【正文】 不具備模具專業(yè)的專業(yè)特征，所以模具設(shè)計效率提高幅度不大，成為制約模具發(fā)展速度的又一瓶頸，CAD技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用并沒有實質(zhì)性的飛躍。 汽車覆蓋件模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 國外汽車覆蓋件模具現(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。福特汽車公司在其車身設(shè)計的PDGS系統(tǒng)中開發(fā)了Stamping Engineering CAD／CAM模塊進行覆蓋件產(chǎn)品的工藝設(shè)計。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、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和模具圖的繪制等[3]。 國內(nèi)汽車覆蓋件模具現(xiàn)狀我國模具 CAD技術(shù)研究起步較晚，20世紀(jì)80年代初才開始模具的研究[4]。校核壓料面和工藝補充面的合理性，提供最優(yōu)的毛坯形狀，從而可以為汽車覆蓋件工藝設(shè)計和模具設(shè)計提供全面的解決方案；湖南大學(xué)基于UG開發(fā)了汽車沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫[5]，并以先進沖壓CAE技術(shù)為突破口，開發(fā)出一套包括沖壓工藝設(shè)計和汽車覆蓋件模具設(shè)計和制造的系列化軟件。沖壓仿真CAE系統(tǒng)CADEMII采用先進的理論和算法，在保證沖壓件大變形計算精度的前提下顯著地提高了分析速度。與國外發(fā)達國家汽車行業(yè)相比，國內(nèi)大多數(shù)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造在 CAD/CAE/CAM技術(shù)上的應(yīng)用還很不成熟，沒有形成設(shè)計制造一體化的有機聯(lián)系。由于現(xiàn)使用的軟件平臺為通用平臺，還無法實現(xiàn)對汽車覆蓋件模具這樣需要專業(yè)知識和經(jīng)驗的設(shè)計過程提供全面的支持，企業(yè)也僅僅是在這些平臺上進行手工造型，完成模具的設(shè)計。提高通用模具結(jié)構(gòu)的自動化程度是的解決問題可行方案之一。 發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，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。(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，近幾年來世界各國的軟件開發(fā)商投入了巨大的人力和物力，針對各類模具的特點，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。以色列Cimarron公司的模具設(shè)計和制造系統(tǒng)Quick。法國MISSle1Software公司的級進模專用軟件Top Progress。這些軟件的技術(shù)特點是能在統(tǒng)一的系統(tǒng)環(huán)境下，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，完成特定模具的設(shè)計。例如英國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)實際推出了CAD/CAM集成化系統(tǒng)Delco39。系統(tǒng)的每個功能模塊既可獨立運行，又可通過數(shù)據(jù)接口與其他系統(tǒng)相兼容，并能按使用要求進行組合，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。(3)模具 CAD/CAE/CAM的智能化引人注目在現(xiàn)階段，模具設(shè)計和制造在很大程度上仍然依靠模具工作者的經(jīng)驗，僅憑計算機的數(shù)值計算功能去完成諸如模具設(shè)計方案的選擇、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價是不現(xiàn)實的。如UGII中所提供的人工智能模塊 KF(Knowledge Fusion)。數(shù)值計算和人工智能技術(shù)的結(jié)合將是今后相當(dāng)長時間內(nèi)一件十分艱巨而重要的工作。對于注射時間、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)進行優(yōu)化，對于分析結(jié)果的解釋和評價則采用基于規(guī)則推理的方法來處理。(4)與先進制造技術(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)鍵問題的過程中不斷完善的同時，也在與先進制造技術(shù)的緊密結(jié)合中得到發(fā)展，其內(nèi)涵日益豐富，外延不斷擴大?？焖僭椭圃旒夹g(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。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)生越來越大的影響，基于Internet的產(chǎn)品設(shè)計、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。而車身開發(fā)的關(guān)鍵在于汽車覆蓋件模具的設(shè)計與制造。一般汽車車身由數(shù)百個沖壓件組成，沖壓模高達1000套以上，模具的開發(fā)成本大約在2億美元左右。