汽車覆蓋件沖壓工藝/模具計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

王志芳

摘 要：汽車覆蓋件作為汽車車身中最關(guān)鍵的零件，其質(zhì)量將直接關(guān)系到整個(gè)汽車的質(zhì)量，為此汽車制造企業(yè)必須提高對汽車車身覆蓋件生產(chǎn)制造的重視，采用科學(xué)合理的沖壓工藝和沖壓模具計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，不僅可以提高汽車覆蓋件的質(zhì)量而且還能提高生產(chǎn)效率。為此。本文將在分析汽車覆蓋件沖壓工藝和模具發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出當(dāng)前存在的問題并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件;沖壓工藝;沖壓模具;計(jì)算機(jī)輔助技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀

汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)是沖壓模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的前提條件，只有保證沖壓工藝的先進(jìn)性才能提高沖壓模具的生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)還關(guān)系著產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和成本等。關(guān)于汽車覆蓋件，在其設(shè)計(jì)時(shí)主要采用一次拉深成形工藝，但是由于各個(gè)部分的成形比較復(fù)雜且受力作用不一，所需要結(jié)合拉深、翻邊、修邊等多個(gè)工序。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝以人工操作為主，憑借以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)就容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，導(dǎo)致開發(fā)成本的增加。近幾年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形學(xué)技術(shù)以及人工智能、數(shù)值計(jì)算方法等的發(fā)展，傳統(tǒng)沖壓模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝和技術(shù)被新的技術(shù)，如CAD、CAM等技術(shù)代替。下文將對這些工藝和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行分析。

1 汽車覆蓋件沖壓工藝和沖壓模具設(shè)計(jì)流程

汽車覆蓋件指的是汽車車身上的發(fā)動機(jī)、駕駛室等零部件，其沖壓件形狀復(fù)雜、材料厚度小、對表面的要求較高。總結(jié)汽車覆蓋件沖壓工藝和沖壓模具的設(shè)計(jì)流程如下：首先需要收集模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)所需的原材料，并做好可行性分析。其次在此基礎(chǔ)上選擇合理的工藝方案，確定生產(chǎn)工序和定位，建立工序模型并確定工作型面、毛坯形狀等參數(shù)。最后對模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的可制造性進(jìn)行評估，對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和不斷完善。

上述汽車覆蓋件沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)流程比較復(fù)雜，是一個(gè)循環(huán)往復(fù)且不斷優(yōu)化的過程，若采用人工方式則無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題并改正，為此可采用先進(jìn)的CAD技術(shù)、CAM技術(shù)等來提升設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期與成本。

2 汽車覆蓋件沖壓模具計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)發(fā)展

傳統(tǒng)沖壓工藝設(shè)計(jì)以產(chǎn)品圖樣和線圖樣等為依據(jù)來繪制二維工藝工序，操作人員根據(jù)工藝工序的要求進(jìn)行制作并工藝補(bǔ)充。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行工藝分析并確定沖壓的方向、構(gòu)造工藝補(bǔ)充，為后續(xù)修邊和翻邊等工序奠定基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用可以精確給出拉深的輪廓線并定位，使得模具依據(jù)統(tǒng)一，使工序內(nèi)容中的模具結(jié)構(gòu)得到控制。

隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，覆蓋件模具設(shè)計(jì)中的主模型貫穿了整個(gè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和產(chǎn)品檢驗(yàn)與維護(hù)的過程，使得數(shù)據(jù)得到統(tǒng)一，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)的錯(cuò)誤而影響覆蓋件模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，確保覆蓋件的質(zhì)量?，F(xiàn)階段，可以采用多種計(jì)算機(jī)技術(shù)手段對汽車車身覆蓋件設(shè)計(jì)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，比如采用關(guān)鍵特征設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、覆蓋件模具CAD/CAM并行協(xié)同設(shè)計(jì)等，使得車身覆蓋件的生產(chǎn)精度大大提升，控制了汽車覆蓋件產(chǎn)品的尺寸誤差，有利于幫助企業(yè)獲得更多的競爭優(yōu)勢。

