汽车覆盖件模具设计

1、基于 UG 的汽车覆盖件模具设计发布： 2008-6-9 16:46:53 来源 :模具网 浏览 39 次 编辑：佚名摘 要：根据汽车覆盖件模具设计的经验和规则，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，经过实际应用，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

2、的是建立集成环境同时使工程技术人员有效地使用计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间， 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间间隔，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 具体体现。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，用主 要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征建模的基础之上。 在 此以 UG

3、 为开发平台，运用 UG 完善的参数化机制和强大的 CAD 功能进行特征建模，尤其 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体现， 那么模板中的每一个标准化结构都可以看作是一个模块。 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经验，这样模板才具有权威性。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，这样在由 模板生成具体模具时， 当标准件的规格需要变换时， 能够直接从

4、标准件库中提出， 方便省时。 标准件库的建立工作量大，内容复杂，当然工作环境仍然是 UG 。根据零件的形状和尺寸， 首先在计算机中以工程草图的形式画出， 尺寸以参数形式表示， 然后对这些参数赋以不同的 值，就能够建立起一组形状相同、规格不同的标准件。模具作为一种特定结构的机械产品， 进行模块化设计时， 既与传统模块化机械产品设计有许 多共同之处，又具有自身的特殊性。模块的正确划分是模板制作的关键，要兼顾两个方面： 一是模具的结构，二是是否有利于实现参数化。下面具体结合压形模阐述一下模块的划分。 在深刻分析压形模具结构特点的基础上， 抽象出所有压形模具的共同特征， 要将上述两个方 面统一起来对模

5、板划分模块。从结构上看，压形模具结构简单，可分为二个模块：上模、下 模，没有压边圈。 从是否有利于实现参数化的角度看， 压形模具可分为模架模块和专用型面 模块。 模架模块是指结构相对规则的上下模架部分， 主要起定位和支撑等作用。 专用型面模 块是指型面结构变化部分， 不易实现设计参数化， 是覆盖件成形的关键部分。 考虑到模具要 固定在机床上，专用型面模块的外形直接受型面的控制，所以将压形模板分成 6 个模块： 上模基座、下模基座、上模型体、下模型体、机床和型面。这样划分的优点有： U 将上、下 模划分为基座和型体，因为基座是少变化和稳定的，结构相对规则，易于实现参数化； 而型 体外形则是多变的

6、， 不规则， 不易于实现参数化； 当型体由于突变失效时， 不至于牵连基座； 2） 不同的产品，要求不同的模具型面，所以相对于模具其他部分来说， 型面的多变和复杂性 最突出，将型面单独作为一个文件， 便于对它的操纵和控制； 3） 机床的加入是为了保证机床 和模具基座压板槽的吻合。1.2 压形模板的创建根据对压形模板的基于上述参数化模板技术在汽车覆盖件压形模板设计中应用方法的分析， 模块划分，对各个模块在 UG 中建模，然后装配成为压形模板。1.2.1 参数化特征建模 参数化模板要求其中的曲线、曲面、实体的形状、尺寸和空间位置都是可变的。在 UG 中， 只有作为特征，其形状和空间参数才是可以改变的

7、，同时在参数之间建立关联。参数化关联机制在压形模板中建立方法将生成模板的所有参数分成 2 种即控制参数和受控 参数。受控参数的值通过公式由控制参数决定， 在 UG 中是通过表达式功能来创建参数之间 的公式关系。 但由于装配部件也较多， 这样所有的控制参数总共也较多， 所以又将控制参数 分成主控参数和非主控参数。 非主控参数的值也是通过公式由主控参数决定。 这样模板的所 有参数将全由主控参数来决定， 减少了需要修改的参数个数， 增强了模板的实用性。 经过不 断修改， 目前压形模板的主控参数有总装文件的模具闭合高度、 送料高度和下模基座文件的 四角平台长、四角平台宽、筋板宽、模具长度、模具宽度、模

