【正文】 當(dāng)數(shù)量的 CAD系統(tǒng)，并配置了一些設(shè)計、分析的專用軟件，取得了明顯的經(jīng)濟效益。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計 ,近年來我國引進的轎車生產(chǎn)線主要靠進口模具進行生產(chǎn) ,其中汽車覆蓋件模具每年約花費 2 億美元。 目前我國已有許多企業(yè)采用模具 CAD技術(shù)，并在計算機自動編程技術(shù)上取得了豐富的經(jīng)驗和技巧，使模具精度和生產(chǎn)率大為提高。汽車覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、多為復(fù)雜的空間曲面、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量高等特點。 覆蓋件模具作為汽車車身生產(chǎn)的重要工藝裝備 ,直接制約著汽車的質(zhì)量和新車型的開發(fā) ,它具有精度高、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大、配合協(xié)調(diào)性要求高等特點 ,傳統(tǒng)的手工設(shè)計效率低 ,質(zhì)量不易保證。 汽車覆蓋件包括覆蓋汽車發(fā)動機、底盤、構(gòu)成駕駛室及車身的所有厚度 3mm以下的薄鋼板沖壓而成的表面和內(nèi)部零件，其重量占到汽車用鋼材總量的 50%以上。 汽車覆蓋件成形加工生產(chǎn)目前主要依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗設(shè)計來制定沖壓工藝、開發(fā)相關(guān)模具，具有相當(dāng)大的隨意性和不確定性 。但是，由于多方面的原因，現(xiàn)在仍有許多企業(yè)還停留在手工設(shè)計模具的階段，盡管有些單位已經(jīng)甩掉了圖板，實現(xiàn)了無圖紙設(shè)計，其模具 CAD工作的相當(dāng)部分也只是用計算機畫圖（ Computer Aided Draft）和進行二維設(shè)計，只有極個別企業(yè)的汽車模具設(shè)計和制造能力接近國際先進水平。我國在對汽車新車型，尤其是轎車車型的開發(fā)設(shè)計技術(shù)方面比較落后，其中一個重要的原因就是覆蓋件模具的設(shè)計效率低。 汽車覆蓋件模具的 發(fā)展趨勢 模具技術(shù)是 制造業(yè) 中發(fā)展最快的技術(shù)之一，其特點是數(shù)量很大，批量極小，換代非常快。當(dāng)由于 模具結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致模具零件尺寸發(fā)生變化時，改變參數(shù)文件中有關(guān)變量的取值，則與之相關(guān)的零件模型中的相應(yīng)尺寸標(biāo)注值亦發(fā)生變化，通過尺寸驅(qū)動模塊處理后即可生成大小符合實際尺寸標(biāo)注的零件。 智能CAD 以人類思維的認(rèn)識理論為基礎(chǔ)，將設(shè)計人員擅長的邏輯判斷、綜合推理、形象思維能力與計算機的高速、精確計算能力相結(jié)合，從而使 CAD 系統(tǒng)能夠勝任模具設(shè)計專家的工作，設(shè)計出符合要求的沖壓件模具。一些通用的軟件由于其功能繁多，專業(yè)性較差，已不能滿足大型模具 CAD 的需要。哪個國家或企業(yè)能掌握最為先進的 CAD 技術(shù)，那 汽車外覆蓋件發(fā)動機罩翻邊模具 CAD/CAM/CAE 3 它就能成為模具行業(yè)的領(lǐng)頭人。 ２） 凹模單面向內(nèi)作水平或傾斜方向運動的斜楔翻邊模。 ４） 凹模對稱的兩面向內(nèi)作水平或傾斜方向運動的斜楔模。翻邊之后制件包在凸模上，無法取出，必須將凸模做成活動可分的，翻邊時將凸模擴張成翻邊形狀 。必須將凸模做成活動可分的，翻邊時縮小成翻邊 形狀，而翻邊凹模是擴張向外翻邊的。 汽車外覆蓋件發(fā)動機罩翻邊模具 CAD/CAM/CAE 5 圖 23 鋪面 運用 所截取的平面，繪制虛線，并設(shè)定曲率，以保證得到的模型的圓滑度。從圖中看，有三條相接的外延翻邊必須翻折。