沖壓件模具CAD現(xiàn)狀與發(fā)展.pdf

技術(shù)縱橫 輕型汽車技術(shù)總 曰暇口 沖壓件模具現(xiàn)狀與發(fā)展 張葦 上海大眾汽車有限公司 摘要 文章闡述了目前國(guó)內(nèi)外沖壓件模具 的現(xiàn)狀及應(yīng)用中存在的問題 并對(duì)其未來可 能的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和探討 關(guān)鍵詞 沖壓件模具現(xiàn)狀未來 沖壓 件模具技術(shù) 的現(xiàn)狀 傳統(tǒng)模具制造方法的缺點(diǎn) 傳統(tǒng)方法制造模具首先要制造主樣板 主模型 和工藝模型 然后利用工藝模型為靠模在仿形機(jī)床 上加工模具表面 最后由鉗工裝配 調(diào)試成合格模 具 不僅工藝流程長(zhǎng) 模具表面的形狀精度低 而且 存在著對(duì)模具制造工人要求高等缺點(diǎn) 國(guó)內(nèi) 外模具 技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 早在年代初期 國(guó)外一些轎車制造公司就開 始了模具 的研究 這一研究始于轎車車身的設(shè) 計(jì) 在此基礎(chǔ)上復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì)方法得到了發(fā)展 各 大轎車公司都先后建立了自己的 系統(tǒng) 并 將其應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)與制造 計(jì)算機(jī)軟 硬件技術(shù)的 突飛猛進(jìn) 為模具的開發(fā)應(yīng)用向更高層次 的發(fā)展創(chuàng)造了條件 在幾何造型方面 基于線框模型的 系統(tǒng)率 先由飛機(jī)和轎車制造商開發(fā)并應(yīng)用 例如美國(guó) 腸飛機(jī)公司 飛機(jī)公司 轎車公司的系統(tǒng) 系統(tǒng) 系統(tǒng)等 均推動(dòng)了模具技術(shù)的發(fā)展 年代以來 曲面造型與實(shí)體技術(shù)發(fā)展迅速 新一代的 軟件均是實(shí)體造型與曲面造型兼?zhèn)涞南到y(tǒng) 能 適用于復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)制造 在模具界得到了廣泛 的應(yīng)用 例如 美國(guó)通用轎車公司開發(fā)的 一 系 統(tǒng) 不但可以設(shè)計(jì)轎車車身零件 還可以設(shè)計(jì)模具 福特轎車公司在沖壓件模具的設(shè)計(jì)方面也進(jìn)行了大 量的研究工作 在沖壓件塑性成型模擬方面取得了 很大成就公司研制成功的模具系 統(tǒng) 使整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期 由周縮短為 周 與此同 時(shí) 歐洲的一些國(guó)家在沖模研究和應(yīng)用方 面也取得了很大進(jìn)展 由于我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)起步較晚 因此于年 代初才開始模具的研究 目前國(guó)內(nèi)已有許多家 企業(yè)采用模具技術(shù) 并在計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程技術(shù) 上取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技巧 使模具精度和生產(chǎn)率 大為提高 同 時(shí)以從美國(guó)公司引進(jìn)的 為代表的一批繪圖軟件正在模具行業(yè)中 逐步普及 計(jì)算機(jī)繪圖正在逐步取代手工繪圖 國(guó)內(nèi) 的一批大 中型企業(yè) 以轎車和家電行業(yè)為主 陸續(xù) 從國(guó)外引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的系統(tǒng) 并配置了一些 設(shè)計(jì) 分析的專用軟件 取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益 此 外 國(guó)內(nèi)一些擁有自主版權(quán)的軟件 如北京航空航天 大學(xué)華正模具研究所開發(fā)的系統(tǒng) 等 正在一些模具企業(yè)推廣與使用 并逐步完善 近 些年來 在沖壓件模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用技術(shù)也越來 越得到人們的重視 沖壓件模具設(shè)計(jì)中技術(shù)的應(yīng)用 在新車型的研制 開發(fā) 中 車身的開發(fā)與生產(chǎn)準(zhǔn) 備占有重要地位 其中沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的地位 由為突出 傳統(tǒng)的車身開發(fā)與生產(chǎn)準(zhǔn)備是以實(shí)物模 型來表示車身表面的幾何信息 這樣在傳遞中 因制 造誤差 實(shí)物模型變形 磕碰等諸多 因索 使模具在 制造的各個(gè)階段易產(chǎn)生誤差 