8、具高度和基准高度等。除了使 用公式在参数之间建立起关联，还可以在草图中通过几何定位确定参数的关系。草图是 UG 中实现参数化的最强大工具，草图实际上就已经决定了其后要生成实体的方法， 它实际上就是对所描述对象建立数学模型， 其后面的三维造型工作只是将它所表达的思想实 现出来。以下模基座草图为例说明使用草图的方法。 在头脑中先构思出下模基座的大体结构， 有四角 平台、压板槽、底板加强筋、侧加强筋、导腿。选择下模基座的底面为草图附着面，初步生 成的草图如图 1 所示。其中 1 是用于生成底板加强筋，先生成一长方体，然后使用自定义 特征（事先已经做好，存在自定义特征库中 ）。2是用于生成导腿，关于

9、YC 方向做镜像，便 得到两个导腿。 3 是用于生成四角平台， 4 是在四角平台中挖空，用于减重。 5 是用于生成 侧加强筋，然后在 xC 方向做阵列，再关于 xC 做镜像。 6 是用于生成压板槽 （使用自定义特 征） ，然后方法同侧加强筋。 7 是用于生成侧加强筋附着面。经过镜像和填补最后得到草图 形状见图 2。Jb（SI F損基座窣图1.2.2装配和WAW技术图2 F模基座草图模块造形完毕需要装配成模板。UG为建模提供了强大而有效的装配功能，为了完美地实现参数化模板的目标，模块之间的装配定位应当使用约束定位（Mte），而且应当尽可能地使用WAW技术，WAVE技术的突出特点是它的相关拷贝功能

10、。在压形模板的设计中， 上模基座就是通过下模基座 WAVE生成，秉着求同存异的原则，上模基座除导腿外，与下模基座相 同，所以建立上模基座时，应用WAVE技术，将下模基座的草图抽取过来。这样设计工作不仅简便，而且避免了大量的参数关联。压形模板的装配树和约束关系如图3所示。阳 3系然后装配上相应的标淮件，最终得到的压形模板如图4所示。可以看出这一压形模板已经与真正的压形模具相差不大了，模具的基本结构形状已经具备，必用的标淮件已经装入，结合特定的用户要求，只需作很小的改动就可以成为一套真正可以应用于实际生产的模具。2设计实例压形模往往用于零件的初次成形， 以某车型的翼子板压形模结构设计为例说明该压形

11、模板的 使用情况。调出压形模板，首先根据用户要求确定的闭合高度和送料高度修改总装文件中的对应主控参 数，然后设定其他主控参数。表i为本次设计中确定的部分主控参数。设定压形模板中主控参数的数值后，系统能够根据模板中的约束和相应计算公式，将模具中的其他尺寸参数确定下来，如加强筋个数、压板槽间隔等；同时，导板、定位板等标淮件的 型号和起重棒等标淮结构的尺寸，也能够根据模板中的公式和约束关系得到相应的调整。通过对模板中主控参数的数值更新，得到了针对某一特定零件压形工艺使用的模具，此时应当在UG中观察模具结构，对结构中不尽合理的地方根据实际情况手动改正。*1压務樓儀板主控參数设定值誓数赋值BHG压力机的

12、朗合奇度500AU*的送JK离度L2400W画sns度30下澳EUS的矯板覽度W-SJPT200下換机座四角平台视廈340不樓机廉高度H BASE100给定的慕准离座根据用户给定的三维工艺型面，经过适当的处理，取代模板型面模块中的预先给出的曲面（假想工艺型面）；这时，下模型体和上模型体中WAVE所得的分模线、胚料线和型面的状态是断开链接（broLen linked），所以需要应用 WAVE技术建立新的联系，即用新的分模线、胚 料线和型面取代上、下模型体中分模线、胚料线和型面。3结束语1）体现参数化设计的思想，把模具结构模块化，然后在UG开发平台上对各个模块分别特征 建模，运用UG所提供的强有力

