李亞敏 趙亞利 王華君 李永波

摘 要：近幾年來，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高，以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，模具成形零件的設(shè)計(jì)和制造都有難度，采用UG的CAD塊建立三維模型，AUTOFORM進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在UG的CAM模塊里面生成NC加工代碼的方法，從而，減少了模具設(shè)計(jì)的產(chǎn)生缺陷的可能，保證生成加工代碼的正確性，提高了勞工效率和可靠性，大大減少了試模的次數(shù)，縮短了模具制造的周期。

關(guān)鍵詞：覆蓋件 UG AUTOFORM 設(shè)計(jì) 制造

中圖分類號(hào)：TG31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（a）-0074-01

我國(guó)模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高，以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性。因此，在實(shí)踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離出來，作為一各特殊的類別加以研究和分析。

1 覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀，因此覆蓋件表面不允許有波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他破壞表面美感的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰、平滑、左右對(duì)稱和過渡均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢，不允許參差不齊。因此對(duì)模具設(shè)計(jì)的水平就要求的很高，對(duì)覆蓋件成形的可能性分析是很有必要，常見的基本分析方法有，用基本沖壓工序的計(jì)算方法進(jìn)行類比分析，根據(jù)各個(gè)變形區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變的特點(diǎn)分析，參考以前加工過的工件，用類似的方法進(jìn)行判斷，是一網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)等，由于覆蓋件尺寸比較大，比較薄變形比較復(fù)雜，所以以上幾種方法不能很好的解決，因此對(duì)覆蓋件的可能性分析是一項(xiàng)艱苦細(xì)致的工作，所以有必要在制造之前就借助與專業(yè)軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證模具設(shè)計(jì)的合理性。

Autoform作為一款優(yōu)秀的CAE仿真分析軟件，與其它CAD軟件的數(shù)據(jù)接口可以通過IGES、VDA等數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，其偏移（offset）功能能很快地從凸模（或凹模）生成凹模（或凸模）；能很方便地定義拉延筋和修邊輪廓等功能曲線；復(fù)雜形狀的落料件和組合毛坯件的自動(dòng)網(wǎng)格劃分；對(duì)稱件可以1/2描述；能直接地將落料輪廓、拉延筋線和修邊輪廓從CAD帶入模擬中，這些都大大簡(jiǎn)化了CAD數(shù)據(jù)的輸入。同時(shí)Autoform-Incremental（增量求解），易用，快捷，對(duì)大多數(shù)零件得到結(jié)果不超過3小時(shí)。

通過多次模擬能優(yōu)化模面和沖壓過程方案，從而判定和確認(rèn)優(yōu)化的模面形狀（制件和工藝補(bǔ)充面的圓角半徑，拉延包高度，凸模拔模角，儲(chǔ)料包（over-crown）等，拉延半徑、拉延筋）和沖壓過程參數(shù)（壓料力，拉延筋強(qiáng)度和等效拉延筋阻力，坯料的輪廓，模具型面幾何參數(shù)等，摩擦條件和潤(rùn)滑，平衡塊（spacer）和工藝切口（relief cuts）等工藝條件的設(shè)置等）。

因此有了模具的三維模型就可以運(yùn)用autoform，進(jìn)行仿真從而找到合理的模具結(jié)構(gòu)，覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，結(jié)構(gòu)尺寸大，同一般沖壓件相比，覆蓋件的沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在建立三維模型方面和數(shù)控加工編程方面都有一定的難度，因此應(yīng)該借助于專業(yè)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，UG 集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費(fèi)品、通用機(jī)械及電子工業(yè)等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了大規(guī)模的應(yīng)用。UG 的CAD模塊除了常規(guī)的實(shí)體建模和特征建模還有自由形狀建模，因此它的三維建模能力很強(qiáng)，能夠適應(yīng)覆蓋件建立三維模型的需要。

所以借助UG的CAD模塊我們完成覆蓋件的三維建模，之后導(dǎo)入到AUTOFORM里面，再進(jìn)行仿真，根據(jù)模擬結(jié)果再進(jìn)行修正，從而設(shè)計(jì)出合理的覆蓋件模具。

2 覆蓋件模具制造

沖模制造工藝主要有車、銑、磨、鉆、線切割和電火花等，覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，結(jié)構(gòu)尺寸大，所以其加工有難度，對(duì)于其粗加工和半精加工，采用數(shù)控加工中心加工覆蓋件，對(duì)于精加工采用磨和研磨加工的方法可行，可以在一次裝夾后采用不同的刀具，加工，可以保證零件各部分的位置精度，并且覆蓋件模具加工過程中，NC程序加工占到了大約70%。加工過程的大量程序化要求NC程序必須合理，高效。

UG/CAM模塊是UG NX的計(jì)算機(jī)輔助制造模塊，該模塊提供了對(duì)NC加工的CLSFS建立與編輯，提供了包括銑、多軸銑、車等加工方法的交互操作，可以對(duì)由UG建模模塊或者其它CAD軟件建立的數(shù)據(jù)模型（片體、實(shí)體等）直接生成精確的刀具路徑，并可通過后處理產(chǎn)生應(yīng)用于各式數(shù)控機(jī)床的NC加工程序。同時(shí)又提供了制造資源管理系統(tǒng)、切削仿真、圖形刀軌編輯器、機(jī)床仿真等加工或輔助加工。

因此得到合理的模具的三維模型之后，利用UG/CAM模塊可以模擬加工過程，看到切削過程和路線，之后根據(jù)需要修正，最后由生成NC加工代碼，根據(jù)生成的NC文件導(dǎo)入相應(yīng)的機(jī)床，從而完成覆蓋件模具的半精加工，由于模具的表面光潔度要求的比較高，所以還需要后面的精加工，磨和研磨。

3 應(yīng)用

鄭州某公司，生產(chǎn)覆蓋件就是采用的由UG的CAD模塊建立三維模型，之后導(dǎo)入AUTOFORM進(jìn)行仿真驗(yàn)證，之后再在UG的CAM模塊里面生成NC加工代碼，之后導(dǎo)出代碼到機(jī)床（加工中心）上，完成模具的粗，半精加工，之后把模具裝配到一起進(jìn)行試模，如果達(dá)到要求，就采用手工磨的方法，達(dá)到表面光潔度的要求。假如試模不能達(dá)到要求則進(jìn)行修改，直到達(dá)到要求為止。

4 結(jié)論

覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，模具成形零件的設(shè)計(jì)和制造都有難度，采用UG的CAD塊建立三維模型，AUTOFORM進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在UG的CAM模塊里面生成NC加工代碼的方法，對(duì)其設(shè)計(jì)和制造，有一下的優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于AUTOFORM進(jìn)行仿真驗(yàn)證，模具有些缺陷基本上可以在設(shè)計(jì)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)并修正，從而保證了模具設(shè)計(jì)的合理性，減少了模具缺陷的可能，大大減少了試模的次數(shù)，減少成本，縮短了模具制造的周期。

（2）UG的CAM模塊里面生成NC加工代碼，從而減少了手工編程的勞動(dòng)量，并且可以對(duì)加工過程和加工路線驗(yàn)證，從而保證加工代碼的正確性，提高了勞工效率和可靠性，縮短了模具制造的周期。

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