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1、汽车制造业中的CAD/CAE/CAM集成应用英1,孙希平1,王家昆1,李琦2,王谷见2,郭云龙2罗(1.云南省机械研究设计院,云南昆明650031;2.一汽红塔云南汽车制造有限公司,云南曲靖655000)加工仿真,则尚未见诸报道.云南省机械研究设计院和一汽红塔云南汽车制造有限公司针对公司汽车新产品拉深模具设计联合进行的CAE分析与验证,以及CAM数控加工和仿真,探索解决CAE和CAM软件应用中遇到的技术难题,初步实现了CAD/CAE/CAM集成应用.本文就CAE与CAM之间相关数据的传递,CAM实现的方法及步骤做一介绍,以期起到抛砖引玉之效.摘要:以研究院所和企业的合作事例为
2、基础,将汽车车身覆盖件拉深模具CAE分析模型的几何信息到通用CAD/CAM平台的顺畅传递,以及应用CAM系统对模具进行数控加工建模与仿真的实现过程做实例,表明了在国内汽车设计制造企业中实现CAD/CAE/CAM集成应用的可行性和有效性.关键词:CAE;汽车车身覆盖件拉深模具;CAM中图分类号:TH164文献标识码:A随着国家经济发展和制造业大国地位的确立,以及人们生活水平的提高及消费需求的不断增长,汽车工业在国家整个制造业中所占比重逐渐加大,并将成为国民经济的支柱产业.就云南本地而言,据省机械行业协会的统计数据,机械工业产值的80%以上出自汽车制造相关企业.伴随国内汽车工业的
3、发展,本地专业科研院所和企业跟踪引进、消化吸收及综合应用国际上的先进制造技术已是大势所趋.在国内机械制造领域,从CAD、CAPP到CAM的集成研究与应用,已有成功案例.如曾经在国际上获得大学领先奖的清华大学CIMS国家示范工程;获工厂领先奖的北京第一机床厂CIMS项目,等等.欲将CAE分析理念与软件技术应用到汽车制造企业的模具设计过程中,验证汽车车身大型覆盖件拉深模具设计,提高设计质量、缩短制造周期,在国内汽车行业还不多见.要把经过计算机拟合以及CAD软件设计、修改,再通过CAE软件分析、验证的模具几何信息传送到CAM软件来进行数控加工及CAE几何模型传递应用冲压CAE软件P
4、AM2STAMP对拉深模具进行分析、验证后,将模型几何信息直接导入UGS软件系统,应用其CAM功能来生成模具数控加工模型.用PAM2STAMP软件产生的模具有限元分析模型中的几何信息,可以调用设计模型(CAD)或网格(MESH)等菜单功能很方便地导出.其CAD文件格式有IGES和VDA等;网格文件格式则有UNV(IDEAS)、CDB(ANSYS)、NAS(NASTRAN)和STL,等等.此外,还可以用VRML格式导出文件.UGS可以直接导入由CAE软件导出的IGES、STL和VRML格式文件.对于用VRML和STL格式导入的文件,CAM加工建模时需要按照小平面体(facetb
5、ody),而不是实体(solidbody)或片体(sheetbody)来处理.汽车厂根据其产品设计出模具,凸模、凹模和压料圈型面如图1所示.1CAM建模及加工仿真2收稿日期:2005-06-14基金项目:云南省院所专项项目(2003KFZX-24)作者简介:罗英(1961-),男,云南昆明人,高级工程师.主要从事CAPP/CAM应用研究工作.构建模具CAM加工模型时,在型面上选择点来确定加工坐标系(MCS),所以上面各图中均不含模具的其它部分.在考虑工件装夹时,因为模座上已留图2模具数控加工刀具轨迹(外围纹路)图1灯饰座模具型面(多件拉深)2.3NC程序有定位与夹压位置,故不
6、使用夹具.2.1工艺方法在CAM加工实现方法上,根据工厂数控机床设备条件,选择外形铣削(millcontour)和多轴铣削在CAM软件自动计算出粗加工、半精加加工各道工序刀具轨迹之后,选择UGS提供联动(MILL3AXIS)数控机床模板进行后建程序组联接单个工件的全部工序,生成包在内的工件整个加工过程的NC代码.按照(millmulti2axis)类型.加工工序与切削参数.在CAM加工模型中,针对拉深模具模面特征和模具毛胚铸造方式划分粗、精加工工序.以粗加工工序一次加工模具所有型面,留后工序余量0.5;用半精加工及精加工工序由内及外顺序加工各个型面.凹模压料面在半精加工阶段完
7、成,其余各面留精铣余量0.2.半精加工时,工件切入/切出公差(Intol/Outol)按默认值0.03;精加工取一半值或0.01.半精加工及精加工以环绕方式(FollowPeriphery)顺铣,用残余波峰高度(Scallop)控制切削步长与精度.残余波峰高度预设值0.001,应依据后工序需要调整,在保证加工精度的前提下,应尽量减少加工程序代码数量,提高加工效率,降低加工费用.比如精加工灯饰座模具压料面,假设刀具不变,如果直接使用预设值,生成的加工程序行数是236000.将设定值改为0.05时,NC代码
