汽车覆盖件模具设计及其发展历程简述
小型汽车零件冲压模具设计及其发展
中国高新技术企业
小型汽车零件冲压模具设计及其发展
文 ／ 黄楠
【摘 要 】 本 文 介 绍 了 汽 车 覆 盖 件 冲 压 模 的 设 计 要 点 ， 针 对 冲 压 模 具 的 发 展 和 现 状 以 及 冲 压 新 技 术 的 应 用 ，
根 据 一 个 冲 压 模 具 的 实 例 ， 对 汽 车 覆 盖 件 在 冲 压 过 程 中 容 易 出 现 的 问 题 进 行 了 分 析 ， 从 工 艺 分 析 、模 具 结 构
化 和 可 控 化 ”， 供 应 商 － 冲 压 厂 ， 冲 压 厂 － 用 户 之 间 的 合 作 越 来 越 重
（作者单位系吉林大学珠海学院机电系）
－ ９７ －
设计等几个方面详细说明了冲压模设计的重要性， 为结构模具优化设计分析奠定了基础。
【关 键 词 】 汽 车 覆 盖 件 冲 压 模 设 计
１．前言
要， 在整个工业中， 冲压的关键在模具， 冲压模具的发展至关重要，
冲压成型在汽车制造中是一种十分重要的制造技术， 而汽车覆 以下就是根据某一冲压模具的举例分析模具设计制造中的细节问
艺 分 析 、模 具 结 构 设 计 等 几 个 方 面 详 细 说 明 了 冲 压 模 设 计 的 重 要 性 。
序， 提高模具寿命， 降低零件成本。
２．模具冲压技术在制造行业中的应用
该 零 件 是 汽 车 内 饰 的 零 件 表 面 ， 不 允 许 有 毛 刺 、折 皱 等 问 题 ， 满
２．１ 冲压模具的发展和现状
厂 、一 汽 模 具 中 心 等 模 具 厂 家 已 能 生 产 部 分 轿 车 覆 盖 件 模 具 。 并 开 开 裂 现 象 。 本 文 就 是 通 过 介 绍 汽 车 覆 盖 件 冲 压 模 的 设 计 要 点 ， 针 对
浅谈国内汽车覆盖件模具参数化设计的发展趋势
浅谈国内汽车覆盖件模具参数化设计的发展趋势摘要：该文阐述了目前国内汽车覆盖件模具的发展现状和特点，分析了存在的问题，并提出了参数化设计的发展趋势。
关键词：覆盖件参数化设计发展趋势1 汽车覆盖件模具的发展现状我国汽车行业具有广阔的市场空间。
汽车行业迅速发展，每年有40余款新车上市。
每年以20%的增长率迅猛发展。
车型的快速更新，使得企业把降低成本的重点都放在了模具成本的降低上，使得国内模具的价格会更加具有竞争力。
因此，对技术和设备提出了更高要求。
模具设计与制造的数字化、高速加工设备是缩短整车开发周期和成本, 提高产品质量的有效途径。
2 汽车覆盖件模具特点我们都知道汽车覆盖件有很多独特性和较多的自由面，但是也有很多共同性。
这些特点，为实现模具的参数化设计提供了基本保证。
(1)模具的整体结构较复杂，但多为一些基本的体素构成（如：圆台、矩形台、筋板等等），结构特征（如：槽特征、孔特征等）较明显。
(2)曲面处外形较复杂，但主要与零件工艺制定有关，曲面的修补是覆盖件模具工艺分析的重要环节。
(3)模具结构中包含大量的标准件，并且有些标准件的安装特征较复杂（如安全侧销）。
(4)在模具上还有大量的标准特征（如：压板台、V形槽）。
(5)NC编程分为泡沫实型的编程和钢模铸件的编程。
泡沫实型属于粗加工，余量比较大；而钢模加工要求精度比较高。
3 技术现状覆盖件模具具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，我国已能生产部分轿车覆盖件模具，在设计制造方法，手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平。
不等厚焊接板的冲压模具及高强度板的冲压模具也已越来越多地见诸于市场。
但是制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。
级进模已在美国汽车工业中普遍应用，主要加工1?m 以下的窄长件，最大的级进模的长度已超过４?m。
考虑到制造成本和精度，国内还较少应用。
一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具。
汽车覆盖件模具设计