影響車身沖壓件模具 總輕型汽車技術(shù)技術(shù)縱橫巧 的制造精度 同時(shí)使生產(chǎn)周期延長(zhǎng) 要想提高車身 沖壓件的制造質(zhì)量及設(shè)計(jì)效率 就必須打破落后的 模具制造方法 采用技術(shù)是解決問題的關(guān) 鍵 沖壓件模具技術(shù)特點(diǎn)及存在的問題 沖壓件模具技術(shù)特點(diǎn) 一般沖壓件都要經(jīng)過拉延丹修邊 整形 翻 邊一沖孔等幾道工序 第一道工序拉延模設(shè)計(jì)中最 重要的是工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì) 工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì)得好壞 直接影響到所設(shè)計(jì)的模具能否加工出合格的零件 從而減少調(diào)試模具的時(shí)間 縮短整個(gè)模具生產(chǎn)周期 而且大型模具結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜 一副模具有上 百個(gè)零件 模具外形尺寸也比較大 采用計(jì)算機(jī)二 維設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)速度快 占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存小 對(duì)計(jì)算 機(jī)硬件配置要求不高 是一種投資小 且見效快的方 法 缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤不易發(fā)現(xiàn) 不能直接用于分析和 加工 而三維設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化 基 于特征 全相關(guān)和專家系統(tǒng) 并且便于與相結(jié) 合 但其缺點(diǎn)是計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度慢 軟件 占有硬盤 和內(nèi)存空間大 模具結(jié)構(gòu)投影線條過多 沖壓件模具中存在的主要問題 車身在轎車整車 中占據(jù)著重要的位置 而沖壓 件模具是生產(chǎn)沖壓件的重要工藝裝備 對(duì)車身質(zhì)量 的好壞起著決定性作用 年代以來 我國(guó)在沖壓 件模具技術(shù)的應(yīng)用方面取得了顯著的進(jìn)步 但 依然存在著一些問題 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 設(shè)計(jì)效率低 由于我國(guó)技術(shù)起步較晚 專業(yè)人員水平較 低 既懂專業(yè)又熟悉應(yīng)用軟件技術(shù)的人十 分缺乏 因而 自我開發(fā)能力差 自主開發(fā)的軟件 質(zhì)量不高 設(shè)計(jì)效率低 標(biāo)準(zhǔn)化程度低 由于各行業(yè) 各企業(yè)都有 自己 的標(biāo)準(zhǔn) 各模具生 產(chǎn)廠家之間沒有形成一定的設(shè)計(jì) 制造規(guī)范 因而造 成現(xiàn)有沖壓件沖模系統(tǒng)的集成化程度和智能化 程度都比較低 現(xiàn)有軟件專用性不強(qiáng) 目前國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的軟件較少 而多數(shù)廠 家引進(jìn)的 國(guó)外先進(jìn)軟件多為通用型軟 件 未經(jīng)開發(fā)則專用性差 沖壓件沖模技術(shù)的開發(fā)手段比較落后 開發(fā)的系統(tǒng)在質(zhì)量 可靠性上難 以保證 開發(fā)周 期長(zhǎng) 現(xiàn)有的沖模系統(tǒng)的人機(jī)界面不能滿足 多種用戶的要求 沖模系統(tǒng)的開放性不夠 沖壓件模具的未來發(fā)展 趨勢(shì) 是一項(xiàng)劃時(shí)代的新技術(shù) 而模具技術(shù)是本 世紀(jì)下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術(shù)之一 盡管我 國(guó)政府歷來十分重視模具的作用 而且許多研 究人員也為之付出了巨大的努力 但目前模具 的成果并不十分顯著 尤其表現(xiàn)在沖壓件模具 技術(shù)應(yīng)用方面 這項(xiàng)技術(shù)的巨大潛力還未充分發(fā)揮 出來 解決這個(gè)問題的關(guān)鍵就是要提高模具的設(shè)計(jì) 效率 而在提高模具的設(shè)計(jì)效率的途徑方面 目前 存在著以下幾個(gè)趨勢(shì) 模具結(jié)構(gòu)的通用化與模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化 模具結(jié)構(gòu)通用化與模具零件標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)點(diǎn) 能極大地提高模具設(shè)計(jì)效率 因?yàn)橥ㄓ没＞呓Y(jié)構(gòu)是以修改參數(shù)方式存在 的 