【正文】 方向上的對(duì)稱零件，有許多局部突起。圖11 產(chǎn)品圖本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一套該產(chǎn)品的拉延模，如圖12所示。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，汽車改型周期大幅度縮短，對(duì)這一技術(shù)的掌握程度變成了衡量企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要指標(biāo)之一。隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，新車型更新?lián)Q代的速度不斷加快，傳統(tǒng)的覆蓋件模具設(shè)計(jì)制造方法已不能適應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)的要求。 國內(nèi)外汽車覆蓋件模具發(fā)展現(xiàn)狀 從80年代初開始，美國、日本的一些大型的汽車制造企業(yè)開始著手建立自己的覆蓋件模具CAD/CAM軟件。日本三菱汽車公司從80年代初期開始應(yīng)用模具CAD技術(shù)，該公司的模具CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CAM系統(tǒng)的集成，其功能包括沖壓方向的選擇、模具型面設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具圖的繪制等[1]。其實(shí)不然，這樣會(huì)增加產(chǎn)品的等待時(shí)間和增加了人力。在國外的模具制造企業(yè)中，廣泛使用先進(jìn)的高精度、高速度、專業(yè)化加工裝備，如日本豐田汽車模具公司擁有構(gòu)造面加工數(shù)控銑床39臺(tái)套、型面加工高速五軸五面銑床15臺(tái)套、其它新型一體化專門加工設(shè)備6臺(tái)套。高精度、高性能設(shè)備已成為先進(jìn)技術(shù)的載體和產(chǎn)品質(zhì)量的物質(zhì)保證之一。黃巖地區(qū)近幾年陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備幾乎都是先進(jìn)的設(shè)備，主要來自歐美和日本的專業(yè)、先進(jìn)的設(shè)備制造商。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2009年1至7月，％：，％：，％。而在我國，僅有三分之一左右的模具產(chǎn)品服務(wù)于汽車制造業(yè)，因此，汽車模具市場(chǎng)有相當(dāng)大的發(fā)展空間，而汽車覆蓋件模具是整個(gè)汽車模具的重要組成部分[3]。因此，歐美和日本等發(fā)達(dá)國家在汽車覆蓋件模的沖壓工藝分析中多采用3DSOLID和CAE，試模成功率高達(dá)90％左右。而在國外發(fā)達(dá)國家，雖然也是采用FMC鑄造毛坯，但是模型多采用高速數(shù)控銑加工，鑄件余量小，僅有6mm左右，在鑄造中多采用微機(jī)控制系統(tǒng)，鑄件組織細(xì)密。而國外的三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)已經(jīng)趨于成熟階段，多數(shù)企業(yè)大量采用三座標(biāo)測(cè)量機(jī)與CAD/CAM系統(tǒng)聯(lián)機(jī)的測(cè)量技術(shù)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)與CAD/CAM數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行分析、計(jì)算且能讀出制造誤差，施行計(jì)算機(jī)控制、顯示和打印，準(zhǔn)確可靠。整體協(xié)調(diào)和企業(yè)管理：與國外相比，國內(nèi)的企業(yè)在整個(gè)車型模具的整體協(xié)調(diào)和企業(yè)管理方面還存在不少差距。因而，我國應(yīng)抓住重點(diǎn)企業(yè)和重點(diǎn)產(chǎn)品進(jìn)行突破，汽車覆蓋件模具就是突破口之一。車身表面質(zhì)量的好壞取決于覆蓋件拉伸的結(jié)果，而拉伸模是拉出合格覆蓋件的關(guān)鍵。 拉伸件的工藝性是編制覆蓋件沖壓工藝首先要考慮的問題，只有設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的、工藝性好的拉伸件，才能保證在拉伸過程中不起皺、不開裂或少起皺、少開裂。