淺析汽車覆蓋件模具技術的發展趨勢

摘要:文章細致的論述了汽車覆蓋件的模具設計相關的工藝內容，比如成形特點以及方案比對等等的內容，重點的論述了其沖壓工藝今后的發展方向。

關鍵詞:汽車覆蓋件模具;沖壓工藝;CAPP

最近幾年，由于汽車行業的發展速率非常快，此時該行業已經成為了國家經濟的關鍵行業，它的發展速率和車身的研發時間有著緊密的關聯，其研發的重點是覆蓋件的模具設計和生產。通過分析得知，任何的車輛上都有大約五分之四的部件要通過模具來制作。因此，在當前時期，該模具科技成為了相關工作者分析的重點事項。文章具體的闡述了該項科技的具體狀態，闡述了行業的發展態勢。

我們都知道，車輛的覆蓋件有著很多的獨特性，比如它的狀態很是復雜，而且有著較多的自由面，尺寸差異大，使用的物質不是很厚，而且對于表層的品質規定非常嚴苛。不過，其在成形的時候，坯料的各個區域的變形形態非常繁瑣，各個區域的應力是不一樣的，任何部件的成形都要經由很多的步驟才可以實現，比如拉深以及翻邊等等，此時就給設計工作帶來了非常多的難題。該項設計內容涵蓋工藝性的探索以及方案的設計等等的相關知識，同時還涵蓋毛坯相關的設計內容。如今，電腦輔助模式的智能設計時該項工藝的關鍵發展趨勢。

第一，要論述其沖壓工藝的特征。過去的工藝特點的探索關鍵是靠著工作者本身的知識能力來進行的，經由大體的論述部件的尺寸特征和特性等，進行定性的論述。由于電腦技術的發展，此時提出了一些措施，比如力學模擬法(Dynamics Simulation)、幾何模擬法(Geometry Simulation)、專家系統(Expert System)。最近幾年，由于知識模型開始應用到活動中，智能科技獲取了顯著的成績，此時已知識項目為前提的可成形性分析開始應用到生產中。基于知識工程的可成形性分析是建立在零件知識模型基礎上的工藝性推理過程。如文獻[1]在知識驅動的沖壓產品建模的基礎上，通過基于規則的推理(Rule Based Reasoning)技術，進行沖壓結構工藝性分析、表面質量分析、特征可行性分析和沖壓材料分析。文獻[2]在定義合理的產品知識模型的基礎上， 利用基于模型的推理(Model Based Reasoning)技術，有效地獲取幾何模型的形狀特征和相應的拓撲關系，根據知識庫中定義的可成形性規則， 進行匹配計算后判斷產品的可成形性。

其次，我們來分析汽車覆蓋件沖壓工藝方案設計。在考慮沖壓操作方便、安全、模具結構合理、工件及廢料排出順暢等要求的基礎上，根據產品結構形狀和技術要求確定拉延、修邊、沖孔、翻邊、整形等工序的先后順序及各工序的具體內容。隨著計算機技術、人工智能技術和知識工程的應用，人們開展了一些關于計算機輔助工藝方案設計的研究。如Unigraphics公司的專門處理汽車覆蓋件沖壓工藝設計DieEngineering模塊在工藝方案設計時，設計者必須先根據零件的形狀結構特點和經驗，人工確定工序步驟，再交互地將具體成形內容分配給各個工序。PTC公司的Pro/DIEFACE模塊中汽車覆蓋件沖壓工藝方案的設計也是根據設計者的經驗交互式完成的。人們利用零件實例和相似性，應用成組技術進行工藝過程設計的CBR方法;在完備產品模型的基礎上，按層次模型逐一展開工藝推理的基于MBR的工藝方案設計;以基于知識的單特征工藝工步編排技術、特征組合編排技術來完成方案設計的基于知識的工藝方案設計方法等。可以說，目前計算機輔助覆蓋件工藝方案設計是以交互式為主流，以智能化為研究熱點，采用混合決策方式和基于知識的設計方法將是當前研究的趨勢。

