【正文】 使建模效率成倍的提高，對(duì)于汽車覆蓋件成形，在同樣精度下可使仿真模型網(wǎng)格單元減少近20%～40%。沖壓仿真CAE系統(tǒng)CADEMII采用先進(jìn)的理論和算法，在保證沖壓件大變形計(jì)算精度的前提下顯著地提高了分析速度。沖壓工藝分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng)CADEMIII采用殼體失穩(wěn)理論預(yù)測(cè)覆蓋件成形中的起皺趨勢(shì)，運(yùn)用基于仿真的毛坯反算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜零件的毛坯形狀和尺寸的迭代反求；上海交大國(guó)家模具CAD工程研究中心開發(fā)的冷沖模CAD系統(tǒng)[6] ；北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開發(fā)的CAD/CAM系統(tǒng)CAXA[7] ；中國(guó)工程物理研究院計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究所開發(fā)了CAD數(shù)據(jù)管理接口等[8]。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家汽車行業(yè)相比，國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造在 CAD/CAE/CAM技術(shù)上的應(yīng)用還很不成熟，沒有形成設(shè)計(jì)制造一體化的有機(jī)聯(lián)系。各企業(yè)在三維軟件的應(yīng)用上還是“摸著石頭過(guò)河”，還沒有真正找到和總結(jié)出適合自己的一套方法和思路。由于現(xiàn)使用的軟件平臺(tái)為通用平臺(tái)，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車覆蓋件模具這樣需要專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程提供全面的支持，企業(yè)也僅僅是在這些平臺(tái)上進(jìn)行手工造型，完成模具的設(shè)計(jì)。由于模具結(jié)構(gòu)的差異與唯一性，即使面對(duì)同一類型的模具設(shè)計(jì)，也需要設(shè)計(jì)人員按照同一流程完成設(shè)計(jì)過(guò)程，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率很不理想。提高通用模具結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化程度是的解決問(wèn)題可行方案之一。國(guó)內(nèi)研究人員在汽車覆蓋件模具快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)方面已經(jīng)做了大量研究工作，提出了多種快速設(shè)計(jì)理論[9] ；模塊化設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)，特征化設(shè)計(jì)等等。 發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，伴隨著人工智能技術(shù)、并行工程、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列學(xué)科技術(shù)與模具工業(yè)技術(shù)不斷的緊密結(jié)合。今后新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)正向著專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和集成化4個(gè)方面發(fā)展[1013]。(1)模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，近幾年來(lái)世界各國(guó)的軟件開發(fā)商投入了巨大的人力和物力，針對(duì)各類模具的特點(diǎn)，將通用的CAD/CAM系統(tǒng)改造為模具行業(yè)專用的系統(tǒng)，取得了較大成效。已投入使用的有美國(guó)UGS公司的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)系統(tǒng)NX一PDW。以色列Cimarron公司的模具設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)Quick。英國(guó)DELCAM公司的塑料模設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)PSMold maker。法國(guó)MISSle1Software公司的級(jí)進(jìn)模專用軟件Top Progress。日本UNISYS株式會(huì)社的塑料模設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)CADCEUS等。這些軟件的技術(shù)特點(diǎn)是能在統(tǒng)一的系統(tǒng)環(huán)境下，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，完成特定模具的設(shè)計(jì)。