合理確定沖壓方向應(yīng)滿足以下3方面的要求：(1) 保證凸模能夠進(jìn)入凹模。材料在拉伸時(shí)貼模性能提高，容易獲得完整的凸模形狀，有利于提高零件的變形程度；(3) 壓料面各部分進(jìn)料阻力要均勻可靠。工藝補(bǔ)充的好壞是拉伸件設(shè)計(jì)水平的重要標(biāo)志，合理的增加工藝補(bǔ)充部分應(yīng)滿足以下3方面的要求：(1) 該工序拉伸的要求；(2) 壓料面的要求；(3) 拉伸后的修邊和翻邊工序的要求。同時(shí)加凹模時(shí)要考慮到修邊容易去掉，這個(gè)方法可有效地耀決拉伸起皺問題。如果壓料面展開長度比凸模長，拉伸時(shí)可能會(huì)形成波紋或起皺。增加的工藝孔或切口應(yīng)保證不因材料流動(dòng)不好，拉應(yīng)力過小而形成波紋或起皺，故工藝切口或工藝孔必須放在拉應(yīng)力員大的拐角處，工藝切口或工藝孔的位置、大小、數(shù)量和形狀需要在調(diào)試?yán)炷r(shí)試驗(yàn)確定。而現(xiàn)生產(chǎn)中為了能讓制造者對(duì)模具的功能能一目了然，對(duì)模具的命名也采用了功能說明法。工作部分是指按照覆蓋件沖壓工藝要求，在模具上直接用于實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品沖壓的部分。因此，拋開沖壓工藝設(shè)計(jì)水平，覆蓋件模具非工作部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是衡量一副模具設(shè)計(jì)好壞的標(biāo)準(zhǔn)[6]。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。覆蓋件的制造是汽車車身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一、UG軟件的功能UG現(xiàn)在叫做NX,它是一個(gè)三維設(shè)計(jì)軟件，主要用于汽車和機(jī)械行業(yè)，在航空領(lǐng)域也有部分企業(yè)在使用。 特征建模模塊利用工程特征定義設(shè)計(jì)信息，提供了多種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)特征如孔、槽、型腔、凸臺(tái)、柱體、球形、管道體等，并可以挖空實(shí)體建立薄壁體，特征可以用參數(shù)化定義和編輯尺寸大小和位置；同時(shí)，用戶存儲(chǔ)在公共目錄下的自定義特征也可以被添加到其他設(shè)計(jì)模型中去，建立的三維實(shí)體模型可以利用工程制圖功能方便快捷地得到完全相關(guān)的二維工程圖，且隨實(shí)體模型的改變同步更新工程圖的尺寸、消隱線和相關(guān)試圖，減少了因?yàn)槿S模型改變而二維圖樣所需的時(shí)間；此外，UG還具有強(qiáng)大的裝配建模和高級(jí)裝配功能，允許用戶對(duì)裝配結(jié)構(gòu)中的部件進(jìn)行過濾分析和對(duì)整個(gè)產(chǎn)品、指定子系統(tǒng)或零件進(jìn)行裝配分析和質(zhì)量管理。Unigraphics NX是汽車覆蓋件模具的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成零件數(shù)量眾多，一副大型覆蓋件模具上百個(gè)零件。在汽車覆蓋件中，特別是中高檔轎車覆蓋件中，小批量、個(gè)性化、表面精度高的產(chǎn)品較多，且更新?lián)Q代周期越來越短，因而對(duì)汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和制造的要求也越來越高。在汽車覆蓋件中不同程度地存在系列化的問題，雖然汽車型號(hào)各不相同，但對(duì)各種型號(hào)汽車的車身、車門等覆蓋件而言，均具有幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同或相似的特征。需要說明的是，不能用車門類覆蓋件模具來生成發(fā)動(dòng)機(jī)蓋類的拉延模，因?yàn)樗鼈冎g的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相差太大。必須建立清晰的設(shè)計(jì)意圖川，這將決定如何使用建模和裝配策略。通常在建立裝配圖時(shí)，采用混合裝配的方式，即先創(chuàng)建幾個(gè)主要部件的模型，然后再將其裝配在一起，最后在裝配中設(shè)計(jì)其他部件?，F(xiàn)以汽車面罩骨架上橫梁拉延模的凸模為例來說明該參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法和步驟[7]：(1) 調(diào)入該面罩覆蓋件1的工藝數(shù)模，從TOOL中選擇EMBLYNAVIGATOR項(xiàng)，打開WAVEMODE。