國內(nèi)汽車模具生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢

2016-08-08 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

汽車模具設(shè)計制造的核心技術(shù)是沖壓工藝技術(shù)。沖壓工藝技術(shù)包括工序設(shè)計、成型面設(shè)計、刃口設(shè)計等等所有涉及產(chǎn)品成型部分的技術(shù)。因此,沖壓技術(shù)水平?jīng)Q定了模具的設(shè)計制造水平。

目前國內(nèi)模具制造水平同國際先進水平的最大差距就體現(xiàn)在沖壓工藝水平的差距上。以往我們的沖壓工藝技術(shù)主要依賴人的經(jīng)驗,隨著國內(nèi)高品質(zhì)的車身生產(chǎn)周期變短,靠過去的經(jīng)驗來完成沖壓工藝已不可能。

一、CAE軟件的成熟與應(yīng)用

以有限元模擬分析軟件為代表的CAE技術(shù)在國際上的應(yīng)用已有近30年的歷史。近10年來,塑性變形理論在板料成型技術(shù)中的應(yīng)用取得了很大的進步,使CAE技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用變得成熟,將CAE應(yīng)用于沖壓工藝設(shè)計,可使試模減少50%以上。目前,CAE技術(shù)已成為國外大型汽車和模具企業(yè)必不可少的工具。CAE的廣泛應(yīng)用,應(yīng)歸功于CAE商業(yè)軟件的大力發(fā)展,其中代表性軟件有:美國LawrenceLivemore國家材料實驗室的LS-DYNA3D軟件;法國ESI 公司的PAM-STAMP軟件;法國DYNAMICSOFTWARE公司的OPTRIS軟件;美國ETA公司的Dynaform軟件;瑞士 Autoform公司的Autoform軟件。

這些軟件各有所長,對板料成型分析都非常專業(yè)和實用。目前,國內(nèi)一流的汽車模具公司都應(yīng)用了CAE軟件,并以Autoform軟件的應(yīng)用居多。天津汽車模具有限公司通過2年的努力。CAE應(yīng)用率已經(jīng)達到了100%,明顯地縮短了模具調(diào)試周期。

二、輔助沖壓工藝設(shè)計

傳統(tǒng)CAE軟件中能做成型性分析,且需要專業(yè)人員做大量的前處理,如果分析結(jié)果不滿意,還需從頭再來。由于傳統(tǒng)的CAE軟件只是一種驗證的手段,主要用于方案的比較,不能用于工藝的輔助,從而造成CAE技術(shù)長期游離于生產(chǎn)過程以外。如今CAE軟件已發(fā)展成不僅能做單純的成型分析,且能參與沖壓工藝的全過程。我們稱之為計算機輔助沖壓工藝。

目前,CAE軟件已成為模具設(shè)計流程中必不可少的一部分。它高度面向最終用戶,操作者既不需要很深的CAE知識,也不需要過多的實際調(diào)試經(jīng)驗就可方便地使用它。

三、實體設(shè)計應(yīng)用

當(dāng)前國內(nèi)汽車模具具企業(yè)已將二維CAD廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中,部分企業(yè)將三維實體設(shè)計應(yīng)用于部分模具的設(shè)計中,只有極少數(shù)企業(yè)能夠做到100%的實體設(shè)計。應(yīng)該說實體設(shè)計取代二維CAD是發(fā)展的必然趨勢。

實體設(shè)計最大的優(yōu)點是設(shè)計過程非常直觀,能對結(jié)構(gòu)進行詳細真實的描述,確保設(shè)計的合理性,在模具靜態(tài)和動態(tài)干涉檢查、模具強度分析等方面具有明顯的優(yōu) 勢。特別是在當(dāng)前經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員大量短缺的情況下,新從事模具設(shè)計的人員從實體設(shè)計入門,可經(jīng)過短期培訓(xùn),3、4個月以后就可以在別人的指點下較好地完成模具實體設(shè)計。過去一個生手達到同樣水平,至少要1—2年的時間。

四、模具加工技術(shù)的發(fā)展就是數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展

數(shù)控加工由單純型面加工發(fā)展到全面數(shù)控加工;由模具加工發(fā)燕尾服到實型數(shù)控加工;由低速加工發(fā)展到高速高精度加工;由以人工操作按圖加工發(fā)展到無圖、少人或無人化加工。當(dāng)前重點發(fā)展的加工技術(shù)主要包括:
高速高精度加工;鑲塊鑄件化與高效加工;全數(shù)控化加工;少人無人化加工;鉗工制造的只裝不配少修。

(一)高速高精度加工

目前高速高精度加工已被國際先進企業(yè)普遍采用,國內(nèi)也正在逐步普及并走向成熟。高速加工的目的,不單純是了提高加工效率,更重要的是通過高速實現(xiàn)小步距、低殘留的高精度加工。

高速高精度加工編程曲面的實際加工速度和精度的高低,除了由機床的性能決定以外,在一定條件下,更取決于加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)。我們應(yīng)重視并研究數(shù)控編程技術(shù)對加工精度和效率的影響。例如:刀具即時進給速度和刀具軌跡的曲率半徑直接相關(guān),當(dāng)曲面變化非常大時,不管設(shè)定的F值多大,實際平均走刀速度都會非常低。而且如果F值設(shè)置過大,會出現(xiàn)過切和抹角現(xiàn)象,嚴重降低型面精度。

高速高精度加工的NC編程比普通加工麻煩得多,只有投入大量的編程工時和編程人員才有可能完成編程工作,但這種投入會因為加工效率和精度的提高而得到成倍的回報。

(二)鑲塊鑄件化與高效加工

鑲塊的加工在模具總的加工量中占很大比重,有效降低這部分工時意義很大。最好的加工辦法是少切削和無切削,目前發(fā)展的重點就是鑲塊的鑄件化和通過合理設(shè)計來最大程度地減少加工面。

(三)少人無人化加工

隨著模具加工的程序化、機床加工的中心化,少人和無人化加工是一種必然的發(fā)展趨勢。無人化加可以最大程度地降低人工成本和人為錯誤,并能實現(xiàn)24小時的連續(xù)生產(chǎn)。在目前勞動保護條件越來越高、節(jié)假日越來越多的情況下,少人和無人化加工技術(shù)成為一種天然的選擇。

(四)鉗工制造的只裝不配少修

提高機械加工水平的一個主要目的和重要表現(xiàn)就是做到鉗工制造的只裝不配少修。消滅鉗工是國外一些模具企業(yè)提出的理想和口號,它集中地代表了模具制造技術(shù)的發(fā)展方向;通過CAD技術(shù)的提高而實現(xiàn)全數(shù)字化制造和少人無人化加工;通過CAM技術(shù)的提高而實現(xiàn)裝配、研合、推磨等鉗工作業(yè)的高效;通過CAE技術(shù) 的提高而實現(xiàn)模具調(diào)試一次成功。汽車模具制造技術(shù)依*計算機等高新技術(shù)的應(yīng)用已發(fā)展到一個新階段。

當(dāng)前應(yīng)該重視和發(fā)展的技術(shù)因企業(yè)不同而不同,但總結(jié)起來無外乎是沖壓工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)等三個方面,其所對應(yīng)的就是CAD/CAM/CAE技術(shù)的提高。在汽車模具制造行業(yè),計算機應(yīng)用技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)正越來越顯示出其核心技術(shù)的作用。

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