(2)基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及工業(yè)部門的迫切需求，國(guó)外一些軟件開發(fā)商已能按實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的功能劃分產(chǎn)品系列，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn) CAD/CAE/CAM的一體化，解決傳統(tǒng)混合型CAD /CAM系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作的要求。例如英國(guó)DELCAM公司在原有軟件DUCTS的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)最新軟件發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際推出了CAD/CAM集成化系統(tǒng)Delco39。s Power Solution，該系統(tǒng)覆蓋了幾何建模、逆向工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、工程制圖、仿真分析、快速原型、數(shù)據(jù)編程、測(cè)量分析等各個(gè)領(lǐng)域。系統(tǒng)的每個(gè)功能模塊既可獨(dú)立運(yùn)行，又可通過(guò)數(shù)據(jù)接口與其他系統(tǒng)相兼容，并能按使用要求進(jìn)行組合，以便形成專業(yè)化的 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，做到開放性兼容性和專業(yè)化的統(tǒng)一。可以預(yù)計(jì)，模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)在今后幾年內(nèi)將會(huì)逐步發(fā)展為支持從設(shè)計(jì)、分析、管理和加工全過(guò)程的產(chǎn)品信息管理集成化系統(tǒng)。(3)模具 CAD/CAE/CAM的智能化引人注目在現(xiàn)階段，模具設(shè)計(jì)和制造在很大程度上仍然依靠模具工作者的經(jīng)驗(yàn)，僅憑計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算功能去完成諸如模具設(shè)計(jì)方案的選擇、工藝參數(shù)與模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、成型缺陷的診斷以及模具成形性能的評(píng)價(jià)是不現(xiàn)實(shí)的。新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)正在利用KBE(基于知識(shí)的工程)技術(shù)進(jìn)行脫胎換骨的改造。如UGII中所提供的人工智能模塊 KF(Knowledge Fusion)。利用KF可將設(shè)計(jì)知識(shí)融入系統(tǒng)之中，以便進(jìn)行圖形的識(shí)別與推理。數(shù)值計(jì)算和人工智能技術(shù)的結(jié)合將是今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)一件十分艱巨而重要的工作。傳統(tǒng)的模擬軟件基本上都是被動(dòng)式計(jì)算工具，分析前需要用戶事先設(shè)計(jì)成形方案和確定工藝參數(shù)，分析結(jié)果常常難于直接用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，這在很大程度上影響了模擬軟件的推廣和普及。，對(duì)于注射時(shí)間、注射溫度等具有連續(xù)取值空間的參數(shù)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于分析結(jié)果的解釋和評(píng)價(jià)則采用基于規(guī)則推理的方法來(lái)處理。、流動(dòng)平衡、熔體降解、溫差控制保壓時(shí)間、許可剪切應(yīng)力、剪切速率和鎖模力等方面的領(lǐng)域知識(shí)，在對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行綜合和提煉的基礎(chǔ)上驅(qū)動(dòng)專家系統(tǒng)進(jìn)行推理，對(duì)成型方案進(jìn)行評(píng)價(jià)并在分析報(bào)告中輸出具體的改進(jìn)建議，其目標(biāo)是將模擬軟件由傳統(tǒng)的“被動(dòng)式”計(jì)算工具提升為新一代的“主動(dòng)式”優(yōu)化系統(tǒng)。(4)與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密模具 CAD/CAE/CAM技術(shù)在解決模具開發(fā)關(guān)鍵問(wèn)題的過(guò)程中不斷完善的同時(shí)，也在與先進(jìn)制造技術(shù)的緊密結(jié)合中得到發(fā)展，其內(nèi)涵日益豐富，外延不斷擴(kuò)大。例如，逆向工程是以實(shí)物模型為依據(jù)來(lái)生成數(shù)字化幾何模型的設(shè)計(jì)方法，基于逆向工程的模具開發(fā)流程正走向成熟，并已成為模具開發(fā)的基本模式之一，流行的CAD/CAM系統(tǒng)(如Cimarron等)已提供專門的逆向工程功能模塊。快速原型制造技術(shù)目前已從加工產(chǎn)品原型發(fā)展成能直接或間接制造功能零件和模具的快速成型制造，面向快速原型的CAD軟件也日益專業(yè)化，各種文件的轉(zhuǎn)換和STL文件的修復(fù)、處理、操作等功能日臻完善，形成了基于STL的CAD平臺(tái)。