虛擬制造技術在汽車覆蓋件制造中的應用

摘 要：本文介紹了虛擬制造技術的特點和發展現狀，指出了虛擬制造技術在汽車覆蓋件生產中應用方法和步驟，并以汽車車門的拉延模具為例，運用UG對汽車車門進行虛擬制造。本文的研究對于汽車覆蓋件的虛擬制造具有指導意義。

關鍵詞：虛擬制造；汽車覆蓋件；汽車車門；制造工藝

1 虛擬制造概述

同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄，結構尺寸大和表面質量要求高等特點，特別是汽車車體、車門等大面積覆蓋件的工藝設計、沖模結構設計和沖模制造工藝都具有特殊性。其表面質量、尺寸形狀、產品剛性、工藝性等方面的要求較高。近年來，汽車覆蓋件對于壓鑄模、沖壓模的質量、壽命和復雜程度提出了越來越高的要求。通過虛擬制造技術模擬汽車覆蓋件的生產過程，能夠及時發現生產工藝等方面的不足，對于模具改進、工藝優化等提供了更加高效和方便的選擇。

2 汽車車門及其的虛擬制造

2.1 應用UG進行汽車車門及其拉延模具的設計

汽車覆蓋件及其沖模結構設計的過程不同于手工設計，它不是先設計一個完整嚴格的裝配圖，再繪制零件圖。而是首先選擇一個預先制定好的規范化的典型結構組合，然后設計沖模零件，最后再將零件拼裝成裝配圖。因此，應盡量最大限度的總結設計經驗，制定沖模設計規范，以便建立設計模型。同時在虛擬制造過程中，充分發揮數據庫和圖形庫的功能，自動檢索、查詢全部設計用的數據表格及標準零件的信息。此外，選擇一個合適的圖形系統更是至關重要。

2.1.1 結構尺寸參數

汽車覆蓋件拉延模的凸模、凹模、壓料圈和固定座都采用鑄件，要求既要盡量減輕重量又要有足夠的強度，因此鑄件上非重要部位應挖空，影響到鑄件強茺的部位應加添立筋。

沖模的閉合高度應適應雙動壓力機的規格。內滑塊除凸模上裝有固定座外還備有墊板，墊板與內滑塊緊固，固定座安裝在墊板上。在人工安裝時要求固定座上平面高于壓料圈上平面350mm以上，便于安裝工臥裝。外滑塊備有下墊板、下臺面和上墊板。上墊板緊固在外滑塊上，壓料圈安裝在上墊板上。

2.1.2 凹模與凸模結構

凹模的作用是形成凹模壓料面和凹模拉延圓角。壓料圈首先行程入下到下極點，將拉延毛坯壓緊在凹模壓料面上并保持不動，這時運動著凸模行程往下，對拉延毛坯進行拉延直到下極點，拉延毛坯通過凹模圓角拉入凹模，拉延或凸模形狀。凸模形狀就是拉延件內表面形狀，拉延件形狀都是凸形的。拉延件上的裝飾棱線、裝飾筋條、裝飾凹坑、加強筋、裝配用凸包、裝配用凹坑等一般都是在拉延模上一次成形出，拉延件的反拉延也是在拉延模上成形出。因此凹模結構除凹模壓料面和凹模圓角外，在凹模里裝有成形用的凸模或凹模也屬于凹模結構的一部分。得到凹模和凸模的模具模型如圖2所示。

2.2 模具虛擬裝配

模具裝配的質量好壞，對于模具的技術狀態、使用壽命以及制件的質量都有很大的影響。因此，裝配工作應在裝配工藝規程指導下進行。由于模具的生產屬于單件小批量生產，故在裝配時，模具零件加工誤差的累積會直接影響模具裝配精度。沖模的裝配，最主要的是保證凸凹模的對中，使間隙均勻。為此，總裝前必須認真考慮上、下模的裝配順序，否則可能出現不便于調整間隙的情況。上下模的裝配順序與模具的類型和結構有關。通常是看上下模的主要零部件中哪一位置所受的限制大，就作為裝配的基準件先裝，再以它來調整別的零件的位置。

虛擬環境下裝配過程用戶從傳統裝配造型過程中的繁瑣的操作中解脫出來，通過自動的配合約束滿足特征元素的裝配，從而大大簡化了裝配過程，使得裝配過程更加趨于自然，并通過干涉碰撞檢測，對裝配過程的問題進行實時反饋。

裝配的具體步驟為：（1） 確定基準零件與裝配零件。（2） 確定特征配合對（3） 建立特征元素對之間的約束（4） 建立零件之間的約束。裝配過程的結束，可以隨操作過程結束而終止，也可由用戶抓握一個新的零件而終止。一旦裝配過程要結束，系統要搜集整理已有特征對的約束，并將其存入到裝配約束模型，從而建立零件之間的約束。

3 模具的數控加工

在虛擬制造的整個過程，數控加工是必不可少的一個環節，也是非常重要的一個環節。設計的零件是否有很好的加工工藝性，或者是否能夠加工出來，這些通過數控加工這一環節來體現。更重要的是使設計的零件的在實際裝配時，能否達到合理的裝配要求，以及裝配好以后能否達到加工滿足要求的零件的目的，所以零件的虛擬加工的作用是不言而喻的。這樣就可以減少實際生產的費用，提高生產的效率。

另外，如果對于形面的光潔度要求非常高，則在精加工時留余量0.02mm，進行光整加工處理。下面以門板的拉延模具的凸模的粗加工為例來說明曲面的數控加工仿真。

4 總結

借助計算機技術，采用虛擬制造技術，能大大提高設計的效率，降低傳統模具的周期長，花費大等缺點。本文介紹了虛擬制造技術的特點和發展現狀，指出了虛擬制造技術在汽車覆蓋件生產中應用方法和步驟，并以汽車車門的拉延模具為例，運用UG進行了汽車車門及其凹凸模具的虛擬制造過程。本文的研究對于汽車覆蓋件的虛擬生產具有借鑒意義。

參考文獻

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