在UG的裝配方式中提供了3種方式(自頂向下、自底向上、混合裝配)。圖15 自頂向下裝配UG中自頂向下的裝配方式與真正的設(shè)計(jì)概念一致，其最末端是零件。該模具中的其他零部件的裝配可以用MATE來定位，也可用UGWAVE技術(shù)來完成。2 毛坯展開及成形性分析近年來，各種計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的廣泛應(yīng)用，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選材、工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)各自獨(dú)立的過程緊密結(jié)合起來，大幅度提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期。 導(dǎo)入模型BEW軟件實(shí)現(xiàn)了與UG NX的無縫銜接，首先需要在UG NX中進(jìn)行三維造型，如圖21所示，就是由UG 。圖22 網(wǎng)格設(shè)置圖圖23 網(wǎng)格剖分圖 定義材料材料牌號(hào)為BLC，定義材料，如圖24所示。圖27 成形極限圖點(diǎn)擊關(guān)閉按鈕，返回主對(duì)話框，得到的板料展開結(jié)果如圖28所示。 成形性分析板料成形有限元模擬系統(tǒng)Forming Analysis Wizard（簡稱FAW）采用FASTAMP軟件增量法求解器，操作風(fēng)格與UG保持一致，實(shí)現(xiàn)了與UG的無縫集成。圖29 工藝數(shù)模 定義沖壓方向零件的沖壓方向?yàn)閆向，設(shè)置沖壓方向如圖210所示。(a) 定義凹模(b) 定義沖頭(c) 定義壓邊圈圖213 定義工具示意圖定義完工具后，壓邊圈類型設(shè)置為剛性壓邊，壓邊力為300000N，壓邊圈的工藝參數(shù)設(shè)置如圖214所示。圖216 絕對(duì)厚度圖查看成形極限圖（簡稱FLD圖），如圖217所示。3 拉延模三維造型 拉延模介紹 拉延模的概念拉延模是在壓床的作用下，通過凸模、壓邊圈、凹模的聯(lián)合作用使平板狀坯料經(jīng)過塑性變形獲得穩(wěn)定的空間形狀的一種工藝裝備。單動(dòng)拉延模典型結(jié)構(gòu)如圖31所示。圖32 雙動(dòng)拉延模 拉延模設(shè)計(jì)要求(1) 板料定位：采用擋料器在四周擋板料的外形邊緣；(2) 單動(dòng)拉延模壓邊圈行程：行程的大小應(yīng)確保板料放在壓邊圈上不會(huì)搭在拉延凸模上，且高出凸模型面1020毫米。對(duì)于覆蓋件來說，其沖壓性關(guān)鍵在于拉延的可能性和可靠性，而拉延工藝性的好壞主要取決于覆蓋件的形狀，復(fù)雜的程度等等。總體結(jié)構(gòu)，如圖33所示。(2) 將縫合后的曲線投影至Z軸進(jìn)行拉伸，輸入拉伸值300，+200，確定，得到拉伸實(shí)體，如圖34所示。(2) 導(dǎo)板要求：高于分模線510mm。圖39 凸模 壓邊圈三維造型(1) 標(biāo)準(zhǔn)：壓邊圈容易強(qiáng)度不足，應(yīng)考慮整體剛性設(shè)計(jì)。②同一側(cè)多個(gè)定位板間時(shí)間距盡量大。在生成壓邊圈時(shí)，先根據(jù)繪制草圖的凸模外輪廓線形生成壓邊圈的實(shí)體框架。(2) 將毛坯輪廓線進(jìn)行拉伸，輸入拉伸值300，+200，得到拉伸實(shí)體。圖312 墊塊凸臺(tái)的布置 壓邊圈筋的處理墊塊相對(duì)位置必須加筋以提高強(qiáng)度，厚度設(shè)置為40mm，如圖313所示。圖 315 凸模法蘭干涉讓空依據(jù)以上條件通過優(yōu)化處理最終得到的壓邊圈造型，如圖316所示。(2) 拉伸偏置分模線，得下模底面主筋，如圖317所示。(2) 將U型槽草圖進(jìn)行拉伸，進(jìn)行布爾求差運(yùn)算，如圖319所示。 上模型面及主筋的設(shè)計(jì)(1) 拉伸下模外輪廓線和分模線得上模主體。圖324上模 裝配(1) 上模座和壓邊圈采用導(dǎo)板外導(dǎo)向，如圖325所示。而且，三維實(shí)體圖更真實(shí)地反映了模具零件之間的裝配關(guān)系，減少了實(shí)際模具設(shè)計(jì)的缺陷，減少了技術(shù)人員看懂二維圖的所必須的學(xué)習(xí)時(shí)間。(3) 使用UG完成了該產(chǎn)品的拉延模三維造型。從文獻(xiàn)查閱、UG書籍選擇、office軟件使用要求乃至最終成文自始至終都得到了兩位老師的全力幫助，使作者受益匪淺，作者在此表示衷