在實(shí)際模具設(shè)計(jì)時(shí) 只要修改對(duì)應(yīng)的參數(shù)和對(duì)局 部區(qū)域進(jìn)行修改 就能設(shè)計(jì)出相應(yīng)的零件 所以設(shè)計(jì) 效率很高 能提高模具設(shè)計(jì)的可靠性和規(guī)范化程度 由于在建立通用化模具結(jié)構(gòu)時(shí) 必須對(duì)零件的 沖壓工藝特點(diǎn)和模具結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分 析 并考慮一些專家意見 因而具有一定的權(quán)威性和 合理性 便于模具的生產(chǎn)和制造 建立通用化模具結(jié)構(gòu)時(shí)必須盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的 零部件 因此便于模具的生產(chǎn)和管理 模具結(jié)構(gòu)通用化和模具零件標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn) 方法 一般模具零件可分為標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件兩大類 因此依據(jù)特征對(duì)零件進(jìn)行劃分 進(jìn)而建立相應(yīng)的標(biāo) 準(zhǔn)件庫(kù)和非標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)是實(shí)現(xiàn)模具零件標(biāo)準(zhǔn)化的有效 途徑 而模具結(jié)構(gòu)的通用化則可依靠建立典型模具 結(jié)構(gòu)庫(kù)來實(shí)現(xiàn) 模具零件標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立 模具零件標(biāo)準(zhǔn)件一般包括模柄 螺栓 螺釘?shù)?為了提高的質(zhì)量及效率 可以把在模具設(shè)計(jì)中 的標(biāo)準(zhǔn)件輸人計(jì)算機(jī)中 建立標(biāo)準(zhǔn)件圖 供在進(jìn)行模 具過程中調(diào)用 建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)既可以用語(yǔ)言方 技術(shù)縱橫輕型汽車技術(shù) 總 式來建立 也可以用圖形參數(shù)化方式來建立 就是根 據(jù)零件的形狀及尺寸 首先在計(jì)算機(jī)屏幕上以工程 草圖的形式畫出 尺寸以參數(shù)形式表示 然后對(duì)這些 參數(shù)賦以不同的值 從而建立起一組形狀相同 規(guī)格 不同的標(biāo)準(zhǔn)件 模具零件非標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立 非標(biāo)準(zhǔn)件一般包括凸 凹模 固定板以及大型沖 壓件的上 下模座等 對(duì)于凸 凹模 由于因件而異 不便于建庫(kù) 但對(duì)于一些大型模座 固定板等 如果 采用相應(yīng)的特征輔助設(shè)計(jì)的方法 就可以在很大程 度上加快設(shè)計(jì)過程 典型模具結(jié)構(gòu)庫(kù)的建立 由于大型沖壓件的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 輪廓尺寸大 因而模具生產(chǎn)周期長(zhǎng) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率低 解決 這個(gè)問題的一個(gè)有效的辦法就是建立典型沖壓件模 具結(jié)構(gòu)庫(kù) 將設(shè)計(jì)好的典型沖壓件模具結(jié)構(gòu)模型輸 人庫(kù)中 把一些主要尺寸設(shè)成變量 在需要設(shè)計(jì)其 它結(jié)構(gòu)相似的模具時(shí) 可在庫(kù)中調(diào)出典型模具結(jié)構(gòu) 模型 根據(jù)要求對(duì)其進(jìn)行修改 使其達(dá)到新模具的要 求 這種設(shè)計(jì)方法可以省去一些重復(fù)性 的設(shè)計(jì)步驟 大大地提高沖壓件模具的設(shè)計(jì)效率 快速原型制造及相關(guān)技術(shù)在 系統(tǒng) 中的快速應(yīng)用 快速原型制造技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技 術(shù) 激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的 是 一種全新的制造技術(shù) 是基于新穎的離散 堆積即 材料累加成形思想 根據(jù)零件模型 快速自動(dòng) 完成復(fù)雜的三維實(shí)體膜型 制造 技術(shù)是集精 密機(jī)械制造 計(jì)算機(jī) 技術(shù) 激光成形技術(shù)和材料 科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù) 被公認(rèn)為是繼技術(shù) 之后的一次技術(shù)革命 技術(shù)可直接或間接用 于模具制造 首先是通過立體光固化 疊層實(shí) 體制 激光選 