汽车覆盖件模具设计汽车覆盖件模具设计随着汽车的普及及用户的需求不断提高，汽车的外观设计已经成为了购买者选择汽车的重要因素。
而汽车的外观设计，很大程度上取决于汽车覆盖件的设计。
汽车覆盖件是汽车的外壳部件，包括车身、前后保险杠、侧板等车身部件。
因此，对于汽车企业而言，如何设计出漂亮、实用且符合工艺要求的汽车覆盖件，就显得格外重要。
汽车覆盖件的制造过程中，模具是关键的生产工具。
模具设计是汽车覆盖件制造的核心环节，设计水平的高低直接影响整个制造过程的质量和效率。
因此，汽车覆盖件模具设计成为整个汽车制造的重要方面。
汽车覆盖件模具设计需要考虑的因素非常多，除了机械性能、加工工艺、成本等因素外，更需要考虑的是外观设计。
在汽车的外观设计中，包括了构造设计和外貌设计两个方面。
而汽车覆盖件模具设计的基本原理则是在保证其正常使用功能的基础上，注重外观设计、材料分配、制造工艺的优化，全面提高模具的品质和寿命。
因此，汽车覆盖件模具设计需要考虑以下方面：1. 实用性汽车覆盖件是汽车外观设计的重要组成部分，因此模具的实用性要得到充分考虑。
模具应该具有良好的刚性和稳定性，能够保证汽车覆盖件的加工质量以及尺寸精度。
此外，模具的寿命也是一个重要考虑因素。
因此在制造模具的时候，应该选用高质量的材料，并且注重加工工艺的优化，从而提高汽车覆盖件模具的使用寿命。
2. 外观设计汽车覆盖件的外观设计非常重要，要求每一件覆盖件的外观必须具有美观、大方、时尚、科技感等要素。
因此，在模具设计过程中，必须考虑外观造型的合理性、美观性、线条流畅性等方面，使得汽车覆盖件能够具有良好的整体外观效果和吸引力。
3. 材料分配汽车覆盖件通常有内部支架和外部覆盖部分。
因此，在模具设计中，不仅需要考虑外观设计，也要注意材料的分配。
内部支架通常选用高强度、高刚度的材料，如钢板、铝板、碳纤维等，以保证汽车的安全性和稳定性。
而外部覆盖部分则需要采用质量轻、外表美观的材料，在模具设计中合理选用材料，可以有效提高工艺效率。
汽车覆盖件模具设计
覆盖件冲压工艺方案制定又称工法设计，简称DL设计。工法图也称DL图。
覆盖件的主要冲压工序有： 落料、拉延、整形、修边、切断、翻边、冲孔等，其中最关键的工序是拉延
工序。绝大多数覆盖件通过拉延工序得到全部或部分形状。确定拉延工艺方案是 覆盖件冲压分析的第一步。
汽车覆盖件模具设计 ppt 课件
工艺分析的概念
绝大多数覆盖件由3到5套模具冲压得到，即3到5道冲压工序 ，以下是常见 的几种工序排布方案：
1、拉延（DR）→修边冲孔（TR+PI）→整形（RST） 2、拉延（DR） →修边冲孔（TR+PI） →整形（翻边）（RST）→整形 （侧整、侧修、侧修）（RST+CTR+CPI） 3、落料（BL）→拉延（DR） →修边冲孔（TR+PI） →整形）（RST） → 整形）（RST）
顶盖前横梁没有翻边，形状不复杂，不需要整形。其有两处翻孔，翻孔的工 艺应考虑为先冲孔再翻孔。综上所述，顶盖前横梁应有三道工序：拉延→修边冲 孔→翻孔。考虑到冲孔较多，如果在第二序修边时冲完所有的孔，模具设计有困 难，上模没有足够的空间来布置弹簧、导板、限位螺栓等，模具强度弱，所以应 移一部分孔到3/3工序。
中文 废料 基准侧 公差 CAD数据 刃口间隙 让空 冲压 粗加工 下模重量 上模重量 总重量 冲压方向 送料行程 双凸轮 水平凸轮
英文 UPPER DIE BASE MATCH FACE TRIM STEEL FL UP FL DOWN MATERIAL FINISH CONCAVE CONVEX DIE HEIGHT FEED LEVEL PUNCH RETAINER START POINT PART DRAWING CHECKING FIXTURE
小型汽车零件冲压模具设计及其发展
ｌ ■
Ｃａｉｅｄｃ ｌ ｉ ｈ ｅ ｈｏＲｅ ｉｓｎａＴａｇｅｗ ｎｃｃｎｅｏｙｖ
小型汽 车零件 冲压模具设 计及其发展
王 勇 乔源庆
沈阳 １０ ２） １ ０ ７
（ 重型 装备有 限 公司 辽宁 三一
