汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優化設計

張鑫 寧翔

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

關鍵詞：汽車覆蓋件；模具工藝前期；流程；優化設計

汽車覆蓋件通常是指構成汽車車身或者是駕駛室的覆蓋發動機和底盤的異形體表面和內部的汽車零件。其與一般的沖壓件相比材料更薄，并且設計也更加復雜，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存問題

汽車覆蓋件模具工藝前期流程現存諸多問題，以下從集成度有待提升、協同設計水平較低、工藝軟件缺乏優勢等方面出發，對于汽車覆蓋件模具工藝前期流程現存的問題進行了分析。

（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為凸模、凹模壓邊圈和拉深筋等特點。隨著近年來我國汽車工業的持續發展，在這一過程中板料成形的數字化模擬實際上已經成為了汽車工業中最為有力的工具之一。并且我國許多大型的汽車企業和供應商都已經開始更加廣泛的將這一技術應用到產品設計周期中，從而能夠在此基礎上更好的加速和改進產品設計。其次，在許多汽車設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測板料的開裂、起皺、回彈等缺陷，優化工藝參數，最終能夠在此基礎上提高零件的成形工藝性。但是因為其本身的開發周期仍然較長，因此未能從根本上發揮出其本來應當有的優勢。

（二）協同設計水平較低

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的協同設計，現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同設計水平較低的問題。這一概念的主要目標在于針對汽車產品的整個設計過程，并且這一概念強調設計人員在產品設計階段考慮制造因素的同時通過利用計算機輔助技術等工具來進行協同設計從而能夠達到提高產品設計質量和縮短產品開發周期的目的。但是在這一過程中需要注意的是，因為上述先進概念的實現缺乏具體的技術支持，從而導致了大多數CAE軟件主要只集中在有限元模擬，而在分析中放棄了設計環節，僅僅是提供一些與其他CAD軟件進行數據文件交換的接口，卻沒有具體的轉換融合機制，最終導致了雖然CAD軟件的造型功能和有限元分析的技術比較先進，卻依舊沒有完全的實現并行設計或DFM。

（三）工藝軟件缺乏優勢

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勢。一般而言為了能夠進一步的加快覆蓋件模具設計許多汽車設計人員都選擇將CAD和CAE集成起來，從而能夠在此基礎上發揮出其各自的優勢。但是在這一過程中需要注意的是，以往很多企業使用的板料成形分析軟件中并沒有將必要的CAD設計和CAE分析進行集成，因此導致了在設計過程中采用的基本理論和關鍵技術都沒法在生產工藝上起到良好的效果，失去了設計時最大的優勢。

二、汽車覆蓋件模具工藝前期流程優化設計

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優化設計是一項系統性的工作，以下從做好回彈模擬計算、明確網格粗分細化、合理選擇設計軟件等方面出發，對于汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優化設計進行了分析。

（一）做好回彈模擬計算

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優化設計的第一步是做好回彈模擬計算。設計人員在做好回彈模擬計算的過程中首先應當清晰的認識到材料的流動主要取決于板料自身的形狀，并且因為這個階段的節點切向和法向的平移是強烈耦合的，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，設計人員在做好回彈模擬計算的過程中還應當在計算回彈時通過殼單元厚向分布來進行應力計算，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二維彎曲零件計算。

（二）明確網格粗分細化

汽車覆蓋件模具工藝前期流程優化設計的關鍵在于明確的粗分細化。工作人員在明確網格粗分細化的過程中首先應當認識到在整個求解過程中實際上需要處理大量的數據。其次，工作人員在明確網格粗分細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，復雜性增大。與此同時，設計人員在明確網格粗分細化的過程中還應當在計算的初始階段讓系統自動地生成數量不多的基本單元，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雜型面。

（三）合理選擇設計軟件

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

三、結束語

汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優化設計可以通過模擬軟件進行拉深工藝分析，從而能夠在此基礎上達到優化成形工藝的目的，最終能夠為汽車工藝設計水平的提升奠定堅實的基礎。

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