國內汽車模具生產技術發展趨勢

2016-08-08 by:CAE仿真在線來源:互聯網

汽車模具設計制造的核心技術是沖壓工藝技術。沖壓工藝技術包括工序設計、成型面設計、刃口設計等等所有涉及產品成型部分的技術。因此,沖壓技術水平決定了模具的設計制造水平。

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

一、CAE軟件的成熟與應用

以有限元模擬分析軟件為代表的CAE技術在國際上的應用已有近30年的歷史。近10年來,塑性變形理論在板料成型技術中的應用取得了很大的進步,使CAE技術在汽車模具制造中的應用變得成熟,將CAE應用于沖壓工藝設計,可使試模減少50%以上。目前,CAE技術已成為國外大型汽車和模具企業必不可少的工具。CAE的廣泛應用,應歸功于CAE商業軟件的大力發展,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和實用。目前,國內一流的汽車模具公司都應用了CAE軟件,并以Autoform軟件的應用居多。天津汽車模具有限公司通過2年的努力。CAE應用率已經達到了100%,明顯地縮短了模具調試周期。

二、輔助沖壓工藝設計

傳統CAE軟件中能做成型性分析,且需要專業人員做大量的前處理,如果分析結果不滿意,還需從頭再來。由于傳統的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技術長期游離于生產過程以外。如今CAE軟件已發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試經驗就可方便地使用它。

三、實體設計應用

當前國內汽車模具具企業已將二維CAD廣泛應用于結構設計中,部分企業將三維實體設計應用于部分模具的設計中,只有極少數企業能夠做到100%的實體設計。應該說實體設計取代二維CAD是發展的必然趨勢。

實體設計最大的優點是設計過程非常直觀,能對結構進行詳細真實的描述,確保設計的合理性,在模具靜態和動態干涉檢查、模具強度分析等方面具有明顯的優勢。特別是在當前經驗豐富的設計人員大量短缺的情況下,新從事模具設計的人員從實體設計入門,可經過短期培訓,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、模具加工技術的發展就是數控加工技術的發展

數控加工由單純型面加工發展到全面數控加工;由模具加工發燕尾服到實型數控加工;由低速加工發展到高速高精度加工;由以人工操作按圖加工發展到無圖、少人或無人化加工。當前重點發展的加工技術主要包括:
高速高精度加工;鑲塊鑄件化與高效加工;全數控化加工;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普遍采用,國內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控編程技術。我們應重視并研究數控編程技術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,當曲面變化非常大時,不管設定的F值多大,實際平均走刀速度都會非常低。而且如果F值設置過大,會出現過切和抹角現象,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,目前發展的重點就是鑲塊的鑄件化和通過合理設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24小時的連續生產。在目前勞動保護條件越來越高、節假日越來越多的情況下,少人和無人化加工技術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提出的理想和口號,它集中地代表了模具制造技術的發展方向;通過CAD技術的提高而實現全數字化制造和少人無人化加工;通過CAM技術的提高而實現裝配、研合、推磨等鉗工作業的高效;通過CAE技術的提高而實現模具調試一次成功。汽車模具制造技術依*計算機等高新技術的應用已發展到一個新階段。

當前應該重視和發展的技術因企業不同而不同,但總結起來無外乎是沖壓工藝、結構設計和制造技術等三個方面,其所對應的就是CAD/CAM/CAE技術的提高。在汽車模具制造行業,計算機應用技術和數控加工技術正越來越顯示出其核心技術的作用。

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