［ 摘 要］ 本文 介 绍 了汽 车覆 盖件 冲压 模的 设计 要点， 针对冲 压模 具 的发展 和现状 以及 冲 压新技 术 的应用 ， 根据 一个 冲压 模具 的实 例， 汽车覆 盖件 在冲 压 对 过程 中容 易 出现 的 问题 进 行 了分析 ， 工艺 分析 、模 具 结构设 计 等几 个方 面 详细 说 明了冲 压模 设 计 的重要 性， 结构模 具 优化 设计 分 析奠 定 了基础 。 从 为 ［ 词］ 关键 汽车 覆 盖件 冲 压模 设计 中图分类 号 ：Ｇ８ Ｔ ３６ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ９９ ４ ２ １） ２０ ０－ １ １０ — １Ｘ（００ ３ －３ ８０
化 供 应商 一冲压 厂， 压厂 一用户之 间的合 作越 来越 重要 ， 冲 在整 个工业 中， 冲压的关键在模具， 冲压模具的发展至关重要， 以下就是根据某一冲压模具的 举例分析模具设计制造中的细节 问题， 并予 以解决。 ３某小型汽车冲压模具设计举倒 ３ １ 盒状 结构覆 盖件工 艺分 析 ． 冲压件 工艺性 是指冲压 件在生产 加工 中的难易程 度， 对于冲 压加工工 序很 多， 每一种工序 中的工艺性又各不相同， 即使是同一个零件， 因生产单位的生产 条 件工 艺装 备及生 产传统 习惯 等不 同， 其工 艺性 的涵义 也不完 全一 样 。因此 ， 要求冲压件在满足使用要求的前提下， 形状尽量简单、规则、对称， 以便节省 原 材料， 少 中间工序 ， 高模具 寿命 ， 减 提 降低零 件成 本 。 该零件 是汽 车 内饰的零 件表 面， 不允 许有 毛刺 、折皱等 问题 ， 足装 配后 满 的工艺结构性能。并且由于所加工的零件数量较少， 每月约 ３０件， ０ 所以必须 考虑小同于常规的冲压加工工艺， 使零件的加工成本和模具制造成本降低到最 低 。通 过专 用压筋 模具 进行加 强筋 的冲 压加工 ， 并多 次调整 压边 力的大 小， 达 到材料的应力变形最小， 使得零件的对角翘曲达到图纸要求， 越平整越好。通 过消除由于产生的材料应力变形， 或使材料的应力变形最小， 使得冲压件对角 翘 曲也最 小， 所设计 的模 具首先 应保 证冲压 件 凸模能够 顺利 进入 冲压 凹模， 不 应出现凸模接触不到的死区， 即所有需冲压的部位要在一次冲压中完成。 避免 点接触， 接触部位应处于冲模中心， 以保证成型时材料不致窜动。压料应尽量 保证毛料平放， 压料面各部位进料阻力应均匀。 冲压深度均匀， 拉入角相等， 才 能有效地 保证进料 阻力 均匀， 同时覆 盖件冲 压成形 的压料面 形状 是保 证冲压 过 程 中材料 下破不裂 和顺 利成型， 根据 这些 要求可 以设计冲 压模具 并且进行 实际 的生产制造 。 ３２ 模 具结 构及 主要零 件设计 ． 模具采 用活动 小导柱， 起上下模 具对模 的作用， 因为冲 筋零件 的展 开很大 ， 模具在冲床上安装正确以后， 活动小导柱实际上 己经小起上下模具的导向作用 了。 在生产过程中， 还会经常遇到一次冲孔落料， 可能会造成凸凹模孔壁太薄。 影响模具寿命。因此将模芯设计成分级进， 模芯中用固定板来固定， 在通用模 架的上模板上， 用短定位销定位， 这样就达到了冲孔、落料复合成一次完成的 目的 。 结 语 随着 汽车 工业 的发 展， 汽车覆 盖件 的要求 越好越 高， 对 冲压 技术和模 具 是 整个 过程 中的关 键， 冲压模 具 的的设 计分析 可 以有效 的提 高产 品的质量， 减少 产 品的浪 费， 短加 工周 期， 缩 防止 产品 的起皱 和开 裂现象 。本文 就是通 过介 绍 汽车覆盖 件冲压 模的设 计要点， 对冲压 模具 的发 展和现 状 以及 冲压新技 术 的 针 应用 ， 据一个 冲压 模具 的实 例， 根 对汽车 覆盖 件在冲 压过程 中容 易 出现 的 问题 进 行 了分析 ， 工艺 分析 、 从 模具 结构 设计等 几个方 面详 细说 明 了冲 压模 设计 的 重要性。 参考文 献 ［］ 王 宏杰， 车冲压 模具 的技 术发展 思路 ， 械工人 ， ０６ ４ １ 汽 机 ２０ ． ． ［］张 志鹏， 志刚 ， 压常 见 问题 及解 决办法 ， ２ 张 冲 模具 制造， ０ ６６ ２ ０． ．
汽车覆盖件模具工艺设计
