基于UG NX6.0的某皮卡車型側圍外板修沖整形復合設計

文/王震,陳世濤,徐肖·安徽江淮汽車股份有限公司技術中心

基于UG NX6.0的某皮卡車型側圍外板修沖整形復合設計

文/王震,陳世濤,徐肖·安徽江淮汽車股份有限公司技術中心

本文基于UG NX6.0的裝配建模功能，對某SUV側圍修邊整形復合模具的設計進行了論述。模具設計包含工作部分的設計與模具模座的設計，在設計過程中需要考慮的因素有很多。例如:工作部分的強度，沖壓件生產的聯線需求，自動化生產廢料排出等等。另外利用UG的參數化設計還能使設計過程大大簡化，提高生產效率。

汽車外覆蓋件與其他沖壓件相比具有材料薄,形狀復雜,且多為立體曲面, 表面質量高等特點,外板覆蓋件的好壞將直接影響整車的外觀和質量。

側圍外板是車身核心外覆蓋件，側圍反映整輛車的整體造型，具有承載其余零部件的作用，在整車開發過程中，絕大部分的開發是圍繞側圍展開的。我公司選擇側圍模具自主設計的原因有以下幾點：其一是模具開發周期在眾周期中最長，影響整車開發周期，因此我們選擇了自主設計，讓開發的主動權掌握在我們手中；其二是模具設計技術難度高，模具包含大量的斜楔裝置，自動化裝置；其三是技術保密程度最高，側圍自主設計整個零件的數模僅在本公司內部進行流轉，防止商業機密外泄。

UG軟件是一個集成化的CAD/CAE/CAM系統軟件，它為工程設計人員提供了非常強大的應用工具。這些工具可以對產品進行設計、工程分析、繪制工程圖、編制數控程序等。

DL圖預處理過程

DL信息的獲取

DL圖即Die Layout圖，反映了模具的工序內容，是模具設計的重要依據。在設計側圍修邊沖孔復合模具之前要讀懂DL圖內容。包括修邊線位置、整形線位置、斜楔位置，有無其他特殊要求。圖1為某車型側圍外板第二序工藝內容。

DL圖預處理過程

工藝數模處理包括以下幾個步驟：縫合模面,采用UG默認的0.0254公差進行縫合，以確保模具圖紙與模具的符合性。采取0.0254的公差縫合修邊線，在每段修邊線范圍內通過光順曲線來把每條曲線的控制點數量控制在100個以內。并在保存好相對坐標的前提下將處理好的DL圖原點移動至絕對坐標系下面。圖2所示為DL圖處理參數設計。

圖1 側圍外板DL圖

圖2 DL圖處理參數設計

圖3 鑲塊設計以及參數設計

三維模具結構設計

鑲塊設計

鑲塊在設計中要考慮以下三點：

⑴項目總體要求，在不同的項目當中由于產品的生命周期不盡相同，導致鑲塊的結構式樣不同；

⑵鑲塊鑄造，加工的需求：鑲塊鑄造要求鑲塊設計要符合鑄造工藝性，加工要保證加工刀具可以加工到每個加工面；

⑶一個整車項目，在整個周期中設變的次數是很頻繁的，修邊線常常改動，在設計過程中往往會留有余量。

基于以上三點考慮，利用UG中的鑲塊制作工具來進行鑲塊設計，此種帶參數鑲塊設計的方法可以克服以上三點中的所有問題。一個鑲塊的形狀控制有以下幾點：刃口形狀，規格式樣，安裝平面。有了以上幾點，可以任意制作鑲塊，較原有周期相比，可以節約時間一半以上。

“WAVE幾何鏈接器”是一款用于新組建與裝配中的其他組件建立幾何關聯性的工具。其他組件中的對象鏈接到工作部件后，是以特征的形式存在的。利用“WAVE幾何鏈接器”可引用其他部件中的幾何對象到當前工作部件中，再利用這些幾何對象生成幾何體。這樣既提高了設計效率，又保證了部件之間的關聯性，便于參數化設計。圖3為鑲塊設計以及參數設計。有了參數化設計，如果發生數據變更或者優化，只需要更改圖3中的參數，即可完成調整，而不用再對實體進行操作，從而節約了時間。