13、的草图约束和装配功能，建立模具参数化模板2）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，实现了一套压形模模板，经过对某车型翼子板压形模设计的实际应用，证明模板技术简化了设计过程，提高了设计效率。文章内容：五菱汽车*1992.226速将非常缓慢混台驱动系统的巨大潜能在于利用电能来节省 燃料假如电能来自非矿物的原始能源，则可更加减少的排出研究表明，混台驱动汽车能节省燃料超过2,而纯电力驱动汽车舅ii只有56因此我们可得出这样一个结论，混合驱动是一种用途很广的驱动形式 ,在所有乘用车上的使用前景是非常有潜力的刘东涛译译自美刊机动车 工程贻校圈5电机装在两个离舍器之同的单轴混夸驱动摹蟪(

14、和寿离分器)验收炊日本引进的微型汽车车身大型覆盖件模具的经验寻.;一 ,一连挪州微型汽车厂从丑本三菱代车公司(.)引进新 100 撖型汽车的车身制造技术 ;车身大螫覆盖件模具及焊装夹具 ,其中车身大壅覆盖谇 模其 75 套,捡验夹具 8 套,这是技术引进合同的主要组成部分 ,对提高国产新式微型汽车 ,1010 产品外观质量是致关重要的 .引进并消化这 75 套车身太型覆盖件模具的设计 ,制造 ,调试及验 收方面的技术与经验 ,对提高我国汽车覆盖件模具的水平很有参考与借鉴的价值.这 75 套模具全是 100型的 25种大型覆盖件的外越零件的模具 ,对外型零件的模具要术是精密度高 ,外观 轮廓清晰

15、 ,美观 ,光洁度高 ,匮拇过凌好 ,相互配合好 ,而且还要符合产品图上的尺寸要求和技术 要求 .=,日本缜真的稀点这批摸具的设计 ,结构合理 ,巳生产出台格的产品 ,适合在具有理代化 设备的工厂使用 ,即需要装夹在现代化的 ,太吨位的压力机上生产 .这些摸其有以下特点 ;,外形 尺寸大这 75 套模具全是型的 25 种大型覆盖件外形零件的模具 ,尺寸大 ,形状是复杂流饯形 , 符合流体力学中良好的受力状况 (即风阻系数小 ).由于尺寸大 ,这批横具都要装在大型压力机 上,如 335251 高顶篷压延模 ,就必须要装在 1000/600 上的压力机才能工作 ,因为高顶篷压延模 的外形尺寸为；9

16、50950214027五菱汽车1992.2 3720压延时所需的压力约 75吨.2,形状复杂 而精度高由于这些零件形状复杂 ,空间蓝面多 .零件之间的配合部分和连接部分要求配台好,也就是对空间曲面 ,形状配合精度要求高 ,即是空间形状各个坐标尺寸都有一定的精度要求,这就是说模具必须具备这些条件 ,所以这些模具的主要零件都经过三坐标测量,而曲面形状的三维空闯坐标点都经过计算机辅助设计(),经计算机屏幕显示和检查，输A程序，然后制成磁带即计算机埔助制造 (),将这些磁带放进具有程序控制的仿型机床(仿型铣柬 ) .经过这些具有高精度机床的加工 ,使加工后的模具在空间状态下的各项精度达到技术要求.在切

17、边模 ,上模和下模刃口形状完全吻合 ,间隙配合均匀 ,符合冲裁时所需的间隙值 ,即是台理的间隙 ,所以冲裁 下来的零件毛刺均在 .2 毫米以下 ,不用增加零件去毛刺工序 .综上所述 ,日本汽车行业模具制 造的典型工艺过程归纳如下 ；根据主模型 ,利用三坐标洲量仪铡出数据 (其中分别加减材料厚 度) ,或者根据 .所提供磁带数据根据所得数据输人转换磁带()将磁带输入给数控仿型铣加工模具()进行手工打磨投人批量生产 .3,模具外观光洁 ,整齐和型腔表面质量好从模具的整体来看,由于它的铸件是实型铸造 ,铸件表面较为光洁 .由于是实型铸造 ,铸件壁厚取 4 毫米左右 ,所以 从整体上看模具显得较薄 .