汽车覆盖件模具工艺设计汽车覆盖件模具是汽车工业中一个非常重要的关键部件，通常情况下，其实现了进一步加工成型的目的。
随着汽车工业的不断发展，汽车覆盖件模具工艺设计也日趋成熟和完善，本文将从设计思路、制造工艺等方面阐述汽车覆盖件模具工艺设计的相关知识。
设计思路方面，汽车覆盖件模具工艺设计主要是以汽车外部构造的形态为基础，在此基础之上进行模具的分配、结构、尺寸以及模具使用材料等因素的选择，并且还需要对模具使用的具体使用条件以及维护保养方案进行充分的考虑，从而为模具的使用安全和效率上保障。
在汽车覆盖件模具工艺设计的过程中，关于模具的理论知识是非常重要的，比如需要根据具体的加工要求选择合适的成型方式，此配合选择合适的材料可以有效地降低模具的制造和维护成本，提高了模具的使用寿命。
在制造工艺方面，汽车覆盖件模具工艺设计需要考虑带有较高精度的组件成型及生产工艺的实际要求。
在制造模具前，需要对因模具工艺特点对材料所产生的变形、热处理方法等进行充分的分析与计算，针对不同的变形形式及其对材料的影响，制定合理的加工方案，从而进一步提升模具的加工质量。
同时，要确保模具的重要部位有足够的强度和韧性，避免在模具的使用过程中发生形变甚至破裂等情况。
当然，在汽车覆盖件模具工艺设计中还需要考虑到模具使用和维护带来的问题。
经过实际应用和使用，模具可能会因为使用或维护时疏忽或者过度使用等原因出现劣化甚至破坏的情况，因此，在汽车覆盖件模具工艺设计的过程中，还需要制定出相应的保养方案，保证模具能够正常使用和维护，确保模具在使用过程中可以及时发现和修复模具出现的问题。
在总的来说，汽车覆盖件模具工艺设计是汽车工业的必要组成之一，其质量的保障需要全面而完善的思路和相应的技术来支持。
对于制造模具的企业及从事汽车制造的相关人员来说，深入研究和实践汽车覆盖件模具工艺设计，对于提升汽车工业的质量、效率和生产力有着重要意义。
汽车覆盖件冲压工艺及模具设计技术研究
汽车覆盖件冲压工艺及模具设计技术研究摘要：汽车覆盖件是我国汽车车身设计中不可缺少的组成部分。
随着我国汽车制造业的快速发展和人们生活质量的不断提高，人们对家用汽车车身设计的基本要求也越来越高。
如何追求高品质、低成本、实用的智能汽车已逐渐成为直接影响我国汽车产品选择的重要因素之一。
高度重视我国汽车整体覆盖件冲压制造工艺、模具设计等新技术的深入研究，可以大大提高我国汽车车身的整体设计质量，增强我国汽车加工产品的市场实力和竞争力，促进加工企业汽车产品的不断升级，为汽车企业的发展创造更大的社会效益和经济效益。
关键词：汽车覆盖件；汽车覆盖件冲压工艺；模具设计技术1.汽车覆盖件概述所谓汽车覆盖件，是指构成车身或驾驶室，覆盖发动机和底盘的异形表面和汽车零部件。
由于车内部及其覆盖件不仅需要具有较强的车身整体性和装饰性，还需要能够同时承受一定的地面力和冲击力，因此车内部及其覆盖件的整体结构和功能非常复杂。
除了我们经常直接看到的一些车外板，如车门外板、侧壁外板、发动机罩等，车上的内盖件也可能包括一些小型车内板，例如一些可以隐藏在车内的车辆地板和左右两侧的异形纵梁。
2.覆盖件冲压工艺特点在车身的设计中，需要从整体形状和结构功能两个方面进行设计，而汽车罩是完成汽车形状和结构功能的重要部件，所以汽车设计师往往十分重视它。
然而，尽管面板是汽车的重要组成部分，但由于设计师专业知识的限制，一些制造工艺可能没有得到充分考虑，导致了面板制造过程中的一些问题。
盖板件的冲压工艺对盖板件的制造具有重要意义，必须给予足够的重视。
设计面板时必须考虑冲压工艺。
3汽车覆盖件冲压工艺与设计方案本文主要以某汽车生产公司的一辆小型货车的后门为分析对象。
后门内板尺寸大，形状多样，是典型的汽车覆盖件。
3.1汽车覆盖件冲压工艺分析汽车后门内板分为后窗内板和后门外板。
后车门的内板和外板通过内板的焊接边缘和冲压工艺相互连接，形成汽车的后车门，后车门直接安装在汽车的行李箱上。
汽车覆盖件
$
第二章 汽车覆盖件材料及性能
第二节 板材性能及试验方法
板材冲压性能试验方法概括起来分为直接试验和 间接试验
直接试验中，板材的应力状态与真实冲压时基本相同， 所得结果也比较准确；
5）总伸长率σ和总应变εk 。
6）硬化指数n。 7）厚向异性系数r。 8）板面内方向异性系数 r。
$
