汽車沖壓模具數(shù)字化開發(fā)

馬海寧

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平越來越高，汽車在人們的生活與工作中得到了廣泛應(yīng)用，汽車設(shè)計與制造行業(yè)也由此得到了巨大的發(fā)展。在汽車車身設(shè)計與制造中，目前出現(xiàn)了一種新興技術(shù)，即數(shù)字化技術(shù)，該項技術(shù)的運(yùn)用有效減少了成本，提高了生產(chǎn)效率，因此非常要必要對此展開研究與探討。鑒于此，本文對汽車車身沖壓模具數(shù)字化開發(fā)進(jìn)行介紹，并闡述了汽車車身沖壓模具數(shù)字化開發(fā)技術(shù)應(yīng)用，希望能夠?yàn)槠囋O(shè)計與制造行業(yè)的發(fā)展提供一點(diǎn)理論支持。

關(guān)鍵詞：汽車；沖壓模具；數(shù)字化；開發(fā)

一、汽車車身沖壓模具數(shù)字化開發(fā)概述

汽車車身沖壓模具數(shù)字化開發(fā)是將模具實(shí)物與相應(yīng)的建模方法結(jié)合到一起，對模具數(shù)字化模型進(jìn)行構(gòu)建的一種方法啊，該項技術(shù)具有快捷性與直觀性，在引進(jìn)新車型的過程中對局部進(jìn)行修改，三位模型可向二維工程圖紙進(jìn)行直接轉(zhuǎn)化。其次，利用板料成形有限元模擬技術(shù)，可以有效分析工件的可成形工藝性，對缺陷進(jìn)行預(yù)測，并實(shí)現(xiàn)成形參數(shù)的優(yōu)化，對于控制生產(chǎn)成本而言有著積極的作用，同時產(chǎn)品開發(fā)周期也更短。此外，汽車沖壓模具數(shù)字化技術(shù)還與計算機(jī)技術(shù)、圖形學(xué)、數(shù)值計算法、人工值班、板塑料變形理論等相結(jié)合，充分結(jié)合實(shí)際情況，為產(chǎn)品參數(shù)從設(shè)計到制造整個過程中的一致性提供了強(qiáng)有力的保障。

汽車車身沖壓模具數(shù)字化開發(fā)對逆向工程技術(shù)加以充分利用，并將實(shí)物融入到了圖紙。首先，通過測量設(shè)備對零件三維數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，以此獲取零件可成形信息以及模具型面的三維信息。其次，通過對零件具體工序特點(diǎn)的分析，進(jìn)行產(chǎn)品工序數(shù)模的建立，在數(shù)字化分析之下采用預(yù)處理的方式對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，通過生產(chǎn)的圖標(biāo)、曲線以及成型數(shù)據(jù)來分析成形缺陷，并得到缺陷產(chǎn)生原因；再者，該項技術(shù)以上述分析結(jié)果為依據(jù)，對設(shè)計進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工序數(shù)模的優(yōu)化；最后，在計算機(jī)中輸入經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)，對三維曲面進(jìn)行重構(gòu)，進(jìn)行三維實(shí)體建模，最終得到模具三維幾何數(shù)字化模型。

二、汽車車身沖壓模具數(shù)字化開發(fā)技術(shù)應(yīng)用

汽車形象特征主要由汽車覆蓋件這一沖壓件表現(xiàn)，其中汽車覆蓋件的外覆蓋件中包含了行李箱外板，其具有較大的輪廓尺寸，板料厚度小，呈B曲面，并且輪廓內(nèi)部帶有局部形狀，在沖壓工藝設(shè)計中，需要將拉伸零件圖設(shè)計出來，然后才設(shè)計拉深件圖，對毛坯形狀與各部位尺寸進(jìn)行確定，基于此進(jìn)行沖壓工藝的制定，最終獲取模具設(shè)計方案。

在汽車覆蓋件拉深件的設(shè)計中，為了確保拉伸成形，首先要做的就是對拉深方向進(jìn)行確定，確保凹模能夠融入凸模，并且工件需要拉深的部分可以在凸模中實(shí)現(xiàn)一次性拉深成形，確保死角的出現(xiàn)。應(yīng)對拉深深度差進(jìn)行嚴(yán)格控制，使材料能夠均勻的流動與變形分布，進(jìn)而確保毛坯能夠與凸模的初始接觸狀態(tài)良好，使兩者的相對滑動得到有效控制，為毛坯變形提供幫助，進(jìn)而使偏移線、顫動線等表面缺陷得到有效避免。