18、这些零件均为外覆盖件 ,其外型表面质量是具有较高的要求 .为了 使汽车表面达到美观 ,光滑 ,轮廓清晰 ,圆角过渡均匀 ,所以模具型腔的光洁度要高 ,各方面精度 也要求高 .这些模具的形腔表面光洁 ,粗糙度低 ,基本上达到要求 .蓝面过渡均匀 ,手惑好 .所以经 过这些模具冲压出来的零件表面光洁美观 ,没有波纹 ,皱纹和凹痕 .已给下一步工序一一油漆 打下了良好的基础 .另,在模具的非重要表面 ,粗糙度就大了 .这点是符合慎具加工制造成本造 价低的原则经济性好 .4,摸具设计工序集中化 ,复合程度高根据梆州微型汽车厂汽车的生产纲 领,确定了这批覆盖件的冲压方案 .为了保证质量 ,高效率 ,原材

19、料的低消耗 ,模具制造成本低 ,这 批汽车覆盖件模具都是工序集中 ,复台程度高 ,也就是指在一套模具 ,一次冲压动作 ,同时将几 个位置 ,坐标方向不同形状的孔 ,边切下,或翻边 .为了保证这些中冲压动作同时完成就采用斜 楔,滑块结构 .采用这种方法效率高 ,精度也能保证 .当然,这样的模具结构就复杂 ,制造难度较 大.5,顶件装置和退料装置在模具压制零件后,需将零件从型腔退出或顶出 .它的顶件装置要可靠,台理和方便 .当上模完成动作向上肘 ,机床的上滑块到一定位置时 ,气缸工作 ,顶件装置则动 作,零件受冲击力而波顶起 ,操作工便很容易迅速地将零件拿走 .在大压力机工作时 ,气缸力是 很大的

20、 ,零件会受到很大的顶出力 .为了保护零件表面受到顶力不变形 ,表面不被顶伤 ,则在顶 件装置上装上 塑料草 起到缓解冲击力妁作用 ,达瓠了保护零件表面的作用 .退料装置 ；为了 使废料边易于取出 ,这批模具多采用切断废料刀 .在切边时 ,废料边在切后 ,使废料很快地从四 周跃下 ,排料方便零件易取出 ,见图.五菱汽车 992.2 圈图说明 ,按(三菱)标准虚料刀低干下刀 口 24毫米寿宜6,导板，限制器的应用导板的应用棋具的导向是模具设计中不可缺少的部分 .日本模具设计考虑得比较细致和周到 ,一般平面上的开料模仅用导柱 ,导套来导向就行了 . 但在成形摸和多曲面的剪边 ,翻边就同时采用导柱

21、,导套,导板联合使用 ,见图 2.此结构为导柱 , 导套定位 .导板承受侧古 1 力,上导板用螺钉固定在上接弦 ,下导板固定在导板座 ,导板座固定 : 漠板上 ,由下导板或称防磨板来调整上下模间隙 .这种结构定位可靠 ,受力状况良好 ,制造方便 . 在日本 ,导板和防磨板有专业厂生产 ,是属标准件 .在导向面上有油槽存油 ,或有吸油存油的润 滑剂制成 .限制器的应用 1 日本制造的每套模具都有限制器 .限制器能保证上下模刀口的安 垒,是挂具存放时控制上下婆刀口有一段距离 ,在上横救下时刃口不被相撞而碰坏 .茸 2五菱 汽车 1992.2 限制器还能限制上下模的行程 .考虑对压延模或翻边模的行程