第二章 汽车覆盖件材料及性能
2.2.1 拉伸试验 • 1）屈服点σs
• 是指板材在由弹性变形开始进入塑性变形时的应力， 其数值为拉伸曲线上屈服平台的力Fs与试样原始截面 积A0之比。
• 2）抗拉强度σb
$
第二章 汽车覆盖件材料及性能
2.1.1 加磷铝镇静钢板
加磷铝镇静钢板在汽车车身上得到大量 应用，是因为它有较多特点：
强度高 较好的塑性 板厚方向抗变形能力强 烘烤硬化性能（200摄氏度） 耐腐蚀等等
$
第二章 汽车覆盖件材料及性能
2.1.2 加磷铝镇静烘烤硬化钢板
烘烤硬化钢板（BH钢板），在冲压成形前具有较低 的屈服强度，经冲压成形中拉伸变形后，进行高温 时效处理，钢板的屈服强度可以得到一定程度的提 高。
一、拉深工序多采用宽台面双动压力机 双动压力机有分别运动的内、外两个滑块，内滑块提供 拉深成形力，外滑块提供很大而稳定的压边力，有利于 拉深过程中压边力的控制。因此，汽车覆盖件的拉深工 序广泛采用（10000-20000）N的双动压力机。 二、广泛采用单动宽台面多点压力机 由于汽车覆盖件轮廓尺寸大而材料厚度小，所需台面尺 寸较大，在修边、校形、翻边、冲孔等工序的偏心力较 大，因而广泛采用宽台面多点压力机。同时为了缩短换 模时间，广泛采用带活动工作台面的压力机。
模具的发展历程
模具技术的发展历程模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”，是永不衰亡的行业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。
我国模具工业解放后从无到有，在经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，发展速度十分迅速，目前已初具规模。
近年来，对模具技术的探索和研究取得了可喜的成绩。
我国模具设计与制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。
伴随着计算机技术的快速发展，数字化、信息化模具ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技术和数控加工机床已普遍采用，模具产业正处于高速发展阶段。
虽然我国模具技术水平正在逐步提高，但与工业较为先进的国家相比，仍存在较大的差距，纵观我国的模具工业，既有高速发展的良好势头，又存在模具品种少、精度低、结构欠合理、寿命短等一系列的不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
随着我国加入ＷＴＯ，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。
⏹模具设计的分类模具总体上可分为两大类：金属材料制件成形模具，如冲压模具、锻造模具、压铸模具、挤压模具、拉丝模具、粉末冶金模具等；非金属材料制件成形模具，如塑料注射，橡胶制件、玻璃制件和陶瓷制件成形模具等。
模具的具体分类方法很多，如按模具结构形式分，冲压模具可分为简单模、连续模和复合模；注塑模具可分为单分型面和双分型面注塑模具等；按工艺性质分，冲压模具可分为冲孔模、落料模、拉深模、弯曲模；注塑模具可分为压塑模、传递模、注射模等。
除部分板料冲压以外，上述各种模具都属于型腔模，因为它们一般都是依靠三维模具型腔使材料成形的。
⏹模具设计内容模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量要求以及成型工艺条件的变化而变化的，所以每副模具都必须进行有创造性的设计；因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、零件图设计四个阶段。
汽车覆盖件模具设计
汽车覆盖件模具设计公布：2020-6-9 16:46:53 来源:模具网扫瞄39 次编辑：佚名摘要：依照汽车覆盖件模具设计的体会和规那么，在UG平台上将模板技术和参数化方法应用于汽车覆盖件模具的设计中，能够大大地缩短传统覆盖件模具设计的周期，达到快速响应制造。
本文研究了参数化模板技术在汽车覆盖件冲压模具设计中的应用方法，并实现了一套压形模板，通过实际应用，证明该模板简化了设计过程，提高了设计效率。