同時，根據(jù)車身裝配工藝技術(shù)要求，在彎角處要安裝一些小零件，要求彎角處要做的基本平滑，盡量避免褶皺。當(dāng)翻邊輪廓曲線變?yōu)橹本€時，就成為彎曲變形。時，可按圓孔翻邊確定坯料尺寸。實驗表明，隨著翻邊系數(shù)的減小，曲率半徑 ? 及角度 ? 增大，此時需對 坯料進行修正。同時應(yīng)使凹模與模座之間固定可靠以保證間隙不變；（ 3）當(dāng)凹模曲率半徑大于凸模曲率半徑時，可有效地降低圓弧部分切向應(yīng)變的數(shù)值； (4)要注意沖壓方向。因此應(yīng)使凸模尺寸于相應(yīng)的 零件尺寸相等；（ 2）凹模曲率半徑盡管于零件形狀無關(guān)，但對坯料的變形有一定的影響；模具應(yīng) 保證一定的剛度，以防止模具間出現(xiàn)間隙（ 3）模具設(shè)計的過程中也應(yīng)注意沖壓方向。在壓 力機滑塊行程向下翻邊以前，利用斜楔的作用將縮著的翻邊凸模擴張成翻邊狀態(tài)后即停止工作，在壓力機滑塊繼續(xù)向下時翻邊凹模開始翻邊。對于水平或傾斜方向的翻邊，修邊件通常是開口朝下放在翻邊模上，這樣可以在翻邊模上很容易布置斜楔機構(gòu)。 針對此原則，考慮到車型本身以及模具結(jié)構(gòu)，故選用修邊件水平放置，修邊件開口朝下，靠型面初定位，然后用壓料板將翻邊件壓緊在凸模上的方式來定位。 圖 213 翻邊壓料 翻邊模的導(dǎo)向 汽車外覆蓋件發(fā)動機罩翻邊模具 CAD/CAM/CAE 11 導(dǎo)向零件是汽車覆蓋件沖模的重要零件，對模具的精度、覆蓋件的精度、模具的壽命都有很大影響。 由于導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向方式所能承受的側(cè)向力有限，只在側(cè)向力較小的零件和工序中采用汽車覆蓋件沖模中還經(jīng)常采用導(dǎo)板導(dǎo)向、導(dǎo)塊導(dǎo)向、背靠塊導(dǎo)向及組合導(dǎo)向等導(dǎo)向方式。 本次設(shè)計中的導(dǎo)向方式選擇 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。 在斜楔模中常用的退件機構(gòu)有： 用氣缸直接退件器； 退 件器與活動定位裝置連接在氣缸上，頂出制件； 退件器固定在活動定位裝置上，退出制件； 使用雙斜楔進行退件。由于此模具采用斜楔機構(gòu)，故在保證型面尺寸小于臺面尺寸的前提下，壓力機完全滿足沖邊力的大小。 斜楔機構(gòu)與斜楔圖 如圖 1 示，這是一種常見的斜楔機構(gòu)，它主要由斜楔傳動器（簡稱斜楔） 斜楔滑塊（簡稱滑塊） 防磨板 復(fù)位組件（ 11）等組成。 一般來說，根據(jù)滑塊的運動方向可將斜楔機構(gòu)分為三種。 斜楔圖的作法是：首先根據(jù)加工工藝確定行程 S，并給定斜楔傾角 α ，滑塊傾角 β 和滑塊移動方向角 γ。本次設(shè)計的斜楔機構(gòu)斜楔傾角α =55ο ， 滑塊傾角β =60ο ， 滑塊移動方向角 γ =65ο ，行程 S=15mm。上模繼續(xù)下行，斜楔在滑塊的帶動下，完成最后 15mm 的行程的前端翻邊，同時其他三面也完成三面垂直翻邊。 斜楔受力分析 設(shè)計斜楔模時，設(shè)備的壓力、模具的強度和剛度、斜楔機構(gòu)復(fù)位彈簧力等的確定，都必須以斜楔機構(gòu)的受力分析為基礎(chǔ)。而斜楔滑塊復(fù)位機構(gòu)的彈簧力是指復(fù)位彈簧和輔助復(fù)位橡皮等的壓縮力。 斜楔與滑塊間的垂直力分力 Fpe 滑塊與下模座間的垂直分力 Fp 斜楔力 Ft 斜楔與后擋板間的正壓力 Fg=F Fpe=F/cosα， Fp=Ftanα ， Ft= Fp= Ftanα 由已知壓力機 Ft=8000N，α =45ο ，求得 Ft= Fp=6000N， F=F/tanα =6000/tan45ο =8000N 該壓力等同于壓力機 Ft克服凸塊自身重力推動分離凸塊到達(dá)工 作位置符合要求 根據(jù)翻邊模實驗測得，板與內(nèi)板沿周邊壓實，所需線大約為 120kg/cm，而發(fā)動機罩翻邊僅需將其外延向內(nèi)腔翻折 150ο 左右，大約為 70kg/cm。