汽车模具制造中的新技术

覆盖件大多形状不规则，很难满足拉延成形工艺的要求，其形状多半也是复杂的空间曲面，不仅需要确定型面补充走向、型面补充范围等，还需要描述其空间几何形状，是一个涉及边界条件以确保成形顺利实现的创造性过程。目前这一问题通过对零件几何的定性分析来确定，借助于曲面造型功能软件来完成。如借助于UG NX2提供的丰富曲面构造功能，根据典型截面线的形状，灵活运用各种曲面构造方法，完成各个曲面片，再对曲面之间的过渡进行处理，完成工艺补充面和压料面的设计。UG NX2的Die Engineering模块在确定压料面和修整零件边界后，根据工艺补充典型截面线和相应规则，采用参变量的方法来控制与设计工艺补充面，最后形成压料面与工艺补充面的整体型面。国内在借助图形软件的基础上也对此有不少研究，如利用工艺补充典型截面线，采用二维截面特征，利用多种曲面造型混合的方法实现参数化工艺补充面的交互设计和基于变量化技术的工艺补充面和压料面设计法。 3 覆盖件拉延筋的设计

拉延筋是冲压成形过程中拉延张力的主要提供者。传统设计中，拉延筋与凹模圆角的尺寸都是固定数值，根据经验来设计，然后在模具调整过程中通过打磨调整拉延筋几何参数以使零件顺利成形。随着计算机技术、模拟技术和成形理论的发展与应用，建立拉延筋阻力模型，通过有限元分析、模拟来优化拉延筋设计的方法得到了广泛研究和应用。

目前，拉延筋的设计主要通过改进拉延筋模型和引入优化算法来完成。在拉延筋阻力模型的建立上，出现了考虑拉延筋约束阻力、厚向应变和约束保持力的等截面三维等效拉延筋模型，其应用是将拉延筋模型抽取出来，根据其几何参数、受力情况和金属流动建立数据模型，再嵌入冲压成形型面模型中，用有限元法模拟拉延筋在拉延成形中的过程和作用，分析拉延筋主要几何参数对压边力和拉延筋约束阻力 的影响。

可以说，汽车覆盖件工艺设计是产品设计与产品制造之间传递和管理信息的桥梁和纽带，覆盖件冲压工艺设计与工艺管理的一体化是适应资源快速配置，优化产品制造过程，实现产品开发过程的关联性、全球化和网络化要求的。目前计算机辅助覆盖件工艺设计是以交互式为主流，以智能化为研究热点。采用混合决策方式和基于知识的设计方法将是当前研究的趋势。但工艺设计是一个有序而又需要多次检验和往复修改的设计过程，工艺设计与工艺管理的一体化的实现仍有不少地方需要研究，目前还只是实现了初步信息的传递、关联性设计和一些简单管理。 6.冲压工艺发展趋势

汽车冲压工艺设计是一个过程性设计，要通过经验、知识对产品信息不断分析来完成，其设计结果需要检验评价。通过设计—评价—再设计的迭代过程来实现最优设计，是汽车工艺设计发展的重要方向。目前可以说CAE技术已成为覆盖件工艺设计的检验工具和工程人员修改工艺设计的有力依据。用CAE的结果来指导工艺设计，进而实现工艺的自适应设计将是今后的又一研究方向。

另一方向，汽车车身覆盖件工艺设计应根据产品形状结构、工艺性、模具制造的合理性、均衡性及成本最低化原理，来建立优化决策机制，制定产品的工艺路线、任务分配及详细工艺设计。混合智能新技术将是解决该领域问题的一个发展途径。如KBE技术、工艺决策推理机制、人工神经网络(ANN)、遗传算法(GA)、 Petri网等智能化技术及并行工程、CIMS思想等的混合决策技术和多智能体技术的综合智能体系。 7.结束语

进入WTO后我国汽车工业成为中国国民经济的支柱产业，汽车总产量在世界排位已由去年的第六名升至第五名，预计\十五\期末中国的汽车总需求量为600万辆，相关装备的需求预计超过1000亿元，到2010年，中国的汽车生产量和消费量可能位居世界第二位，仅次于美国。随着汽车制造工业全球化、网络化和虚拟化的发展与应用，汽车冲压工艺技术和模具技术的发展应与先进制造技术、智能技术、电子信息及计算机集成技术等众多学科相互交叉、紧密结合。实现覆盖件工艺设计与工艺管理的一体化，实现对制造资源的快速配置和关联工艺设计，优化设计制造过程，并对产品制造合作伙伴的工艺设计及管理工作流程进行控制，是时代发展的要求和必由之路。