关镶词：覆盖件；模具；参数化；模板；模块化快速响应制造(BapidRgpnse Manufacturing，RRM)，最初是由福特汽车公司提出的，其目的是建立集成环境同时使工程技术人员有效地使用运算机仿真和处理技术进行产品的开发、设计和制造，缩短产品的市场响应时刻，提高质量和可靠性，同时降低成本。
参数化模板技术的设计思想是为快速模具结构设计服务的，缩短模具结构生成和出固的耗时，减少冲压工艺分析设计和依据图纸进行模具制造中间的时刻间隔，从而更好的满足MzM的要求。
模板是将一个事物的结构按照其内在的规律予以固定化、标准化的结果，它是结构标准化的具体表达。
参数化模板技术利用帜D设计的参数化技术，将模板的尺寸进行全关联，用要紧参数来对其他参数进行驱动。
参数化模板技术的应用必须建立在特点建模的基础之上。
在此以UG为开发平台，运用UG完善的参数化机制和强大的CAD功能进行特点建模，专门UG所提供的装配功能和WAvE技术使参数化模板技术具有更广泛的适应性和更强大的生命力。
1 模板的设计和创建1.1 参数化模板技术应用方法研究模板是结构标准化的具体表达，那么模板中的每一个标准化结构都能够看作是一个模块。
将各个模块建模，然后利用UG的装配功能把模块拼装，便完成模板。
同时，模板的设计中应该融入一定实际生产体会，如此模板才具有权威性。
针对模板中使用的标准件(模柄、螺栓、螺钉、导校导套等)，最好建立标准件库，如此在由模板生成具体模具时，当标准件的规格需要变换时，能够直截了当从标准件库中提出，方便省时。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车覆盖件模具设计及其发展历程简述作者：王镭孟健来源：《大众汽车·学术版》2019年第02期摘要随着计算机技术的快速方展，CAD/CAE/CAM一体化技术得到了广泛的应用，而覆盖件模具CAD技术在国内的应用，却仍然停留在依靠设计人员的经验上。
在通用CAD软件系统上进行交互绘图和造型的层次上，仅仅是实现了甩掉图板的目的，这严重阻碍了汽车新车型的更新换代。
同时随着现代模具制造业的快速发展，模具标准化也正逐步从模具的标准件向模具的制造全过程进行延伸，模具零件的标准化、参数化以及模具结构的典型化、通用化正在成为模具CAD/CAE/CAM一体化技术的关键。
针对这种情况，本文引进了模板化、积木式设计思想，在UG平台的基础上开发了覆盖件模具结构设计的模板化CAD系统。
关键词覆盖件模具;模板库;标准化;UG1 汽车覆盖件模具设计及其现状构成汽车车身的零件分为三类，即内覆盖件、外覆盖件和骨架件，前两者统称为覆盖件。
所谓覆盖件，是指覆盖汽车底盘和发动机，构成驾驶室、车身内外的形状复杂的薄板零件。
与普通的冲压件相比，汽车覆盖件具有如下特点：几何尺寸大、形状复杂、质量要求高。
1.1 CAD/CAM技术的发展CAD/CAM，是指以计算机作为主要技术手段，帮助人们处理各种信息，进行产品的设计与制造。
经过最近20多年的发展，CAD技术在国外工业发达国家已被广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、船舶、轻工业、建筑及工程建设等各个领域，成为提高产品与工程设计水平、降低消耗、缩短产品开发与工程建设周期、大幅度提高劳动生产率和产品质量的重要手段。
1.1.1 CAD建模技术的发展随着CAD/CAM技术的发展，CAD的建模技术也从20世纪60年代的机械工程图和三维线框造型技术开始，不断进步，经历了70年代的曲面造型和80年代开始的基于约束的实体造型阶段。
这些造型技术对产品的几何描述准确到位，至今为止仍有着广泛的使用空间。
1.1.2 CAD/CAM技术在工业领域的应用概况CAD/CAM技术最早应用于汽车工业和航天工业领域，大约在五十年代末，飞机和汽车制造业开始研究在飞机机身和汽车车身中遇到的空间曲线和自由曲面问题。
在七十年代，CAD/CAM技术进入了蓬勃发展阶段，这一时期的工作集中于曲面的描述，如车身、机身等形状的定义与加工。
当时，在曲线的拟合上出现了两种较为受欢迎的方法。
