汽車沖壓模具數字化開發及應用

許欣

摘 要：交通的便捷令人們對汽車的需求持續增加，而汽車安全則成為人們愈來愈關心的話題。汽車沖壓模具作為汽車生產開發上市前的重要環節工具，也需要不斷地更新與創造，結合數字化的汽車沖壓模具無疑使汽車生產檢測環節更加精確，提升了汽車的安全性能與質量。本文將就汽車沖壓模具數字化開發及應用的事項進行總結與分析。

關鍵詞：汽車沖壓模具；數字化開發；技術流程

前言：汽車沖壓模具是汽車車身一項不可缺少的零部件，隨著汽車產品不斷的更新換代，汽車沖壓模具也在不斷的改變自身結構以適應新型汽車的變化。而現在化技術的發展為汽車沖壓模具的貼合性帶來了更大的提高，結合數字化技術可以在繪制汽車沖壓模具的過程中使數據更加精確，提升汽車品質，拓展汽車市場，增加銷售量，提升企業的經濟效益。縮短我國模具市場與外國的差異，加大國際市場占有比例。

1.汽車沖壓模具

汽車沖壓模具是汽車行業中一個十分重要的工藝裝備。隨著汽車行業的飛速發展，產品更新換代的不斷加快，汽車沖壓模具的設計就越來越需要一種區別于全靠經驗、反復試錯的傳統設計的新方法，來保證汽車沖壓件的質量，縮短產品的開發周期。模具型面的曲面擬合應該把整個型面特征完整而充分地表達出來。對于復雜的汽車沖壓模具，僅使用一張曲面無法表達出所有的特征，需要分別對模具型面上每一個幾何特征進行擬合，而后再把擬合得到的所有特征曲面通過求交、裁剪、縫合和混合等方式拼接成一張過渡光滑、精度符合要求的曲面。

2.汽車沖壓模具數字化開發

汽車沖壓模具數字化開發技術是一種新方法，它通過分析汽車沖壓件產品在生產過程中常會出現的拉裂和起皺兩個成形缺陷產生的機理，根據數字化開發的理論背景知識，為數字化開發技術的應用打下了理論基礎。由汽車沖壓模具數字化開發能夠建立起模具數字化數據庫，可直接利用CAD/CAM/CAPP/CAE等多種計算機輔助技術，實現模具的高精度修復、標準化成批生產及新模具開發等功能，既節省大筆生產制造費用，又能節約模具備件的準備、減少庫存，還可以極大提升進口模具的國產化進程，對汽車制造企業有重要意義。用于工程分析（CAE）或汽車沖壓模具三維測量中不可避免地會引入數據誤差，尤其是尖銳邊和特征邊界附近的測量數據。測量數據中的壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面，所以應對原始測量數據進行預處理，主要包括噪聲點去除、數據點精簡、數據光順等步驟。

2.1汽車沖壓模具數字化開發重點

在汽車沖壓模具數字化開發的過程中，有以下幾項重點。第一，沖壓是車身的基本組成部分，其質量優劣對整車性能的影響十分明顯。而拉延工藝的好壞又直接影響到整個沖壓的質量。利用數字化設計技術可以方便的實現拉延工序數模的制作以及修改。第二，針對數字化分析中常出現的問題，通常可以依次采取以下方式進行設計修改：沖壓工藝設計、工藝補充面、拉延筋、材料、產品設計變更。第三，零件不同，數字化分析的著眼點和數字化設計難易程度也不同：外板件要求材料完全脹形變形以滿足剛度要求，而不產生破裂、滑移，但各工序的模具設計較簡單；內板件對次應變要求不嚴格，但工序模具設計較復雜。第四，數字化分析與設計技術之間相輔相成。分析結果指導設計工藝修改，甚至是產品設計變更；數字化設計好壞取決于分析能否達到要求，最終決定了模具設計的好壞。

2.2汽車沖壓模具數字化開發注意事項

由于光學測量儀由于其自身的特性，測量過程中易受外界光線的干擾而產生毛刺點、跳點；測量儀器在拍攝過程中由于鏡頭、支架的抖動等因素會產生干擾點；測量實施時由于周圍物體的影響會產生不屬于被測物體上的數據點。以上得到的異常數據點稱為噪聲點（Noise）。噪聲點的存在會干擾后續的曲面重構，同時大量噪聲點的存在也影響到后續處理的效率，因而必須予以去除。為使經擬合得到的曲線或曲面具有良好的品質，對數據點進行光順處理很有必要。光順處理實際上是在誤差范圍內按某一準則對數據點進行調整，由用戶根據實際使用要求確定誤差。如果對精度要求較高，則允許的誤差小一些；如果對光順要求不高，則可將誤差放大一些。常用數據點的光順方法有曲率法、回彈法、最小二乘法、能量法、基樣條法、磨光法等，各種光順方法的主要區別在于不同的目標函數以及每次調整型值點的數量。

3.汽車沖壓模具數字化應用

盡管非接觸式三維測量系統能得到非常密集的點云，但并不是所有的數據點都能用于曲線、曲面重構。過多的數據點會導致計算機運行、存儲和操作的低效率，生成曲線、曲面模型需要消耗更長的時間，對硬件和軟件的要求也更高。同時，過于密集的點云會直接影響重構所得曲線及曲面的光順性，而光順是對汽車沖壓產品的主要要求之一。為避免上述問題，就需要刪除部分測量數據，即對數據點云進行精簡處理。常用的數據點云精簡方法有Martin等提出的均勻方格法，廣泛用于圖像處理；Chen等提出的減少三角網格數目從而刪除部分數據點的方法，該方法需首先生成STL模型，適用于排列規則的測量數據；均勻法、曲率法等也常常用于大量數據點云的精簡處理。

4.結語：結合汽車典型的沖壓件---行李箱外板和頂蓋加強框，進行先進、可靠的數字化開發技術應用，推進汽車質量檢測與試驗檢測的強度，對汽車生產行業的發展具有重大意義。以此來提升生產效率，加工地生產成本。但數字化技術的應用與結合還需要更進一步的研究開發和完善，才能更好的推廣與發展。

參考文獻：

[1]萬軍.汽車沖壓模具數字化開發技術研究與應用[J].機床與液壓.2010（12）

[2]靳春梅，樊靈.CAE模擬分析在汽車數字化開發中的應用及展望[J].上海汽車2008（12）.