本田汽車公司由于模具開發(fā)時間滯后了3天而損失了800萬美元，豐田公司滯后18天損失高達5000萬美元[14]。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。形狀較復(fù)雜的覆蓋件要經(jīng)過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。應(yīng)用模具CAD／CAM系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的模具設(shè)計與制造方法中所存在的問題，顯示其優(yōu)越的性能和廣闊的前景：(1) 縮短制造周期。(3) 提高技術(shù)人員的創(chuàng)造性和減輕工人的勞動強度。 （2）結(jié)合模擬軟件進行拉延工藝過程模擬。 （4）完成典型拉延類沖件沖壓模具設(shè)計，以優(yōu)化汽車發(fā)動機蓋內(nèi)板模具三維實體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （2）利用Dynaform軟件對沖壓過程進行模擬。 （4）整理CAD全套設(shè)計圖紙，完成模具設(shè)計。汽車發(fā)動機蓋內(nèi)板形狀復(fù)雜，左右整體對稱。要求工件表面光滑無褶皺，棱線清晰，剛度好。 產(chǎn)品三維造型圖 工藝方案的確定對于該汽車發(fā)動機蓋內(nèi)板而言，要想得出產(chǎn)品必須經(jīng)過多道工序，包括拉延，沖孔，修邊等等。對于覆蓋件來說，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。故有：方案一：拉延→斜楔修邊→沖孔方案二：拉延→沖孔→斜楔修邊 方案一中，在修邊之后再沖孔非常有可能會帶來板料的變形彎曲，從而影響產(chǎn)品的外觀及質(zhì)量，故而為了避免此類缺陷的產(chǎn)生，選用方案二，在沖孔之后進行修邊工序。我主要負(fù)責(zé)的是第一道工序拉延模的設(shè)計。拉深方向的確定原則是：覆蓋件本身有對稱面的，其拉深方向是以垂直于對稱面的軸進行旋轉(zhuǎn)來確定的；不對稱的覆蓋件是繞汽車位置相互垂直的兩個坐標(biāo)面進行旋轉(zhuǎn)來確定拉深方向的。經(jīng)過確定拉深方向后，其坐標(biāo)相互關(guān)系完全不改變的拉深方向稱為處于汽車位置，其坐標(biāo)關(guān)系有改變的拉深方向稱為處于非汽車位置。（3）壓料面各部位進料阻力要均勻：壓料面各部位的進料阻力不一樣，在拉深過程中毛坯有可能經(jīng)凸模頂部竄動影響表面質(zhì)量，嚴(yán)重的會產(chǎn)生拉裂和起皺。壓料面分為兩種，一種是壓料面本身就是覆蓋件的凸緣面，另一種壓料面是由工藝補充部分生成，而壓料面多數(shù)是曲面的。壓料面的形狀是保證拉延過程中材料不破不裂和順利成型的首要條件，所以壓料面的選取是很重要的。 壓料面的設(shè)計 工藝補充在拉延過程中，坯料必須是個完整的封閉的整體，不然拉延時由于受到復(fù)雜的拉深或收縮力的時候難以保證有開口處的形狀不變形，進而形象產(chǎn)品質(zhì)量。工藝補充是拉延工藝不可缺少的部分，而在后續(xù)的工序中又不需要這些填補的部分，之后又需要將它們修切掉，所以工藝補充部分應(yīng)盡量減少，以提高材料的利用率，當(dāng)然是在不影響拉延的情況下。它們的造型修改是否方便,是提高設(shè)計效率的重要途徑。 汽車發(fā)動機蓋內(nèi)板工藝補充面 本章小結(jié) 在進行模具設(shè)計工作之前，其工藝的分析是必須的步驟，它能指導(dǎo)模具的設(shè)計工作，優(yōu)化設(shè)計過程，使得最終設(shè)計的模具能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。另外確定工藝設(shè)計并不是自己一味地尋求最佳方案，而是要考慮到生產(chǎn)條件和工件的可加工性再去選擇最合適的方案。3 覆蓋件沖壓成形數(shù)值模擬 Dynaform簡介DYNAFORM是由美國ETA公司開發(fā)的用于板料成形模擬的專用軟件包，可以幫助模具設(shè)計人員顯著減少模具開發(fā)設(shè)計時間及試模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自動工具，可方便地求解各類板成形問題。 家用汽車發(fā)動機蓋內(nèi)板拉延成型模擬 創(chuàng)建Dynaform數(shù)據(jù)庫 啟動Dynaform軟件后。 導(dǎo)入模型選擇File→Import菜單項，（）導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中，選擇Parts→edit菜單項，在對話框中修改零件層的名稱為Die。 創(chuàng)建板料點擊Tools菜單，選擇Blank Generator下的Create Line，創(chuàng)建板料的邊界框線，再點擊Boundary Line，選擇創(chuàng)建好的邊界線，完成板料的創(chuàng)建。然后點擊Preprocess，選擇Element，在對話框中選擇按鈕。 創(chuàng)建壓邊圈選擇菜單Parts，點擊Creat創(chuàng)建一個名為Binder的層。圖 分離壓邊圈和凸模將添加到Binder層后剩下的圖形添加到Punch層即完成分離。圖 后處理讀入結(jié)果文件d3plot到eta/Post。圖 基于Dynaform的覆蓋件沖壓成形分析 影響汽車覆蓋件沖壓成形的因素 影響汽車覆蓋件沖壓成形結(jié)果的因素很多。約束力過小，則容易導(dǎo)致材料堆積嚴(yán)重甚至出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，而約束力過大，則會導(dǎo)致材料被拉裂。為此，人們在模具設(shè)計中，普遍采用了預(yù)先提供大約束力的方法，然后根據(jù)試沖情況逐步將約束力降低到合適的范圍內(nèi)的“先