浅谈汽车冲压件工艺的计算机辅助作用

刘旭+杨雨时

摘 要：文章根据作者在冲压工艺工作方面的经验，主要论述计算机作为辅助工具在冲压工艺设计中的作用，如何用计算机更真实的实现工艺思想，以及计算机在工艺造型、料片展开、回弹补偿等方面的应用。

关键词：计算机；造型；回弹

中图分类号：TG386 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0077-02

前言

目前我国汽车行业发展迅猛，汽车质量也不断的受到消费者重视，而沖压件的质量也直接影响整车质量，汽车制造商也将对冲压件的生产质量变得极其重视，因此汽车冲压件模具与汽车行业也越来越密不可分。在时代对汽车需求的前提下，模具行业也如雨后春笋大量涌现，但是大部分企业还是处于半手工半机械状态，远远不能满足汽车行业的需要，模具行业要发展要生存就必须走高新科技这条路——模具CAD/CAM/CAE就应运而生。

1 传统的工艺设计与计算机辅助分析对比

传统的工艺设计是一种纯粹的手工和脑力的劳动，不仅人工运算量大、工作繁琐、更改过程中还容易出错，而且冲压件的质量不仅取决于技术人员的模具开发经验和知识积累水平，后期还需要模具在调试过程中不断修改，即使生产出符合质量的冲压件，模具的寿命也会大大的降低。对于一个公司来说如果相同的冲压件由不同的人去设计开发，其结果也可能不一样，存在了多样性。甚至为了保证制件质量，增加模具的工序，将给组织生产造成许多不便和生产费用的浪费。而对于模具设计工程师来说经验和知识的累积又将是一个长期的过程。

计算机辅助工艺过程分析，不仅可以提高工艺生成速度，缩短生产和调试周期，使广大工艺人员从繁琐和重复的劳动中解放出来，而且可以降低编制人员技能水平。通过计算机的模拟展开，到后期成型回弹都有一定的计算和模拟，模具工序减少，提高生产效率和人员配比，以及冲压件的合格率。

2 计算机在工艺造型、料片展开、回弹补偿方面的应用

随着全球模具设计与分析软件的开发与优化（UG、CATIA、dynaform、Autoform等），工艺人员使用软件建模的能力也相应的提高与熟练，能够构建任意自由曲面。其中主要用来构造工艺造型的曲面方法有：扫描面、网格面、直纹面、曲线面、延伸面、偏置面、桥接面、二次曲面等。现举例说明一个典型拉延型的工艺造型的构建方法。

2.1 典型的拉延型

典型的拉延型包括拉延面、拉延斜面、拉延圆角、产品延伸面和拉延筋（如图1）。

（1）拉延面

拉延面通过引导线和一个轮廓线进行扫描生成（如图2）。

（2）拉延斜面

拉延斜面可以通过扫描面里的两条引导线与相连的直线通过扫描生成（如图3）。

（3）拉延圆角

拉延圆角一般采用桥接面（如图4）或曲面倒圆（如图5）

在实际操作中曲面倒圆经常被采用，但是桥接面更利于制件的拉延。

（4）产品延伸面和拉延筋

计算机辅助软件中直接就有这样的命令，通过片体边缘或是在曲面上的直线命令直接生成，拿拉延筋为例，通过一条圆形筋轮廓延一条直线生成拉延筋（如图6）。

2.2 料片展开

传统的展开方法一般都是通过测量数模进行计算，而使用计算机运算可以直接得到想要展开的形状和尺寸。

通过软件上的展开命令，选中要展开的冲压件，根据命令要求设置料厚和固定曲面，划分网格后计算生成所需要片体（如图7），薄料不需要考虑提取冲压件的内外表面，厚料可以提取中性层来进行料片展开运算。

2.3 回弹补偿

在冲压件成形过程中，冲压件的回弹在模具设计中必须要考虑，否则冲压件与数模实际要求存在一定的角度，影响制件在总车上的装配。回弹出现的原因有整体卸载回弹、切边回弹和局部卸载回弹。而且如果模具已经装配完成，再进行修复，将非常的繁琐，所以在模具设计时能够将回弹量补偿到模具上，将为以后模具开发节省时间和降低维修成本。下面用计算机软件对V型件回弹做一个简单的对比：

从图8（未回弹的夹角和圆角）和图9（回弹后的夹角和圆角）对比图中可以清楚的看到夹角和圆角的回弹变化对比数值，然后将数值补偿到模具中，这样生产出来的冲压件将符合产品要求，缩短了模具调试周期。

随着模具CAD/CAM/CAE领域的不断发展，各种成型工艺仿真模拟软件的不断进步，冷冲压工艺也将不断提高完善，随之而来的是模具在制造成本、质量、周期上的根本革命。我国模具行业已经逐渐规模化，并向着世界范围发展，希望发展越来越好，成为我国汽车工业的坚强后盾。

参考文献：

[1]王鹏驹，成虹.冲压模具设计师手册[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]凯德设计.CATIA V5中文版从入门到精通[M].北京：中国青年出版社，2007.

[3]王秀凤，杨春雷.板料成形CAE设计及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2016.

[4]汤伟平.汽车冲压件制造工艺分析[J].科技创新与应用，2016（35）：113.endprint