淺談汽車沖壓件工藝的計(jì)算機(jī)輔助作用

劉旭+楊雨時(shí)

摘 要：文章根據(jù)作者在沖壓工藝工作方面的經(jīng)驗(yàn)，主要論述計(jì)算機(jī)作為輔助工具在沖壓工藝設(shè)計(jì)中的作用，如何用計(jì)算機(jī)更真實(shí)的實(shí)現(xiàn)工藝思想，以及計(jì)算機(jī)在工藝造型、料片展開(kāi)、回彈補(bǔ)償?shù)确矫娴膽?yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；造型；回彈

中圖分類號(hào)：TG386 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）35-0077-02

前言

目前我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，汽車質(zhì)量也不斷的受到消費(fèi)者重視，而沖壓件的質(zhì)量也直接影響整車質(zhì)量，汽車制造商也將對(duì)沖壓件的生產(chǎn)質(zhì)量變得極其重視，因此汽車沖壓件模具與汽車行業(yè)也越來(lái)越密不可分。在時(shí)代對(duì)汽車需求的前提下，模具行業(yè)也如雨后春筍大量涌現(xiàn)，但是大部分企業(yè)還是處于半手工半機(jī)械狀態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足汽車行業(yè)的需要，模具行業(yè)要發(fā)展要生存就必須走高新科技這條路——模具CAD/CAM/CAE就應(yīng)運(yùn)而生。

1 傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助分析對(duì)比

傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)是一種純粹的手工和腦力的勞動(dòng)，不僅人工運(yùn)算量大、工作繁瑣、更改過(guò)程中還容易出錯(cuò)，而且沖壓件的質(zhì)量不僅取決于技術(shù)人員的模具開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累水平，后期還需要模具在調(diào)試過(guò)程中不斷修改，即使生產(chǎn)出符合質(zhì)量的沖壓件，模具的壽命也會(huì)大大的降低。對(duì)于一個(gè)公司來(lái)說(shuō)如果相同的沖壓件由不同的人去設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，其結(jié)果也可能不一樣，存在了多樣性。甚至為了保證制件質(zhì)量，增加模具的工序，將給組織生產(chǎn)造成許多不便和生產(chǎn)費(fèi)用的浪費(fèi)。而對(duì)于模具設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的累積又將是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。

計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程分析，不僅可以提高工藝生成速度，縮短生產(chǎn)和調(diào)試周期，使廣大工藝人員從繁瑣和重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，而且可以降低編制人員技能水平。通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬展開(kāi)，到后期成型回彈都有一定的計(jì)算和模擬，模具工序減少，提高生產(chǎn)效率和人員配比，以及沖壓件的合格率。

2 計(jì)算機(jī)在工藝造型、料片展開(kāi)、回彈補(bǔ)償方面的應(yīng)用

隨著全球模具設(shè)計(jì)與分析軟件的開(kāi)發(fā)與優(yōu)化（UG、CATIA、dynaform、Autoform等），工藝人員使用軟件建模的能力也相應(yīng)的提高與熟練，能夠構(gòu)建任意自由曲面。其中主要用來(lái)構(gòu)造工藝造型的曲面方法有：掃描面、網(wǎng)格面、直紋面、曲線面、延伸面、偏置面、橋接面、二次曲面等。現(xiàn)舉例說(shuō)明一個(gè)典型拉延型的工藝造型的構(gòu)建方法。

2.1 典型的拉延型

典型的拉延型包括拉延面、拉延斜面、拉延圓角、產(chǎn)品延伸面和拉延筋（如圖1）。

（1）拉延面

拉延面通過(guò)引導(dǎo)線和一個(gè)輪廓線進(jìn)行掃描生成（如圖2）。

（2）拉延斜面

拉延斜面可以通過(guò)掃描面里的兩條引導(dǎo)線與相連的直線通過(guò)掃描生成（如圖3）。

（3）拉延圓角

拉延圓角一般采用橋接面（如圖4）或曲面倒圓（如圖5）

在實(shí)際操作中曲面倒圓經(jīng)常被采用，但是橋接面更利于制件的拉延。

（4）產(chǎn)品延伸面和拉延筋

計(jì)算機(jī)輔助軟件中直接就有這樣的命令，通過(guò)片體邊緣或是在曲面上的直線命令直接生成，拿拉延筋為例，通過(guò)一條圓形筋輪廓延一條直線生成拉延筋（如圖6）。

2.2 料片展開(kāi)

傳統(tǒng)的展開(kāi)方法一般都是通過(guò)測(cè)量數(shù)模進(jìn)行計(jì)算，而使用計(jì)算機(jī)運(yùn)算可以直接得到想要展開(kāi)的形狀和尺寸。

通過(guò)軟件上的展開(kāi)命令，選中要展開(kāi)的沖壓件，根據(jù)命令要求設(shè)置料厚和固定曲面，劃分網(wǎng)格后計(jì)算生成所需要片體（如圖7），薄料不需要考慮提取沖壓件的內(nèi)外表面，厚料可以提取中性層來(lái)進(jìn)行料片展開(kāi)運(yùn)算。

2.3 回彈補(bǔ)償

在沖壓件成形過(guò)程中，沖壓件的回彈在模具設(shè)計(jì)中必須要考慮，否則沖壓件與數(shù)模實(shí)際要求存在一定的角度，影響制件在總車上的裝配。回彈出現(xiàn)的原因有整體卸載回彈、切邊回彈和局部卸載回彈。而且如果模具已經(jīng)裝配完成，再進(jìn)行修復(fù)，將非常的繁瑣，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)能夠?qū)⒒貜椓垦a(bǔ)償?shù)侥＞呱希瑢橐院竽＞唛_(kāi)發(fā)節(jié)省時(shí)間和降低維修成本。下面用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)V型件回彈做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比：

從圖8（未回彈的夾角和圓角）和圖9（回彈后的夾角和圓角）對(duì)比圖中可以清楚的看到夾角和圓角的回彈變化對(duì)比數(shù)值，然后將數(shù)值補(bǔ)償?shù)侥＞咧校@樣生產(chǎn)出來(lái)的沖壓件將符合產(chǎn)品要求，縮短了模具調(diào)試周期。

隨著模具CAD/CAM/CAE領(lǐng)域的不斷發(fā)展，各種成型工藝仿真模擬軟件的不斷進(jìn)步，冷沖壓工藝也將不斷提高完善，隨之而來(lái)的是模具在制造成本、質(zhì)量、周期上的根本革命。我國(guó)模具行業(yè)已經(jīng)逐漸規(guī)模化，并向著世界范圍發(fā)展，希望發(fā)展越來(lái)越好，成為我國(guó)汽車工業(yè)的堅(jiān)強(qiáng)后盾。

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