下面是對該翻邊覆蓋件進行的受力分析 斜楔與滑塊門的垂直分力 Fpe 滑塊與下模座間的垂直分力 Fp 斜楔力 Ft 斜楔與后擋塊的正壓力 Fg 由已知 Ft=6000N，α =45ο ，θ =15ο Fpe=F/cos(α θ ) Fp=Ftg(α θ ) Fg=Fcosα /cos(α θ ) Ft=Fpesinα =Fsinα /cos(α θ ) F=Ftcos(α θ )/sinα =7349N 前端邊長約 1000mm，對于 1000mm長的邊，用上面的算法得到： 100*70=7000N7349N，所以前端斜楔翻邊符合設(shè)計要求。根據(jù)翻邊輪廓變化的大小，可以采取在修邊工序中修出幾個缺口或不同方向的翻邊凹模鑲件先后進行翻邊等方式來提高翻邊質(zhì)量。翻邊成形時，凹模鑲件端面凸形形狀的中間部位先于毛坯接觸，使翻邊部位從兩邊順序翻邊，毛坯受到的切向壓力減小，不易產(chǎn)生波紋、起皺、積瘤等不良現(xiàn)象。 在曲面上進行翻邊時，向曲面的曲率中心方 向翻邊是壓縮類翻邊，翻邊部位的材料向鄰區(qū)流動的越多翻邊質(zhì)量越好，翻邊成形時，凹模鑲件端面凸形形狀的中間部位先與毛坯接觸，使翻邊部位從中間向兩邊順序翻邊，毛坯受到的切向壓應(yīng)力減小，不易產(chǎn)生波紋、起皺、積瘤等不良現(xiàn)象；向曲面的曲率中心的反方向翻邊是伸長類翻邊，鄰區(qū)的材料向翻邊中心流動的越多，翻邊質(zhì)量越好，凹模鑲件端面的凹形形狀兩邊部位先與毛坯接觸，使翻邊部位從兩邊向中間順序翻邊，毛坯受到的切向拉應(yīng)力減小，不容易產(chǎn)生壁厚變薄、破裂等不良現(xiàn)象。 2）在進行凸、凹模刃口的分塊時，要使相鄰的凸模刃口鑲件之間的結(jié)合面與相鄰的凹模刃口鑲件之間的結(jié)合面互相錯開 510mm。 凸、凹模鑲件尺寸 翻邊凸、凹模鑲件的尺寸，參考修邊刃口的結(jié)構(gòu)尺寸比列。 凸模鑲件的交接 當(dāng)翻邊輪廓是連續(xù)的，如外緣輪廓形狀的翻邊、窗口封閉內(nèi)形的翻邊等，一般由一個方向運動來完成翻邊是不可能的，而是 由兩個或兩個以上不同的運動方向的翻邊鑲件進行翻邊，就需要考慮不同方向運動的凹模鑲件的交接問題。采用這種方法時，為了避免翻邊件交接處形成積瘤，必須在修邊件相應(yīng)部位預(yù)先沖成缺口。 三維曲面形式：這種形式能夠建立具有一定輪廓的幾何外形，但它只相當(dāng)于物體表面的外形，不具備任何質(zhì)量信息，例如 3D Studio Max， RHINO 中的三維曲面。用 CATIA所建立模具有體積和表面積，因此用戶可以由創(chuàng)建的幾何設(shè)計來計算出質(zhì)量特征。 目前在中國由 IBM公司代理銷售。 這次設(shè)計主要用了機械設(shè)計模塊中的零部件設(shè)計、裝配件設(shè)計、工程制圖、邊框與曲線；形狀模塊中的自由曲面設(shè)計、數(shù)字編輯器、創(chuàng)成式設(shè)計。設(shè)計者還可以重新設(shè)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，動態(tài)地把零件放到指定位置，并進行干涉和縫隙的檢驗。曲線可創(chuàng)建直線、圓弧、云線、圓角、螺旋線；曲面包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、平移、延伸、掃掠等。該模塊基于高級的智能化工具，允許用戶進行快速的外形修改操作，以減少設(shè)計時間。然后 對各個單獨的掃掠曲面進行修復(fù)和縫補，使他們形成一個整體曲面，以便于在分割時系統(tǒng)由于曲面過多，無法計算出分割的形狀。得到凹模型塊的造型。 PowerMILL功能強大，能快速準(zhǔn)確的進行刀路計算，是 CNC數(shù)控機床的加工效率最大限度地發(fā)揮作用。在可能的情況下，都必須從工件的中心開始向外加工，以盡量減少全刀寬切削。 切入和切出工件時，無論使粗加工還是精加工，刀具都必須使用圓弧切入后切出工件。 對于大多數(shù)復(fù)雜工件來說，精加工最有效的策略是使用三維螺旋策略。 １． 開啟模型 *.igs( 需經(jīng)由PSExchange 轉(zhuǎn)換 ) *.stl *.dmt *.ttr *.dgk ２． 直接接口 (ProE,UG,CATIA,Cimatron） ３． 刀具路徑 ４． 其他 *.cut *.psf *.pic 5．插入項目 PowerMILL模型