22、限制 .磨配限制器 使模具调整完毕后 ,限制器定下闭台高度 ,便于以后行程的调节 .限制器由链条锁住在下模扳 上.7,模具闭合高度不统一日方为了尽量追求模具造价低,节约原材料 ,模具壁厚较薄 ,所以闭合高度较低 ,而且闭合高度不统一 ,增加了装模时调整机汽车覆盖件汽车覆盖件的概念汽车覆盖件 （以下简称覆盖件） 是指构成汽车车身或驾驶室、 覆盖发动机和 底盘的薄金属板料制成的异形体表面和内部零件。 轿车的车前板和车身、 载重车 的车前板和驾驶室等都是由覆盖件和一般冲压件构成的。覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状， 它既是外观装饰 性的零件， 又是封闭薄壳状的受力零件。 覆盖件的制

23、造是汽车车身制造的关键环 节。汽车覆盖件的分类按功能和部位分类，可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。 外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求， 内部覆盖件的形状往往更复 杂。按工艺特征分类如下：（1）对称于一个平面的覆盖件。诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器 罩和水箱罩等。 这类覆盖件又可分为深度浅呈凹形弯曲形状的、 深度均匀形状比 较复杂的、深度相差大形状复杂的和深度深的几种。（2）不对称的覆盖件。诸如车门的内、外板，翼子板，侧围板等。这类覆 盖件又可分为深度浅度比较平坦的、深度均匀形状较复杂的和深度深的几种。（3）可以成双冲压的覆盖件。所谓成双冲压既指左右件组成一个便于

24、成型 的封闭件，也指切开后变成两件的半封闭型的覆盖件。（4）具有凸缘平面的覆盖件。如车门内板，其凸缘面可直接选作压料面。（5）压弯成型的覆盖件。以上各类覆盖件的工艺方案各有不同，模具设计结构亦有很大差别。汽车覆盖件的特点和要求与一般冲压件相比， 覆盖件具有材料薄、 形状复杂、 结构尺寸大和表面质量 要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。 因此，在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来， 作为一各特殊的类别加以 研究和分析。覆盖件的特点决定了它的特殊要求。1、表面质量覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形 的美观，因此覆盖件表面不允许有

25、波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破 坏表面美感的缺陷。 覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、 平滑、左右对称和过 渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅， 不允许参差不齐。 总之覆盖件不仅 要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。2、尺寸形状覆盖件的形状多为空间立体曲面， 其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达 出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描述。 主模型是覆盖件的主要制 造依据，覆盖件图上标注出来的尺寸形状， 其中包括立体曲面形状、 各种孔的位 置尺寸、 形状过渡尺寸等， 都应和主模型一致， 图面上无法标注的尺寸要依赖主 模型量取，从这个意义上看，主模型是覆盖件图必

26、要的补充。3、刚性覆盖件拉延成型时， 由于其塑性变形的不均匀性， 往往会使某些部位刚性较 差。刚性差的覆盖件受至振动后会产生空洞声， 用这样零件装车， 汽车在高速行 驶时就会发生振动， 造成覆盖件早期破坏， 因此覆盖件的刚性要求不可忽视。 检 查覆盖件刚性的方法， 一是敲打零件以分辨其不同部位声音的异同， 另一是用手 按看其是否发生松驰和鼓动现象。4、工艺性覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。 覆盖件的工艺性关键是拉延工 艺性。覆盖件一般都采用一次成型法， 为了创造一个良好的拉延条件， 通常将翻 边展开，窗口补满，再加添上工艺补充部分，构成一个拉延件。工艺补充是拉延件不可缺少的组成部分，

27、它既是实现拉延的条件， 又是增加 变形程度获得刚性零件 的必要补充。工艺补充的多少取决于覆盖件的形状和尺 寸，也和材料的的性能有关，形状复杂的深拉延件，要使用 08ZF 钢板。工艺补 充的多余料需要在以后工序中去除。拉延工序以后的工艺性， 仅仅是确定工序次数和安排工序顺序的问题。 工艺性好 可以减少工序次数， 进行必要的工序合并。 审查后续工序的工艺性要注意定位基 准的一致性或定位基准的转换， 前道工序为后续工序创造必要的条件， 后道工序 要注意和前道工序衔接好。汽车覆盖件制造中的薄板冲压数值模拟技术汽车覆盖件是汽车产品最重要的组成部件之一， 一般是通过大型模具采用冲 压工艺加工制造而成。车身

