汽车覆盖件模具型面精细化设计与工艺优化技术分析

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1、江苏大学工程硕士学位论文第1章绪论1．1本文研究的背景随着社会的快速发展，汽车已成为人类社会活动不可或缺的工具，汽车工业已成为许多发达国家的支柱产业。汽车制造已成为一个国家制造业发展水平的重要标志之一【l】。2009年国际金融风暴等一系列因素的影响下，我国的汽车业受到了一定的影响，但我国汽车产销量仍以较高的速度增长。汽车工业的发展为汽车模具业的发展提供了极大的市场机遇。汽车覆盖件模具是整个汽车模具的重要组成部分，也是技术最密集、加工难度最大的部分。在“车型设计——模具设计与调试～投产"的整个周期中，模具设计和制造约占三分之二的时间，成为车身

2、改型的制约因素【2~31。现在国际上汽车工业尤其是轿车工业的竞争日趋激烈。其中汽车的更新换代是一个非常重要的竞争手段。只有缩短产品研发周期，才能不断推出新的车型从而赢得市场。而在汽车更新换代的过程中，模具设计和调试成了缩短轿车更新换代周期的关键。汽车覆盖件模具设计、制造技术的发展现状：经过这几年的发展汽车覆盖件模具企业的生产能力有了较大提高，国内几大家汽车模具厂已经具备承接国内汽车厂中级轿车整车模具设计、制造任务的能力。体现在如下几个方面：1)三维CAD模具技术结构设计技术在行业内被众多模具企业所采用。三维设计是设计手段的变革：a三维参数化

3、模型易于各种资源库、知识库的建立，大大的提高了设计的灵活性和重用性；b三维实体反映了设计的真实状态，可以通过运动模拟、干涉检查，使各种问题提前暴露；c三维实体的设计结果，为后续的泡沫加工、数控加工、装配调试所带来的几乎是革命性的能力提升。2)大型模具的双动拉延开始向单动拉延发展，新的模具设计结构广泛采用氮气缸和旋转斜楔等标准件，使结构更加紧凑、工作更加可靠，质量得到进一步提高。3)模具CAM加工技术普及。近年来，随着高速多功能数控机床、高强度刀具等先进加工手段的不断引进，在无人高速加工、型面精细加工、五轴联动加工、计算机虚拟加工等技术应用领

4、域取得了快速发展。江苏大学工程硕士学位论文4)FMC模具模型实现分层全数控加工。国内很多企业实现了冲模实型铸造泡沫模型的三维实体加工，如图1．1。铸造泡沫实型的制作采用FMC整体全数控加工技术．把三维实体模型经过膨胀、加余量、剖切分层等过程后，编制数控加工程序对切割后的每块泡沫实型进行所有型腔型面的数控加工。制定了相应的规范、模板，有成熟的FMC余量控制技术和质量控制技术，模型工的主要工作就是在微机室里编制加工程序。这样极大地提高了模型质量，提高了效率，缩短了制造周期嗍。图I．11％,Ic宴型数控加上1)越来越多的企业开始实施信息化管理。F

5、ord公司在汽车行业首先提出C3P(cAD，cAE，cAⅫPDM)的概念体系，即把CAD、CAE、CAM集成起来，实现一致性的设计／分析／制造数据表达，形成一个统一的产品数据管理系统(PDM)。目前国内大型模具企业普遍开始实施C3P。有的是C4P(CAD／CAE／CAM／CAPPfPDM)信息技术的广泛应用，不但是信息流通形式的变化，更是管理向现代化、科学化提升的前提。图1—2为南京南汽模具公司的C3P系统。$吕D兰电色中国司四圆国爵0-固丰l}鸫￡毋凹l{南京南汽模具的C3P系统2)CAE仿真模拟技术广泛麻用于全工序。目fi{『，CAE冲

6、J1：模拟分析已经被定义到冲压工艺设计流程之中，成为模具设计流程中不可缺少的环节。现在不仅江苏大学工程硕士学位论文模拟拉延工序，修边，整形，翻边，回弹等工序都能够有效地进行CAE分性，真实地预见薄板成形的全过程。CAE在实际生产中的应用，对成本和周期的控制、产品质量的提高方面起到了很大的作用，最大程度上降低了模具开发的成本和风险。1．2模面设计的核心地位汽车覆盖件冲压成形一般经过落料、拉延、整形、修边、翻边等工序完成，其中拉延工序最为关键，它从根本上决定了整形、修边、翻边和冲孔等工序的内容和次序。由于拉延工序设计需要从“覆盖件产品一翻边件一

7、修边件一拉延件一落料毛坯"的工艺逆向回溯，几乎涉及了覆盖件冲压的全部工艺。所以，对覆盖件拉延模设计关键技术进行研究，不但解决了覆盖件拉延模设计中的难点问题，而且对其它工序模具的设计具有示范作用【51。所以现在模具开发中最关键的一环模具型面设计技术称为各个模具厂竞争的焦点。所有的模具具体结构设计规划，工艺路线计划，详细的CAE分析都是围绕和为了模具型面设计而展开的[61171。模具型面是模具三维实体设计的基础，在结构设计过程中，形状相近的型面可以被替换和更新。为了提高了模具结构设计的效率，模具型面设计和结构设计在一定程度上并行，模具结构设计不

8、必等型面设计完全完成后进行【8】。如果型面设计出现大的改动超出了模具结构设计的拓扑极限，将对模具结构设计进行修正。以及对模具结构的影响，如修边刃口的强度，零件的定位，废料的下滑，