汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)

張?chǎng)? 寧翔

摘要：汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于縮短整車研發(fā)周期有著很大幫助。本文從闡述汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存問(wèn)題入手，對(duì)于汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件；模具工藝前期；流程；優(yōu)化設(shè)計(jì)

汽車覆蓋件通常是指構(gòu)成汽車車身或者是駕駛室的覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的異形體表面和內(nèi)部的汽車零件。其與一般的沖壓件相比材料更薄，并且設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜，因此屬于汽車車身的重要組成部分。

一、汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存問(wèn)題

汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存諸多問(wèn)題，以下從集成度有待提升、協(xié)同設(shè)計(jì)水平較低、工藝軟件缺乏優(yōu)勢(shì)等方面出發(fā)，對(duì)于汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存的問(wèn)題進(jìn)行了分析。

（一）集成度有待提升

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的集成度還有待提升。眾所周知零件的特性多表現(xiàn)為凸模、凹模壓邊圈和拉深筋等特點(diǎn)。隨著近年來(lái)我國(guó)汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，在這一過(guò)程中板料成形的數(shù)字化模擬實(shí)際上已經(jīng)成為了汽車工業(yè)中最為有力的工具之一。并且我國(guó)許多大型的汽車企業(yè)和供應(yīng)商都已經(jīng)開(kāi)始更加廣泛的將這一技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期中，從而能夠在此基礎(chǔ)上更好的加速和改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。其次，在許多汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中的成形模擬還可以用于檢查零件的幾何模型從而預(yù)測(cè)板料的開(kāi)裂、起皺、回彈等缺陷，優(yōu)化工藝參數(shù)，最終能夠在此基礎(chǔ)上提高零件的成形工藝性。但是因?yàn)槠浔旧淼拈_(kāi)發(fā)周期仍然較長(zhǎng)，因此未能從根本上發(fā)揮出其本來(lái)應(yīng)當(dāng)有的優(yōu)勢(shì)。

（二）協(xié)同設(shè)計(jì)水平較低

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的協(xié)同設(shè)計(jì)，現(xiàn)在依舊處在較低水平。通常來(lái)說(shuō)并行工程概念的提出主要在于解決協(xié)同設(shè)計(jì)水平較低的問(wèn)題。這一概念的主要目標(biāo)在于針對(duì)汽車產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，并且這一概念強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段考慮制造因素的同時(shí)通過(guò)利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)等工具來(lái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)從而能夠達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的目的。但是在這一過(guò)程中需要注意的是，因?yàn)樯鲜鱿冗M(jìn)概念的實(shí)現(xiàn)缺乏具體的技術(shù)支持，從而導(dǎo)致了大多數(shù)CAE軟件主要只集中在有限元模擬，而在分析中放棄了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，僅僅是提供一些與其他CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)文件交換的接口，卻沒(méi)有具體的轉(zhuǎn)換融合機(jī)制，最終導(dǎo)致了雖然CAD軟件的造型功能和有限元分析的技術(shù)比較先進(jìn)，卻依舊沒(méi)有完全的實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)或DFM。

（三）工藝軟件缺乏優(yōu)勢(shì)

汽車覆蓋件模具工藝前期流程中的工藝軟件缺乏足夠的優(yōu)勢(shì)。一般而言為了能夠進(jìn)一步的加快覆蓋件模具設(shè)計(jì)許多汽車設(shè)計(jì)人員都選擇將CAD和CAE集成起來(lái)，從而能夠在此基礎(chǔ)上發(fā)揮出其各自的優(yōu)勢(shì)。但是在這一過(guò)程中需要注意的是，以往很多企業(yè)使用的板料成形分析軟件中并沒(méi)有將必要的CAD設(shè)計(jì)和CAE分析進(jìn)行集成，因此導(dǎo)致了在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)都沒(méi)法在生產(chǎn)工藝上起到良好的效果，失去了設(shè)計(jì)時(shí)最大的優(yōu)勢(shì)。

二、汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，以下從做好回彈模擬計(jì)算、明確網(wǎng)格粗分細(xì)化、合理選擇設(shè)計(jì)軟件等方面出發(fā)，對(duì)于汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

（一）做好回彈模擬計(jì)算

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計(jì)的第一步是做好回彈模擬計(jì)算。設(shè)計(jì)人員在做好回彈模擬計(jì)算的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)清晰的認(rèn)識(shí)到材料的流動(dòng)主要取決于板料自身的形狀，并且因?yàn)檫@個(gè)階段的節(jié)點(diǎn)切向和法向的平移是強(qiáng)烈耦合的，因此這代表著解耦算法不再適合計(jì)算回彈。其次，技術(shù)人員在做好回彈模擬計(jì)算的過(guò)程中為了能夠維持計(jì)算的高效率則會(huì)在計(jì)算回彈之前來(lái)使用解耦算法。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員在做好回彈模擬計(jì)算的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)在計(jì)算回彈時(shí)通過(guò)殼單元厚向分布來(lái)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，這種計(jì)算方法效率很高，并且能夠在適用于拉延和脹形計(jì)算的同時(shí)更好的適應(yīng)二維彎曲零件計(jì)算。

（二）明確網(wǎng)格粗分細(xì)化

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于明確的粗分細(xì)化。工作人員在明確網(wǎng)格粗分細(xì)化的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在整個(gè)求解過(guò)程中實(shí)際上需要處理大量的數(shù)據(jù)。其次，工作人員在明確網(wǎng)格粗分細(xì)化的過(guò)程中為了保證足夠的計(jì)算精度，則通常選擇將其計(jì)算時(shí)間增加，復(fù)雜性增大。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員在明確網(wǎng)格粗分細(xì)化的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)在計(jì)算的初始階段讓系統(tǒng)自動(dòng)地生成數(shù)量不多的基本單元，從而能夠在隨后的計(jì)算中自動(dòng)的合并成大單元，最終可以得到正確的描述模具的復(fù)雜型面。

（三）合理選擇設(shè)計(jì)軟件

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計(jì)需要著眼于合理的選擇設(shè)計(jì)軟件。工作人員在合理選擇設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)使用諸如刪除和填充等常用的曲面修改手段，從而能夠在此基礎(chǔ)上對(duì)于板坯料片自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分和粗化。其次，工作人員在合理選擇設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)利用它的修邊模塊和優(yōu)化模塊對(duì)模具型面及工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。與此同時(shí)，工作人員在合理選擇設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)在計(jì)算進(jìn)行中實(shí)時(shí)利用圖形顯示，觀察已得到的中間結(jié)果，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)于各種物理量分布進(jìn)行檢查，就可以根據(jù)用戶的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備情況進(jìn)行實(shí)際確定，也可以根據(jù)最小拉伸深度，選擇性能不同的板材，故具有很強(qiáng)的靈活性。

三、結(jié)束語(yǔ)

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以通過(guò)模擬軟件進(jìn)行拉深工藝分析，從而能夠在此基礎(chǔ)上達(dá)到優(yōu)化成形工藝的目的，最終能夠?yàn)槠嚬に囋O(shè)計(jì)水平的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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