模具制造技术的发展趋势及对机床设备的要求

作者：罗百辉先生 文章来源：深圳市模具技术学会 点击数：345 发布时间：01-20 新浪微博 QQ空间 人人网 开心网 更多

模具工业直接为高新技术产业化服务，其自身又大量采用高新技术。显然，模具工业已成为高新技术产业的重要组成部分，两者之间互动频繁，相辅相成。衡量模具产品水平的高低，主要依据其制造精度、表面粗糙度、复杂程度、使用寿命和制造周期等。尽管目前，我国机床工具行业已能提供成套的高精度加工设备，但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，机床刚性、稳定性、可靠性，刀具和附件的配套性及精度保持性等方面，和国外相比仍有一定差距。 模具制造技术的发展趋势

我国工业生产面临产品种类多、更新快和市场竞争激烈的挑战，模具制造必须满足交货期短、精度高、质量好、价格低等要求。当前我国模具技术发展趋势主要体现在以下方面。 1. 模具CAD/CAM/CAE技术全面普及

由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项较成熟的共性技术，近年来此项技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度。有条件的企业应积极做好此项技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP→PDM→CIMS→VR，逐步深化和提高。 2. 快速原型制造及相关技术获得更好发展

快速原型制造(RPM)技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术。该技术可直接或间接用于模具制造，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术进一步发展的方向。

3. 高速铣削加工得到更广泛应用

高速铣削加工与传统切削加工相比，还具有温升低、热变形小等优点。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。使用高速铣削，可缩短模具制造周期，降低成本。 4. 模具高速扫描技术作用愈加显着

模具高速扫描及数字化系统在逆向工程中发挥了更大作用。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，在很大程度上缩短了模具的研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上。高速扫描机扫描速度最高可达3m/min。 5. 电火花铣削加工技术将成发展趋势

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它采用高速旋转的简单的管状电极作3D或2D轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电板，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。 6. 超精加工和复合加工应用前景可期

随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1μm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将大有用武之地。 7. 热流道技术开始推广

国外热流道技术的发展很快，塑料模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年来已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到30%左右。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道技术的关键。 8. 气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺进一步发展

气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外已比较成熟，国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两部分，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复

杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成形流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成形工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。 9. 模具液压成形技术进一步开拓应用

液压成形工艺是模具涨形技术采用的一种工艺手段，过去在皮带轮等类似产品上应用颇广，现已拓展到汽车行业，用于零部件制造。该方法简化了模具结构和减少了副数，克服了常规成形过程中材料严重变薄的状况，提高产品质量的同时大幅降低了生产成本。但由于成形工艺的限制，对某些沿纵轴截面弯曲变化大的构件尚不适用。另外，把成形介质(高压油)传输到板材或管件之间的引入问题，也尚未得到很好的解决。因此，有待进一步发展该工艺，以在更多领域得到开拓应用。 10. 模具标准化程度不断提高

我国模具标准化程度在不断提高，估计目前模具标准件使用覆盖率已达到35%左右(国外发达国家一般约80%)。模具标准化工作必须进一步强化，模具标准化程度的提高必将利于模具标准件的生产和销售。 11. 优质材料及先进表面处理技术受到重视

在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在10%~30%之间。因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。 12. 模具研磨抛光向自动化、智能化方向发展

模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。此外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光方法，如挤压研磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。 13. 模具自动加工系统的研制和发展

模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。 14. 微铣削技术将成为高速铣削的未来

微铣削(Micro-milling)使用非常小的刀具(直径小于0.1mm)并能获得非常小的曲面公差和高质量的曲面精度，通用的NC软件是不能达到这个精度的，所以制造商不得不面对以下巨大的挑战：零件变形，复杂程度增加，必须以极高的精度加工微小特征的工件，以及使用微米级的特殊刀具。微铣削是高速铣削的未来，精通微精模具的公司将会拥有更强竞争力。 15. 虚拟技术得到发展

计算机和网络的发展正使虚拟技术成为可能。虚拟技术可以形成虚拟空间环境，实现虚拟合作设计、制造，合作研究开发，及至建立虚拟企业。

16. 汽车车身模具制造技术促进行业整体水平提升