量。利用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)可以方便的實(shí)現(xiàn)拉延工序數(shù)模的制作以及修改。第二，針對數(shù)字化分析中常出現(xiàn)的問題，通常可以依次采取以下方式進(jìn)行設(shè)計修改：沖壓工藝設(shè)計、工藝補(bǔ)充面、拉延筋、材料、產(chǎn)品設(shè)計變更。第三，零件不同，數(shù)字化分析的著眼點(diǎn)和數(shù)字化設(shè)計難易程度也不同：外板件要求材料完全脹形變形以滿足剛度要求，而不產(chǎn)生破裂、滑移，但各工序的模具設(shè)計較簡單；內(nèi)板件對次應(yīng)變要求不嚴(yán)格，但工序模具設(shè)計較復(fù)雜。第四，數(shù)字化分析與設(shè)計技術(shù)之間相輔相成。分析結(jié)果指導(dǎo)設(shè)計工藝修改，甚至是產(chǎn)品設(shè)計變更；數(shù)字化設(shè)計好壞取決于分析能否達(dá)到要求，最終決定了模具設(shè)計的好壞。

2.2汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)注意事項(xiàng)

由于光學(xué)測量儀由于其自身的特性，測量過程中易受外界光線的干擾而產(chǎn)生毛刺點(diǎn)、跳點(diǎn)；測量儀器在拍攝過程中由于鏡頭、支架的抖動等因素會產(chǎn)生干擾點(diǎn)；測量實(shí)施時由于周圍物體的影響會產(chǎn)生不屬于被測物體上的數(shù)據(jù)點(diǎn)。以上得到的異常數(shù)據(jù)點(diǎn)稱為噪聲點(diǎn)（Noise）。噪聲點(diǎn)的存在會干擾后續(xù)的曲面重構(gòu)，同時大量噪聲點(diǎn)的存在也影響到后續(xù)處理的效率，因而必須予以去除。為使經(jīng)擬合得到的曲線或曲面具有良好的品質(zhì)，對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行光順處理很有必要。光順處理實(shí)際上是在誤差范圍內(nèi)按某一準(zhǔn)則對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，由用戶根據(jù)實(shí)際使用要求確定誤差。如果對精度要求較高，則允許的誤差小一些；如果對光順要求不高，則可將誤差放大一些。常用數(shù)據(jù)點(diǎn)的光順方法有曲率法、回彈法、最小二乘法、能量法、基樣條法、磨光法等，各種光順方法的主要區(qū)別在于不同的目標(biāo)函數(shù)以及每次調(diào)整型值點(diǎn)的數(shù)量。

3.汽車沖壓模具數(shù)字化應(yīng)用

盡管非接觸式三維測量系統(tǒng)能得到非常密集的點(diǎn)云，但并不是所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都能用于曲線、曲面重構(gòu)。過多的數(shù)據(jù)點(diǎn)會導(dǎo)致計算機(jī)運(yùn)行、存儲和操作的低效率，生成曲線、曲面模型需要消耗更長的時間，對硬件和軟件的要求也更高。同時，過于密集的點(diǎn)云會直接影響重構(gòu)所得曲線及曲面的光順性，而光順是對汽車沖壓產(chǎn)品的主要要求之一。為避免上述問題，就需要刪除部分測量數(shù)據(jù)，即對數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行精簡處理。常用的數(shù)據(jù)點(diǎn)云精簡方法有Martin等提出的均勻方格法，廣泛用于圖像處理；Chen等提出的減少三角網(wǎng)格數(shù)目從而刪除部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)的方法，該方法需首先生成STL模型，適用于排列規(guī)則的測量數(shù)據(jù)；均勻法、曲率法等也常常用于大量數(shù)據(jù)點(diǎn)云的精簡處理。

4.結(jié)語：結(jié)合汽車典型的沖壓件---行李箱外板和頂蓋加強(qiáng)框，進(jìn)行先進(jìn)、可靠的數(shù)字化開發(fā)技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)汽車質(zhì)量檢測與試驗(yàn)檢測的強(qiáng)度，對汽車生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展具有重大意義。以此來提升生產(chǎn)效率，加工地生產(chǎn)成本。但數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用與結(jié)合還需要更進(jìn)一步的研究開發(fā)和完善，才能更好的推廣與發(fā)展。

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