斜楔設計

根據沖壓標準以及現場實際的情況，沖壓修邊角度往往在正負15°以內，否則就會產生毛刺，或者出現刃口容易破損等質量問題。這樣在設計過程中，就需要利用斜楔，來進行有角度的修邊。側圍修邊整形模具采用了3處非標斜楔,如圖4所示。

圖4 斜楔設計

對于斜楔設計要保證斜楔受力的穩定性，其要點有下面幾點：下導滑面要投影在上導滑面以內，以平衡下導滑面產生的旋轉扭力。鑲塊安裝面中修邊刀塊受力線要投影在上導滑面上，用以保證斜楔的穩定性。圖5為CAM2自制斜楔結構示意圖。

圖5 CAM2自制斜楔結構示意圖

工作原理：模具工作時，側沖機構隨上模座下行，直到V形導板與驅動導板接觸，在驅動導板作用下，整個斜楔機構沿滑動導板與上模座產生側向位移。綜合運動為側修機構沿驅動導板運動，最終由修邊刀塊實現修邊。修邊完成后上模抬起，氮氣彈簧推動側修機構產生側向位移，直到復位完成，準備下一次修邊。

此處的注意事項：因三處側修機構相互交錯工作，此時的非標斜楔要采用合理的措施來與其他斜楔避讓開，保證正側和反側交刀都能正常的完成。

本體設計

模具本體的設計充分考慮送料高度，自動化線的廢料排出，以及鑄件本身的鑄造工藝性。為了保證本體結構的強度，以及提高設計的準確性，在設計過程中利用大量的參數化設計。例如為了保證廢料刀的強度，需要在廢料刀下面設置立筋，利用UG的鏈接功能鏈接廢料刀的底平面，再通過底平面來制作立筋，這樣后期出現設變，只要替換廢料刀修邊線，模具加強筋就會保證同步移動，從而大大節約了修改設變的時間。圖6為本體設計過程以及利用參數來控制設計圖。

圖6 本體設計過程以及利用參數來控制設計

依據參數化設計的原理，可以設計出拉延類本體、修沖類本體、翻邊類本體，以及斜楔的模板，如此設計效率將會大大提高，出錯率也會大大降低。這也是通用化、系列化、標準化、模塊化的一個體現。

設計驗證

斷面驗證

斷面驗證主要是截取模具的每個斷面并對模具的活動部件、鑄造工藝性、加工工藝性進行審查。主要審查采取自查與互查的方法，形成一系列的斷面檢查清單，以備后續人員使用。

加工刀具驗證

根據現場的加工設備制作了加工刀具的數模，以及刀具路徑，用以檢查刀具是否干涉，加工面是否到位等情況。圖7所示為刀具加工檢查過程。

圖7 刀具加工檢查過程

生產驗證

生產驗證主要是對生產線自動化要求進行驗證，本次側圍模具設計要求廢料必須排出到模具外側。本次設計利用了UG的仿真功能對排廢料進行了驗證。另外生產驗證還需要對機械手進行干涉曲線的驗證、行車起吊安全性驗證、機床臺面校核、轉運平板車校核、模具清洗間校核等等一系列工作。圖8為廢料排出驗證。

行程驗證

保證沖孔完成后，斜楔回程時壓料芯可以取出，圖9所示為斜楔與壓料芯的工作行程圖。為保證斜楔回程，沖頭能完全退出壓料芯，需要做沖頭的回退驗證處理。當壓料芯即將離開下模型面時，沖頭已經完全退出，即保證了壓料芯的安全取出。

圖8 廢料排出驗證

圖9 斜楔與壓料芯的工作行程圖

結束語

本文論述了基于UG NX6.0的某側圍修邊整形模具的設計過程與方法，其具有參數化設計以及三維模擬功能，給設計過程帶來了很強的方便性，這是一種未來設計的趨勢。主機廠掌握側圍等關鍵零件的自主設計方法，可以有效的提高自己的技術能力以及研發水平。同時對整車開發也能起到推動作用，譬如對整車家族譜系可以實現通用化，標準化，系列化，模塊化。

王震，工程師，主要從事汽車覆蓋件的沖壓成形工藝、模具開發及生產調試工作，主要研究方向為汽車外覆蓋件及高強鋼零件沖壓工藝及模具設計，獲安徽省科技研究成果1項，3項發明專利。