第三，探索電腦輔助工藝的設計體系。過去的體系設計使用的是類比的措施，靠的是設計工作者的本身的知識能力來確保工藝合乎規定，其開始被電腦工藝取代。覆蓋件CAPP經歷了派生式和創成式兩個階段，目前正朝著智能化的創成式CAPP系統和混合式CAPP系統方向發展。華中科技大學建立汽車覆蓋件CAPP系統，利用覆蓋件特征模型記錄和表達設計結果，依照一定的規則轉換為相應的功能代碼，利用成組技術從典型工藝庫中檢索出標準的工藝方案來進行設計修改，屬于典型的派生式CAPP系統。上海交通大學用半創成式設計的汽車覆蓋件拉延模設計及西南交通大學利用專家系統技術進行創成式設計的ZY2CAPP/ES1系統，采用特征編碼技術，開發出的基于模式性知識和人工神經網絡的軸對稱板料拉深工藝設計系統，屬于混合式CAPP系統。不管是上面講到的哪個類型的體系都無法非常完美的處理好設計智能化相關的內容，如今，混合樣式之類的體系都處在探索時期，雖說有很多原型體系的設置，不過許多區域還是要靠著工作者本身的知識能力來分析。針對繁瑣的覆蓋件，要不就是無法有效的處理，要不就是十分的繁瑣，具體可以使用的體系不是很多，所以，當前時期要積極的探索優秀的體系。

接下來，具體的分析一下該項設計今后的發展趨勢。由于電腦科技和智能科技等等的現金科技的高速前進，此時該項設計科技的發展要和優秀的制造科技和智能科技等等的相關學科知識有效的融匯到一起，其標志著這個行業開始朝著高科技的方向進步，其有著非常優秀的經濟性等的意義。在不遠的將來，我們能夠看到，該項設計會在如下的趨勢上獲取一定的進步。首先，將多種措施放到一起的混合智能科技是今后處理問題的關鍵發展方向，該項科技會是今后非常優秀的發展方法。其次，工藝設計關鍵部分的各個突破和集成設計拉延沖壓方向、工藝補充面、壓料面、拉延筋的設計是覆蓋件模具設計的關鍵部分。由于它非常的復雜，所以很多的工作者都是使用多種擊破措施對它探索處理，確保了交互性等內容的實現，如今該項內容相關的探索活動是工作者要認真分析的重點內容。第三，該項設計和管控活動的一體化是當前設計和生產活動進行信息傳遞等的中間方，是一個非常合理而且又要靠著反復改動來實現的設計活動。第四，基于成形模擬(CAE)的覆蓋件工藝自適應設計。挖掘覆蓋件成形數值模擬結果中的工藝知識，用CAE的結果來指導工藝設計，進而實現工藝的自適應設計將是今后的又一研究方向。

總體上講，該項設計是一個非常顯著的十分繁瑣的事項，其涵蓋了分析以及規劃等等不一樣特點的功效規定，其牽扯的區域非常寬，使用的信息總數多，而且和實際的生產氛圍以及工作者的活動經驗有著十分緊密的關聯。通過分析當前的生產活動的具體規定，將虛擬單位和網絡化等當成是前提，使用多項智能科技，搭配管控科技等，對該項沖壓內容進行深入的論述，建立智能型的優化CAPP系統及與CAD/CAE/CAM的集成化將是汽車車身制造信息化的重要內容和發展方向。

參考文獻

[1]趙震，彭穎紅.KBE在沖壓工藝設計中的應用[J].模具技術，2001，(4):59～61，64.

[2]石曉祥.汽車覆蓋件工藝智能設計系統關鍵技術研究[D].上海：上海交通大學，2001.

[3]D Lutters，E ten Brinke，et al. Computer aided process planning for sheet metal based on information management. Journal of Materials Processing Technology，2000(103):120～127.