28、覆盖件要求表面平滑，不允许有皱纹、划伤、拉毛等 表面缺陷， 要求具有足够的刚性和尺寸稳定性。 这些都与加工过程中的板壳力学 问题息息相关， 而成形过程中的力学问题非常复杂， 只有采用数值技术才能使问 题得到简化。汽车覆盖件成形加工生产目前主要依靠传统经验设计来制定冲压工艺、 开发 相关模具， 具有相当大的随意性和不确定性。 然而板料成形的力学过程及成形影 响因素非常复杂， 是一个集几何非线性、 材料非线性、 接触非线性于一体的强非 线性问题，用传统的解析方法很难求解。 塑性成形理论经过 100多年的发展， 已 相当成熟。 随着计算机应用技术的普及， 板料塑性成形过程用有限元方法进行数 值模拟已

29、成为一项有效解决该问题的高新技术。汽车覆盖件包括覆盖汽车发动机、 底盘、构成驾驶室及车身的所有厚度 3mm 以下的薄钢板冲压而成的表面和内部零件，其重量占到汽车用钢材总量的 50% 以上。汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂、多为复杂的空间曲面、结构尺寸大和 表面质量高等特点。 在冲压时毛坯的变形情况复杂， 故不能按一般拉伸件那样用 拉伸系数来判断和计算它的拉伸次数和拉伸可能性， 且需要的拉延力和压料力都 较大，各工序的模具依赖性大， 模具的调整工作量也大。 汽车覆盖件成形过程中 板料上的应力应变分布情况非常复杂，成形质量影响因素较多。从变形方式看， 板料的成形是拉延、翻边、胀形、弯曲等多种变形方式

30、的组合过程。对一个给定 的零件来说，一套合理的模具和工艺方案的确定， 不仅要靠实践经验和理论计算， 还往往离不开反复地试模和修模。 因此汽车覆盖件模具设计的主要任务就是要解 决好冲压过程中板料不同部位之间材料的协调变形问题， 既要避免局部区域过分 变薄甚至拉裂， 又要避免起皱或在零件上留下滑移线， 还要将零件的回弹量控制 在允许的范围内。目前，板料冲压过程的计算机分析与仿真技术 （非线性有限元分析技术） 已 能在工程实际中帮助解决传统方法难以解决的模具设计和冲压工艺设计难题， 如 计算金属的流动、应力应变、板厚、模具受力、残余应力等，预测可能的缺陷及 失效形式，如起皱、破裂、回弹等。在汽车覆盖

31、件的设计中采用数值模拟技术能 从设计阶段准确预测各种工艺参数对成形过程的影响， 进而优化工艺参数和模具 结构，缩短模具的设计制造周期， 降低产品生产成本， 提高模具和冲压件产品品 质。我国汽车覆盖件模具的发展概况1、近年来汽车覆盖件模具生产能力发展很快由于汽车覆盖件模具市场需求旺盛， 因此许多企业加大了技术改造力度， 一 些新建企业也快速发展， 使汽车覆盖件模具的生产能力大为提高。 经过技术改造， 原来行业中公认的四大模具厂 （一汽模具制造有限公司、 东风汽车模具有限公司、 天津汽车模具有限公司、 四川成飞集成科技股份有限公司） 都已有了生产大中型 汽车覆盖件模具 200 万左右工时的能力，

