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国内汽车模具生产技术发展趋势

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摘要:国内汽车模具生产技术发展趋势

汽车模具设计制造的核心技术是冲压工艺技术。冲压工艺技术包括工序设计、成型面设计、刃口设计等等所有涉及产品成型部分的技术。因此,冲压技术水平决定了模具的设计制造水平。

目前国内模具制造水平同国际先进水平的最大差距就体现在冲压工艺水平的差距上。以往我们的冲压工艺技术主要依赖人的经验,随着国内高品质的车身生产周期变短,靠过去的经验来完成冲压工艺已不可能。

一、CAE软件的成熟与应用

以有限元模拟分析软件为代表的CAE技术在国际上的应用已有近30年的历史。近10年来,塑性变形理论在板料成型技术中的应用取得了很大的进步,使CAE技术在汽车模具制造中的应用变得成熟,将CAE应用于冲压工艺设计,可使试模减少50%以上。目前,CAE技术已成为国外大型汽车和模具企业必不可少的工具。CAE的广泛应用,应归功于CAE商业软件的大力发展,其中代表性软件有:美国LawrenceLivemore国家材料实验室的LS-DYNA3D软件;法国ESI公司的PAM-STAMP软件;法国DYNAMICSOFTWARE公司的OPTRIS软件;美国ETA公司的Dynaform软件;瑞士Autoform公司的Autoform软件。

这些软件各有所长,对板料成型分析都非常专业和实用。目前,国内一流的汽车模具公司都应用了CAE软件,并以Autoform软件的应用居多。天津汽车模具有限公司通过2年的努力。CAE应用率已经达到了100%,明显地缩短了模具调试周期。

二、辅助冲压工艺设计

传统CAE软件中能做成型性分析,且需要专业人员做大量的前处理,如果分析结果不满意,还需从头再来。由于传统的CAE软件只是一种验证的手段,主要用于方案的比较,不能用于工艺的辅助,从而造成CAE技术长期游离于生产过程以外。如今CAE软件已发展成不仅能做单纯的成型分析,且能参与冲压工艺的全过程。我们称之为计算机辅助冲压工艺。

目前,CAE软件已成为模具设计流程中必不可少的一部分。它高度面向最终用户,操作者既不需要很深的CAE知识,也不需要过多的实际调试经验就可方便地使用它。

三、实体设计应用

当前国内汽车模具具企业已将二维CAD广泛应用于结构设计中,部分企业将三维实体设计应用于部分模具的设计中,只有极少数企业能够做到100%的实体设计。应该说实体设计取代二维CAD是发展的必然趋势。

实体设计最大的优点是设计过程非常直观,能对结构进行详细真实的描述,确保设计的合理性,在模具静态和动态干涉检查、模具强度分析等方面具有明显的优势。特别是在当前经验丰富的设计人员大量短缺的情况下,新从事模具设计的人员从实体设计入门,可经过短期培训,3、4个月以后就可以在别人的指点下较好地完成模具实体设计。过去一个生手达到同样水平,至少要1—2年的时间。

四、模具加工技术的发展就是数控加工技术的发展

数控加工由单纯型面加工发展到全面数控加工;由模具加工发燕尾服到实型数控加工;由低速加工发展到高速高精度加工;由以人工操作按图加工发展到无图、少人或无人化加工。当前重点发展的加工技术主要包括:

高速高精度加工;镶块铸件化与高效加工;全数控化加工;少人无人化加工;钳工制造的只装不配少修。

(一)高速高精度加工

目前高速高精度加工已被国际先进企业普遍采用,国内也正在逐步普及并走向成熟。高速加工的目的,不单纯是了提高加工效率,更重要的是通过高速实现小步距、低残留的高精度加工。

高速高精度加工编程 曲面的实际加工速度和精度的高低,除了由机床的性能决定以外,在一定条件下,更取决于加工工艺和数控编程技术。我们应重视并研究数控编程技术对加工精度和效率的影响。例如:刀具即时进给速度和刀具轨迹的曲率半径直接相关,当曲面变化非常大时,不管设定的F值多大,实际平均走刀速度都会非常低。而且如果F值设置过大,会出现过切和抹角现象,严重降低型面精度。

高速高精度加工的NC编程比普通加工麻烦得多,只有投入大量的编程工时和编程人员才有可能完成编程工作,但这种投入会因为加工效率和精度的提高而得到成倍的回报。

(二)镶块铸件化与高效加工 镶块的加工在模具总的加工量中占很大比重,有效降低这部分工时意义很大。最好的加工办法是少切削和无切削,目前发展的重点就是镶块的铸件化和通过合理设计来最大程度地减少加工面。

(三)少人无人化加工 随着模具加工的程序化、机床加工的中心化,少人和无人化加工是一种必然的发展趋势。无人化加可以最大程度地降低人工成本和人为错误,并能实现24小时的连续生产。在目前劳动保护条件越来越高、节假日越来越多的情况下,少人和无人化加工技术成为一种天然的选择。

(四)钳工制造的只装不配少修

提高机械加工水平的一个主要目的和重要表现就是做到钳工制造的只装不配少修。消灭钳工是国外一些模具企业提出的理想和口号,它集中地代表了模具制造技术的发展方向;通过CAD技术的提高而实现全数字化制造和少人无人化加工;通过CAM技术的提高而实现装配、研合、推磨等钳工作业的高效;通过CAE技术的提高而实现模具调试一次成功。汽车模具制造技术依*计算机等高新技术的应用已发展到一个新阶段。

当前应该重视和发展的技术因企业不同而不同,但总结起来无外乎是冲压工艺、结构设计和制造技术等三个方面,其所对应的就是CAD/CAM/CAE技术的提高。在汽车模具制造行业,计算机应用技术和数控加工技术正越来越显示出其核心技术的作用。

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