其中，七十年代初的貝齐曲线是法国人Bezier为解决汽车外形设计而提出的一种新的参数表示法。
1972年后，莱森费尔德（Riesenfeld）等人开拓性发展了贝齐曲线，把舍恩伯格（Schoenberg）提出曲面造型系统为覆盖件模具的的B样条基底函数用于曲线定义，而避免了贝齐曲线的缺点，程上广泛应用的方法。
为进一步控制和提高覆盖件的拉深件等的设计质量，评价冲压材料的成形性能，分析塑性成形过程，日本众多家公司共同支持开发了ITAS-3D和ROBUST等有限元分析软件，研究板料成形过程的计算机模拟;德国的奔驰、大众等数家公司支持了INDEED有限元分析软件的开发;美国Lawrence Livermore国家实验室开发了DYNA 3D软件，并已经应用于多家公司;美国福特公司研究的有限元分析软件也已应用于覆盖件成形工艺的模拟。
1.2 传统汽车覆盖件模具的设计流程传统的汽车覆盖件模具的一般设计、制造过程主要包括：冲压工艺设计、模具结构设计和模具加工工艺设计。
1.2.1 冲压工艺设计覆盖件的冲压工艺，是由拉延工序、修边工序和翻边工序三个基本工序组成的，少数情况下还需要在拉延工序之前增加落料工序。
在这三道基本工序的基础上，根据覆盖件的具体形状和尺寸，编制各自的冲压工艺。
1.2.2 模具结构设计冲压工艺方案确定以后，通过分析选择合理的模具结构及部件，分别进行拉延模、修冲模、整型模等模具的结构设计。
1.2.3 模具加工工艺设计针对不同的冲压工艺型面和模具结构设计结果，进行模具加工工艺编制和数控编程，确定模具的加工方式和方法。
这种设计方式有以下特点：以主模型作为覆盖件模具的空间基准;基于主模型和二维车身零件线图进行模具设计;模具设计凭经验进行;工艺模型的制造质量决定着整套模具的质量。
同时这种设计与制造过程存在如下问题：设计制造周期长，一套复杂模具的设计时间长达300-400工时;信息共享程度底，设计依据是二维线图和主模型，复杂的空间曲面形状难以表达;凭经验设计，结果难以预测。
1.3 现代模具设计思想相对于传统的模具设计方法，现代模具设计方法有了质的飞跃。
无论是设计过程，还是设计结果都有着与传统方法所不能比拟的优势。
1.3.1数字化、无纸化设计现代模具设计完全以微机为操作平台，抛弃了传统的手工绘图。
这样一来，就完全避免了手工绘图所带来的弊病，其优点主要有以下几点：（1）提高制造精度、减少误差数字化带来的第一个好处就是提高制造精度，能够将人为误差减少到最低。
无纸化生产以后，所有的数据都是通过网络传输，以前由于各工序之间读图差异所造成的误解就可以完全避免。
（2）提高生产效率无纸化生产带来的一大好处就是设计数据通过网络传播，这不但省去了出图的麻烦，更提高了生产的速度，同时也可以减少人力的浪费，有利于提高生产效率。
（3）经济环保实现数字化以后，整个车间都可以实行数据流传递，无需图纸，这样就可以省去纸张对环境的污染，同时也增加了经济效益。
（4）管理方便数字化能够大幅提升管理效率。
包括设计图的存档和出入管理等都会随之而提高效率。
1.3.2 三维实体设计与传统的二维图设计相比，现代模具设计最直观地改变就是三维设计。
三维实体相对于二维视图更直观地表达了模具的本来面目，三维造型的优势不仅仅如此，还有以下几个重要的优点：①增强表达能力三维实体能够表达二维不能表达的空间曲线、曲面。
对于覆盖件模具经常出现的复杂曲面型面，二维视图明显不能表达，三维视图则能够很好地表达。
②便于设计三维设计降低了对设计者的要求，对于新手入门相当方便。
三维实体设计比二维工程图更便于查错，对于一些实体干涉的检查，三维造型能方便看出。
③便于制造三维实体设计可以直接控制各种无人操作的数控机床，对于国内目前以二维图为主要手段的模具加工厂而言，发展的趋势是向无图化发展，且由三维实体生成二维工程图非常方便。
1.3.3 模具设计的标准化、模板化、参数化随着现代模具制造业的快速发展，CAD/CAE/CAM一体化技术得到了广泛的应用，而与之相应的模具标准化也正逐步从模具的标准件向模具的制造全过程进行延伸，人们越来越认识到模具标准化是模具CAD的基础，而模具零件的标准化、参数化以及模具结构的典型化、通用化是模具CAD/CAE/CAM一体化技术的关键，下面以参数化为例，重点进行分析。