目前計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在工藝造型和修邊線展開、回彈處理等方面的應(yīng)用，通過構(gòu)造工藝補(bǔ)充的方法如曲線面、掃描面、網(wǎng)格面等構(gòu)建拉深件，典型的拉深型有拉深面、拉深斜面等。

3 汽車覆蓋件沖壓工藝和優(yōu)化技術(shù)發(fā)展

關(guān)于汽車車身覆蓋件沖壓工藝的發(fā)展，主要可將其工藝設(shè)計(jì)分成派生式CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)成式CAPP工藝設(shè)計(jì)。其中前者利用的是零部件之間的關(guān)聯(lián)性和相似性來進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過檢索相似零件的工藝進(jìn)行篩選和編輯。該系統(tǒng)利用了覆蓋件的特征模型記錄與表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果，還能根據(jù)一定的規(guī)則轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的功能碼，利用成組技術(shù)檢索出標(biāo)準(zhǔn)工藝方案來開展設(shè)計(jì)。后者的應(yīng)用原理是，通過對輸入系統(tǒng)的零件結(jié)構(gòu)形狀與工藝信息的分析，采用一系列邏輯算法創(chuàng)造新的工藝過程。該工藝設(shè)計(jì)所需工作量較大且技術(shù)難度較大，為此還需要人員的輔助設(shè)計(jì)，將覆蓋件沖壓工藝面設(shè)計(jì)成三維模具和三維工程圖，進(jìn)行全參數(shù)化設(shè)計(jì)與管理。

隨著數(shù)值模擬技術(shù)和人工智能的出現(xiàn)與廣泛應(yīng)用，在汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)方面，對拉深成形進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析各項(xiàng)工藝參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。比如人工智能技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用，可以通過有限元分析從二維圖樣中識別和提取高層次幾何立體信息，并以框架形式存儲起來，同時(shí)還能判斷零件的可制造性，確定零件優(yōu)化的形狀、尺寸等。結(jié)合CAD系統(tǒng)和有限元分析軟件開發(fā)一體化系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對覆蓋件模具型面的優(yōu)化，并生成數(shù)控代碼進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 汽車覆蓋件沖壓工藝和模具發(fā)展存在的問題與改進(jìn)方向

盡管汽車覆蓋件沖壓工藝和沖壓模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)在朝著智能化的方向發(fā)展，但是關(guān)于新的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用還存在一些問題。首先新的技術(shù)和方法的應(yīng)用大部分只是集中在一個(gè)零件部分或單一的使用，而沒有形成工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)智能化、系統(tǒng)化的研究，各種技術(shù)之間的集成度不夠高，使工藝設(shè)計(jì)的發(fā)展缺乏整體性。此外，影響工藝設(shè)計(jì)的因素很多且相互制約，所以對設(shè)計(jì)人員的要求很高，必須要有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識，這是一個(gè)長期的過程，個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與知識的缺乏將會限制工藝設(shè)計(jì)實(shí)用效果的發(fā)揮。

針對上述問題，在未來，關(guān)于汽車覆蓋件工藝和模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展，一方面要加強(qiáng)智能交互設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)化，提高系統(tǒng)的綜合智能化水平，沖法發(fā)揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)用性效果。另一方面優(yōu)化CAE分析模型，使新的工藝或模具優(yōu)化設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)合理。

5 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得各種生產(chǎn)工藝得到了快速發(fā)展，在汽車覆蓋件設(shè)計(jì)生產(chǎn)方面，也出現(xiàn)了許多新的成形工藝，有利于覆蓋件零件質(zhì)量的提高。同時(shí)還出現(xiàn)了許多仿真模擬類的軟件，這些軟件和技術(shù)在沖壓工藝方面的應(yīng)用，可以大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、節(jié)約模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的成本，同時(shí)能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，為汽車工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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