32、模具年产值都超过 1 亿元，有的还超过 了 2 亿元。这与 2000 年时相比，能力已增加一倍以上。除此 4 家外，近年来新 涌现了一批年产模具可以超过或接近 1 亿元的企业。例如福臻实业公司、 普什模 具有限公司、 北京比亚迪模具有限公司、 哈尔滨哈飞汽车模具制造有限公司， 跃 进汽车集团南京模具装备有限公司、 上海千缘汽车车身模具有限公司、 河北兴林 车身制造集团有限公司和潍坊模具厂等。此外具有年产 5000 万元左右汽车覆盖 件模具能力的企业全国还约有 10 多家。这 20 多家的汽车覆盖件模具生产企业是 目前的主力，总能力已有 20 亿元左右。再加上其他一些小企业，估计全国目前 已有

33、30 亿元左右的汽车覆盖件模具生产能力。从近年来发展情况看， 民营企业发展很快， 外资企业也开始进入中国， 其中 日资和台资最为活跃。 现在生产汽车覆盖件模具的企业越来越多了， 光是在 2004 年 5 月第十届国际模具技术和设备展览会上参展的厂家就有 40 多家。估计目前 全国已有百家以上了。例如，被中国机械工业联合会授予“汽车模具之乡”的河 北省泊头市已有 20 家生产汽车覆盖件模具的企业， 2004年销售额已达 4 亿元。 上海目前也已集中了 10 家左右的汽车覆盖件模具生产企业，总能力也有 3 亿元 左右。比亚、长城、瑞风、屹丰、华庄、千缘等一大批民营汽车模具生产企业由 于投资力度大、

34、起点高、服务对象明确，已成为异军突起的生力军。由日本丰田汽车与中国一汽合资成立的丰田一汽 （天津）模具有限公司已正 式开业，将很快形成 3 个车型模具的生产能力。 由日本本田商事株式会社投资兴 建的烟台骏辉模具有限公司也将很快形成较大能力。日资、合资等独资和合资的汽车模具生产企业， 由于其资本雄厚、 技术先进、 管理成熟， 又与海外模具客户有渊源的关系， 并带来了大批的经营、 技术和管理 人才，因此能在很短的时间内形成生产和经营能力。除了各个企业自行发展生产能力之外， 企业之间联合、 协调与协作能力近年 来也有较大提高， 某些地区已形成了汽车覆盖件模具集聚生产基地的雏形， 这些 集聚生产基地都

35、形成了汽车模具企业群和专业配合密切的供应链。 这些都对能力 发挥有很大帮助。除了上海和河北省泊头市各有不少汽车覆盖件模具生产企业集 中在一起之外，湖北省十堰市、天津市及周边地区、哈尔滨、成都等地都相对集 中了一批汽车覆盖件模具生产企业， 并已形成了一些协作关系， 从而提高了整体 能力。随着一些模具“龙头”企业规模的扩大和组织、协调能力及技术实力的增 强，单个模具企业承接整车模具的能力已形成， 甚至一年内可承接多个车型的整 车模具。与此同时， 行业中已初步形成了企业专业化分工和集团化经营， 从而增 强了模具企业的整体实力。2、近年来汽车覆盖件模具的技术进步成效显着在汽车产量和车型近年来快速发展的

36、同时， 汽车价格一年比一年降低， 有些 车型甚至一年降价多次。 汽车降价的结果就迫使汽车生产厂要降低成本， 从而也 对模具提出了降价要求。 对此，许多模具厂认为这对模具厂不利， 但也有一些模 具厂认为这是利好消息。 这怎麽理解？这是因为汽车厂要降低模具价格， 当然包 括进口和国产都在内的所有模具， 而现在国内模具价格与国外相比要低得多， 因 此，汽车厂会在降低模具采购成本的要求下把一部分模具从国外采购转为国内采 购，这样一来，不但模具厂订单会增加，而且这部分模具价格会比较好。这就是 利好的理由。不管是接受原来要进口而转为国内采购的模具还是接受原来就是国 产而现在要求降价的模具的订单， 都要求模