其次，還需要對壓料面進(jìn)行合理確定，具體應(yīng)從以下幾個方面入手：應(yīng)盡可能選擇簡單的形狀，在汽車覆蓋件成形的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制各斷面上的伸長變量，盡量保持在3%-5%的范圍內(nèi)，如此才能夠提高形狀凍結(jié)性，因此壓料面任一斷面曲線長度都應(yīng)比拉深件內(nèi)部相應(yīng)斷面的曲線長度??；壓料面的成形深度應(yīng)盡量控制，同時還要最大限度的保障各部分深度的一致性；此外，毛坯的可靠定位、送料以及取件的便捷性也十分關(guān)鍵。如果覆蓋件存在反成形形狀的，壓料面應(yīng)比反成形形狀的最高點(diǎn)高。

再者，在設(shè)計拉深件時，還需要考慮工藝補(bǔ)充這一環(huán)節(jié)，其具體是指基于沖壓件添加的部分材料，這對于拉深成形過程中的工藝參數(shù)與毛坯的各方面指標(biāo)有著直接影響，同時后續(xù)工序與其也有著密切聯(lián)系。因此，必須在拉深件設(shè)計中應(yīng)遵循的原則為內(nèi)控封閉補(bǔ)充，確保拉深件選擇簡單的結(jié)構(gòu)形狀，毛坯應(yīng)具有良好的塑形變形條件，盡量減小外工藝補(bǔ)充，并考慮對后續(xù)工藝是否有積極的作用，在工藝補(bǔ)充部分應(yīng)進(jìn)行合理的制定。

關(guān)于行李箱外板拉延模具的數(shù)字化開發(fā)中，首先，應(yīng)細(xì)致分析零件，進(jìn)行拉延數(shù)模的建立，通過UG軟件，對零件進(jìn)行內(nèi)孔封閉，然后制作外工藝補(bǔ)充與壓料面。其次，在產(chǎn)品拉延數(shù)模的數(shù)字化分析中，可以將拉延模數(shù)導(dǎo)出并在AutoForm中導(dǎo)入，進(jìn)行網(wǎng)格的自動劃分，并列入數(shù)字化分析結(jié)果中具有代表性的十個，基于與實(shí)際設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，獲取符合要求的行李箱外板拉延數(shù)模。在數(shù)字化分析中，為了提高參數(shù)的可靠性，應(yīng)建立在一定外板件分析的基礎(chǔ)之上，對參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置。再者，應(yīng)以拉深工序數(shù)模為依據(jù)，對三維拉深模具進(jìn)行設(shè)計。基于企業(yè)需求與工藝要求，在局部修改中采用標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行；在凸模與凹模的設(shè)計中，可以按照工序數(shù)模進(jìn)行裁剪，可以對數(shù)字化設(shè)計中的拉深與偏置等等，對細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計。應(yīng)選擇單動結(jié)構(gòu)作為拉深結(jié)構(gòu)，換言之就是指凸模設(shè)置在下方，凹模設(shè)置在上方，凸模外套上壓邊圈。

在汽車覆蓋件數(shù)字化開發(fā)中，值得一提的是，汽車覆蓋件模具曲面造型與后續(xù)有限元分析與曲面加工的聯(lián)系十分密切，因此，在構(gòu)造的曲線、曲面中，可采用相應(yīng)的方法進(jìn)行光順處理，例如能量法、回彈法、圓率法以及最小二乘法等等，以此來進(jìn)行壞點(diǎn)的尋找，并對其坐標(biāo)值進(jìn)行修改；光順處理分為粗光順處理與精光順處理，前者是為了確保曲線上各段曲率具有一致性；而精光順處理則是為了確保曲線各段曲率能夠均勻變化。光順處理可以在曲面重構(gòu)、過度面生成的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，應(yīng)盡量減少控制點(diǎn)，確保其空間上的排列具有有序性。

三、 結(jié)語

綜上所述，在汽車車身生產(chǎn)活動中心，沖壓模具的有優(yōu)點(diǎn)十分突出，其特點(diǎn)在于質(zhì)量高、效率高，節(jié)約資源，不僅可以使汽車零件加工的質(zhì)量要求得到滿足，同時企業(yè)的生產(chǎn)成本也得到降低，產(chǎn)品生產(chǎn)更加高效，因此對于汽車制造領(lǐng)域而言有著十分重要的應(yīng)用價值，在汽車車身制造中，這一工藝裝備非常重要，這是決定車身質(zhì)量的關(guān)鍵。而數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用則將傳統(tǒng)板料成型特點(diǎn)進(jìn)行了改變，尤其是汽車沖壓件的設(shè)計，而數(shù)字化開發(fā)優(yōu)勢數(shù)字化技術(shù)的核心，通過數(shù)字化開發(fā)，汽車沖壓模具設(shè)計與制造在成本、效率上都得到了極大的提升。因此我們非常有必要對此展開研究，并提出更好的改進(jìn)方法，為提高車身制造質(zhì)量與效率提供強(qiáng)有力的保障。

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