虛擬現(xiàn)實(shí) (Virtual Reality，VR)技術(shù)在模具CAD/CAM中的應(yīng)用十分活躍，集成成形工藝模擬、模具裝配與運(yùn)動(dòng)仿真的虛擬成形平臺(tái)己成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)，基于國(guó)外虛擬設(shè)計(jì)制造軟件(如ADAMS，Denel，Multiage等)的模具開發(fā)應(yīng)用已開始出現(xiàn)。以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在制造業(yè)中產(chǎn)生越來(lái)越大的影響，基于Internet的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具開發(fā)、生產(chǎn)管理的異地協(xié)同開發(fā)制造模式己日益完善，基于Web的快速模具遠(yuǎn)程制造服務(wù)系統(tǒng)已初步應(yīng)用，出現(xiàn)了以PTC公司的Win chill軟件、Smart am公司的Smart Gateway軟件等為代表的網(wǎng)絡(luò)化制造的商業(yè)化軟件產(chǎn)品。 本文研究目的和意義汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的更新?lián)Q代主要取決于車身的開發(fā)周期。而車身開發(fā)的關(guān)鍵在于汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)與制造。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛客車或轎車上約有80％的零部件需要利用模具加工制造。一般汽車車身由數(shù)百個(gè)沖壓件組成，沖壓模高達(dá)1000套以上，模具的開發(fā)成本大約在2億美元左右。同時(shí)，在車型設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)與制造模具調(diào)試產(chǎn)品投產(chǎn)的整個(gè)周期中，模具設(shè)計(jì)和制造約占2／3的時(shí)間，成為制約新車型快速上市的關(guān)鍵因素。本田汽車公司由于模具開發(fā)時(shí)間滯后了3天而損失了800萬(wàn)美元，豐田公司滯后18天損失高達(dá)5000萬(wàn)美元[14]。由此可見覆蓋件沖壓模具快速高效開發(fā)的重要性。而同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。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。形狀較復(fù)雜的覆蓋件要經(jīng)過(guò)多道工序的沖壓才能完成，但是覆蓋件的質(zhì)量好壞很大程度上受拉延模質(zhì)量的控制，拉延模是沖出高品質(zhì)外觀件的關(guān)鍵，因此，大型覆蓋件拉延模的設(shè)計(jì)和制造調(diào)試是汽車制造廠家和模具制造廠家必須攻克的一道難題。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD／CAM)發(fā)展成為一個(gè)強(qiáng)大新興行業(yè)，引起了制造業(yè)一場(chǎng)新的技術(shù)革命。應(yīng)用模具CAD／CAM系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法中所存在的問(wèn)題，顯示其優(yōu)越的性能和廣闊的前景：(1) 縮短制造周期。(2) 確保模具質(zhì)量。(3) 提高技術(shù)人員的創(chuàng)造性和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 本文研究的主要內(nèi)容和方案 （1）對(duì)沖壓件進(jìn)行工藝分析。 （2）結(jié)合模擬軟件進(jìn)行拉延工藝過(guò)程模擬。 （3）確定汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)參數(shù)。 （4）完成典型拉延類沖件沖壓模具設(shè)計(jì)，以優(yōu)化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋內(nèi)板模具三維實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （1）查閱國(guó)內(nèi)外的一些文獻(xiàn)，了解沖壓界的一些工藝設(shè)計(jì)，熟悉課題的工藝流程。 （2）利用Dynaform軟件對(duì)沖壓過(guò)程進(jìn)行模擬。 （3）從模擬中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象來(lái)確定汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)參數(shù)。 （4）整理CAD全套設(shè)計(jì)圖紙，完成模具設(shè)計(jì)。 流程圖對(duì)典型拉延類沖壓件進(jìn)行工藝分析 ↓對(duì)拉延過(guò)程進(jìn)行模擬 確定合理的沖壓工藝參數(shù) ↓ ↓ 對(duì)拉延缺陷成因分析及總結(jié)最終完成沖壓模具設(shè)計(jì) ↓ 參考文獻(xiàn)2 沖壓工藝分析