區(qū)燒結(jié) 岱 三維打 印 一 熔融沉積成形等不同方法得到制件原型 然 后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法 獲得長(zhǎng)壽命的金 屬模具或非金屬的低壽命模具 主要有精密鑄造 粉末冶金 電鑄和熔射 熱噴涂 等方法 這種方法制 摸 具有技術(shù)先進(jìn) 成本較低 設(shè)計(jì)制造周期短 精度 適中等特點(diǎn) 從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成 僅為傳 統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的和成本的左右 因此 快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合 將是傳 統(tǒng)快速制模技術(shù)進(jìn)一步深人發(fā)展的方向 特征技術(shù)的應(yīng)用 特征技術(shù)是一種基于零件特征的設(shè)計(jì)技術(shù) 它 是以特征為對(duì)象進(jìn)行操作 在其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含了 完整的特征定義數(shù)據(jù) 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件信息的準(zhǔn)確 描述 利用 特征技術(shù) 理論上 可以方便地將 等系統(tǒng)連接在一起 大大的降低沖壓件 模具系統(tǒng)開發(fā)研制的復(fù)雜程度 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量 降低 設(shè)計(jì)成本 特征技術(shù)的設(shè)計(jì)方法就是以工序零件為依據(jù) 從沖壓工藝人手 實(shí)現(xiàn)從工藝特征到結(jié)構(gòu)特征的映 射 從而建立起模具結(jié)構(gòu)與特征參數(shù)間的關(guān)系 完成 模具的參數(shù)化設(shè)計(jì) 工序零件是沖壓件模具設(shè)計(jì)的依據(jù) 定義工序 零件是整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程的起點(diǎn) 根據(jù)工序零件的 要求 確定模具所應(yīng)具備的功能 從而建立相應(yīng)的功 能模型 并映射成模具的結(jié)構(gòu)模型 初步確定模具的 結(jié)構(gòu) 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì) 并對(duì)模具結(jié)果進(jìn)行 功能評(píng)價(jià) 直到獲得滿足工序零件的功能要求的設(shè) 計(jì)結(jié)果 通常將特征分為三類 形狀特征 用于描 述一定工程意義的工程幾何形狀信息精度特 征 指與產(chǎn) 品的幾何許可變動(dòng)量相關(guān)的信息集合 如 尺寸公差 表面粗糙度 等擴(kuò)材料特征 指與零件 材料的組分 條件相關(guān)的信息集合 如材料名 熱 處理方式等 模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將在逆向 工程中應(yīng)用更廣 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng) 已在我國(guó) 多家 模具廠點(diǎn)得到應(yīng)用 取得良好效果 該系統(tǒng)提供了 從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多 功能 大大縮短了模具的研制制造周期 有些快速 掃描系統(tǒng) 可快速安裝在已有的數(shù)控機(jī)床及加工中 心上 用雷尼紹的 一 掃描測(cè)頭實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采 集 采集的數(shù)據(jù)通過軟件可自動(dòng)生成各種不同 數(shù)控系統(tǒng)的加工程序及不 同格式的數(shù)據(jù) 用于 模具制造業(yè)的 逆向工程 高速掃描機(jī)掃描速度最 高可達(dá)而 大大縮短了模具制造周期 模具的智能化 為了提高產(chǎn)品質(zhì)量 降低成本 增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)力 就必須開展智能化研究工作 聘請(qǐng)工藝和模 具設(shè)計(jì)水平較高 經(jīng)驗(yàn)豐富的專家總結(jié) 出設(shè)計(jì)制造 經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn) 把成功的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于 下轉(zhuǎn)第頁(yè) 總輕型汽車技術(shù) 技術(shù)縱橫 場(chǎng)之 乙詩(shī)止 心馬幾決止馬止馬止場(chǎng)止場(chǎng)走場(chǎng)止 場(chǎng)走決止止 山屯 山心盛心 乙場(chǎng)止場(chǎng)止決止 上接