参数化设计（Parametric Design）也稱尺寸驱动（Dimension Driven），是指参数化模型的尺寸用对应关系表示，而不用具体数值。
改变一个参数值将使所有与它有关的尺寸自动变化。
也就是说，先建立参数化模型，再通过调整其参数来改变几何形状。
从而实现产品的精确造型。
它使工程设计人员无需考虑细节就可尽快画出零件草图，经过对草图的反复修改得到所需的设计。
并可变动某些约束参数来更新设计，从而在设计系列化产品时不必每次都重新设计全过程。
产品在从概念设计到零件设计的过程中，尤其是在产品的初级设计阶段，产品的几何尺寸及结构形状，不可避免的要反复修改、进行综合协调和优化。
传统CAD系统所构造的产品几何图形都只是几何图素（点、线、圆等）的简单堆叠，哪怕要改变图形的某一尺寸，如一个圆孔的半径，也必须“擦掉”原有图形，用新半径在原来位置构造新圆孔。
这种简单的“重复”劳动，给设计人员带来了诸多不便，也不利于设计人员表达自己的设计思想。
其次，在机械领域中，系列定型产品占有相当比例，系列中的绝大多数零件或部件，都具有相似的外形轮廓特征，能否将一组约定的数值，与零件或部件特征几何尺寸建立起联系，在进行产品系列设计时，只需添加多组数据即可，若要设计新规格零件或部件，修改其部分数据即可。
事实上，这种设计方法就是参数化设计。
在新一代的CAD系统中，都引进了参数化设计功能，使得产品几何图形随着其结构数据的调整而自动修改图形。
参数化设计一般是指零件的形状比较定型，用一组参数约束该几何图形的一组结构尺寸系列，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应，当赋予不同的参数系列值时，就可驱动原几何图形。
不难预料，机械产品中常用的系列化标准件和常用件大都可以采用此种高效设计方法。
一般来说，实现参数化设计，必须具备如下几个关系：设计产品的模型中，包含有拓扑关系和约束关系，此外几何图形应能由尺寸驱动，最后参数系列与几何图形尺寸系列数据结构具有对应关系。
满足上述条件的产品几何图形，既描述了产品的几何形状，又包含了设计者的设计思想，同时又与一组系列值有对应关系，因而，我们所从事的工作是“设计”而不仅仅是“绘图”，其设计结果是包含有设计信息的“模型”，而不仅仅是固定不变的图形（俗称“死图”）。
Unigraphics提供了4种参数化设计手段，具有设计思想独特和操作方便等优点。
具体体现在：（1）能够应用具有不同属性的变量来约束或驱动几何图形。
变量可以为一个具体数值或者一个表达式。
（2）应用表格（零件家族）驱动几何图形。
此种方法特别适合于机械零件的标准件和常用件的系列设计。
（3）利用尺寸标注驱动几何图形，并且还可以实现反向设计。
（4）对于具有确定形状特征的零件或部件可设计成参数化的用户元素（用户自定义），其特征几何尺寸可取自于表、变量或特定尺寸。
总结：（1）根据模板化、积木式的设计思想，可以通过更加先进的数字化工具实现覆盖件模具结构的模板化设计;（2）利用先进软件采用零件家族表的形式，能够创建面向设计的标准件三维实体参数化模型库，并通过集成、套装、参数的约束和关联，实现了标准件的选择自动化;（3）通过创建素材之间的约束和相关，可以采用虚拟装配技术建立了不同种类的覆盖件模具的模板，并将它们集结在一起，形成模板库;（4）本文简要阐述了模板化设计的全过程，并初步分析了其对于提高设计效率，简化设计过程以及加强模具设计标准化程度所具有的意义。
参考文献[1] 杨玉英.大型薄板成形技术[M].国防工业出版社，1996.[2] 肖祥芷.冲压工艺与模具计算机辅助设计[M].国防工业出版社，1996.[3] 胡海.汽车覆盖件模具CAD技术特点[J].模具工业， 1998（4）：7-10.[4] 王洪俊，那景新，李大永.汽车覆盖件模具CAD技术的应用与发展[J].智能制造，2000，35（4）：11-13.[5] 彭颖红，阮雪榆.基于RPM/PDM技术的集成快速设计与制造系统的研究[J].机械科学与技术，2000，19（2）：321-324.[6] 王义林，陈泓，王耕耘，等.基于C/S模型的覆盖件模具CAD系统的研究[J].锻压装备与制造技术，2000，35（2）：34-36.。