汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計

張鑫+寧翔

摘要：汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計對于縮短整車研發(fā)周期有著很大幫助。本文從闡述汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存問題入手，對于汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件；模具工藝前期；流程；優(yōu)化設(shè)計

汽車覆蓋件通常是指構(gòu)成汽車車身或者是駕駛室的覆蓋發(fā)動機(jī)和底盤的異形體表面和內(nèi)部的汽車零件。其與一般的沖壓件相比材料更薄，并且設(shè)計也更加復(fù)雜，因此屬于汽車車身的重要組成部分。

一、汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存問題

汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存諸多問題，以下從集成度有待提升、協(xié)同設(shè)計水平較低、工藝軟件缺乏優(yōu)勢等方面出發(fā)，對于汽車覆蓋件模具工藝前期流程現(xiàn)存的問題進(jìn)行了分析。

（一）集成度有待提升

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的集成度還有待提升。眾所周知零件的特性多表現(xiàn)為凸模、凹模壓邊圈和拉深筋等特點(diǎn)。隨著近年來我國汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，在這一過程中板料成形的數(shù)字化模擬實(shí)際上已經(jīng)成為了汽車工業(yè)中最為有力的工具之一。并且我國許多大型的汽車企業(yè)和供應(yīng)商都已經(jīng)開始更加廣泛的將這一技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計周期中，從而能夠在此基礎(chǔ)上更好的加速和改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計。其次，在許多汽車設(shè)計過程中的成形模擬還可以用于檢查零件的幾何模型從而預(yù)測板料的開裂、起皺、回彈等缺陷，優(yōu)化工藝參數(shù)，最終能夠在此基礎(chǔ)上提高零件的成形工藝性。但是因?yàn)槠浔旧淼拈_發(fā)周期仍然較長，因此未能從根本上發(fā)揮出其本來應(yīng)當(dāng)有的優(yōu)勢。

（二）協(xié)同設(shè)計水平較低

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的協(xié)同設(shè)計，現(xiàn)在依舊處在較低水平。通常來說并行工程概念的提出主要在于解決協(xié)同設(shè)計水平較低的問題。這一概念的主要目標(biāo)在于針對汽車產(chǎn)品的整個設(shè)計過程，并且這一概念強(qiáng)調(diào)設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計階段考慮制造因素的同時通過利用計算機(jī)輔助技術(shù)等工具來進(jìn)行協(xié)同設(shè)計從而能夠達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的目的。但是在這一過程中需要注意的是，因?yàn)樯鲜鱿冗M(jìn)概念的實(shí)現(xiàn)缺乏具體的技術(shù)支持，從而導(dǎo)致了大多數(shù)CAE軟件主要只集中在有限元模擬，而在分析中放棄了設(shè)計環(huán)節(jié)，僅僅是提供一些與其他CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)文件交換的接口，卻沒有具體的轉(zhuǎn)換融合機(jī)制，最終導(dǎo)致了雖然CAD軟件的造型功能和有限元分析的技術(shù)比較先進(jìn)，卻依舊沒有完全的實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計或DFM。

（三）工藝軟件缺乏優(yōu)勢

汽車覆蓋件模具工藝前期流程中的工藝軟件缺乏足夠的優(yōu)勢。一般而言為了能夠進(jìn)一步的加快覆蓋件模具設(shè)計許多汽車設(shè)計人員都選擇將CAD和CAE集成起來，從而能夠在此基礎(chǔ)上發(fā)揮出其各自的優(yōu)勢。但是在這一過程中需要注意的是，以往很多企業(yè)使用的板料成形分析軟件中并沒有將必要的CAD設(shè)計和CAE分析進(jìn)行集成，因此導(dǎo)致了在設(shè)計過程中采用的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)都沒法在生產(chǎn)工藝上起到良好的效果，失去了設(shè)計時最大的優(yōu)勢。

二、汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，以下從做好回彈模擬計算、明確網(wǎng)格粗分細(xì)化、合理選擇設(shè)計軟件等方面出發(fā)，對于汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了分析。

（一）做好回彈模擬計算

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計的第一步是做好回彈模擬計算。設(shè)計人員在做好回彈模擬計算的過程中首先應(yīng)當(dāng)清晰的認(rèn)識到材料的流動主要取決于板料自身的形狀，并且因?yàn)檫@個階段的節(jié)點(diǎn)切向和法向的平移是強(qiáng)烈耦合的，因此這代表著解耦算法不再適合計算回彈。其次，技術(shù)人員在做好回彈模擬計算的過程中為了能夠維持計算的高效率則會在計算回彈之前來使用解耦算法。與此同時，設(shè)計人員在做好回彈模擬計算的過程中還應(yīng)當(dāng)在計算回彈時通過殼單元厚向分布來進(jìn)行應(yīng)力計算，這種計算方法效率很高，并且能夠在適用于拉延和脹形計算的同時更好的適應(yīng)二維彎曲零件計算。

（二）明確網(wǎng)格粗分細(xì)化

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵在于明確的粗分細(xì)化。工作人員在明確網(wǎng)格粗分細(xì)化的過程中首先應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到在整個求解過程中實(shí)際上需要處理大量的數(shù)據(jù)。其次，工作人員在明確網(wǎng)格粗分細(xì)化的過程中為了保證足夠的計算精度，則通常選擇將其計算時間增加，復(fù)雜性增大。與此同時，設(shè)計人員在明確網(wǎng)格粗分細(xì)化的過程中還應(yīng)當(dāng)在計算的初始階段讓系統(tǒng)自動地生成數(shù)量不多的基本單元，從而能夠在隨后的計算中自動的合并成大單元，最終可以得到正確的描述模具的復(fù)雜型面。

（三）合理選擇設(shè)計軟件

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計需要著眼于合理的選擇設(shè)計軟件。工作人員在合理選擇設(shè)計軟件的過程中首先應(yīng)當(dāng)使用諸如刪除和填充等常用的曲面修改手段，從而能夠在此基礎(chǔ)上對于板坯料片自動進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分和粗化。其次，工作人員在合理選擇設(shè)計軟件的過程中還應(yīng)當(dāng)利用它的修邊模塊和優(yōu)化模塊對模具型面及工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。與此同時，工作人員在合理選擇設(shè)計軟件的過程中還應(yīng)當(dāng)在計算進(jìn)行中實(shí)時利用圖形顯示，觀察已得到的中間結(jié)果，并且在此基礎(chǔ)上對于各種物理量分布進(jìn)行檢查，就可以根據(jù)用戶的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備情況進(jìn)行實(shí)際確定，也可以根據(jù)最小拉伸深度，選擇性能不同的板材，故具有很強(qiáng)的靈活性。

三、結(jié)束語

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設(shè)計可以通過模擬軟件進(jìn)行拉深工藝分析，從而能夠在此基礎(chǔ)上達(dá)到優(yōu)化成形工藝的目的，最終能夠?yàn)槠嚬に囋O(shè)計水平的提升奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

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