37、具生产企业在管理和技术等方面取得 进步才能胜任。 这就迫使模具企业积极采用新技术， 努力改善企业管理来提高自 身的综合素质和核心竞争力。 向技术要效率， 向管理要效益， 已成为许多模具厂 不断发展的主要方法。目前，中国的汽车模具企业在规模、计算机应用、数控加 工机床、调试设备等主要硬件上与国际水平差距正在快速缩小， 甚至有一批企业 已经达到世界先进水平，技术进步明显。汽车覆盖件模具生产企业近年来的技术进步主要表现在如下几个方面。1）装备水平有了很大提高无论是近年来新建的企业还是经过技术改造的老企业， 无一例外地都大量采 购了先进的数控设备， 这些设备中包括了三轴至五轴的高速加工机床、 大型龙门

38、 式加工中心和数控铣等机床、 先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光切割机 等。目前许多模具企业已拥有了 10 台左右的大型数控设备，有些企业已拥有了 30 多台。目前全行业已约有大型数控加工设备 400多台，因此，生产汽车覆盖 件模具的水平和能力已大为提高。 过去，一个企业很难在一年内完成整个车型的 模具，现在一些骨干重点企业已完全有这个能力了。 个别企业通过行业协作还具 备了一年内可以同时完成 45个车型全套模具的能力。 大部分企业还同时配置了 许多先进的软件。根据现在装备水平看，国内已经有了一年完成 20 个以上车型 整车模具的能力了。2）设计和加工技术有了很大提高近年来，企业使用三维

39、CAD 的已越来越多，有的企业已经达到百分之百的 应用。与此同时， CAE 技术也得到广泛应用。 一方面是从国外引进的 CAE 软件， 经过二次开发， 应用水平有了较大提高； 另一方面是国内自行开发， 拥有自主知 识产权的、先进的 CAE 软件也已在生产中得到成功应用。目前已经应用的 CAE 软件主要有引进的 LS、DYNA3D 、 DYNAFORM 、PAMSTAMP 、OPTRIS、 AUTOFORM 及国内自己开发的 VFORM、KMAS、sheetForm和 CADEM U 系统 等。作为汽车大型覆盖件模具开发中的核心技术 CAE 技术，现在的 CAE 软 件已在传统的只作成形分析上实

40、现了升级， 能参与冲压工艺的全过程， 在分析内 容的广泛性、实用性、精确性方面都有显着的进步。这对产品设计与工艺分析、 提高模具特别是拉延模的成功率、 缩短模具制造周期、 提高模具质量都有显着作 用。数字化制造、逆向工程、并行工程、敏捷制造、精益生产等先进技术也已在 汽车覆盖件模具生产中得到了应用，并产生了良好效果。在模具厂普遍采用 CAPP 虽然有很大难度，但也不乏成功的例子。以前很少采用的高速加工技术现 在也越来越多地被采用， 可以说是已经到了开始广泛应用阶段。 把模具设计中大 量的经验、标准和规范与 CAD/CAM 技术系统融为一体的智能化和自动化的全 方位（从数据到产品）模具设计和加工

41、的解决方案的有关软件也已开始被应用， 并有效地提高了模具质量和缩短了模具生产周期。 前不久，一批留学美国和加拿 大并在美国汽车模具行业从业多年的技术人员在重庆组建了 DSI 数码模系统（重 庆）有限公司， 创建和应用了数码模技术。 这项技术依靠先进模具与冲压工艺的 设计和模拟技术相结合的模具专家系统， 将推进国内传统的制模方式向计算机技 术为支撑的模具工程方向转变的进程， 对缩短模具生产周期及降低成本， 将起到 很好的作用。也有一些企业已实现了 CAD/CAE/CAPP/CAM 一体化，从而提升 了企业的综合水平。其他如测量技术、表面涂镀技术、综合检具工装、标准化应 用以及快速成型技术与快速经

42、济模具的成功结合等，近年来也取得了不少进步。 一些骨干企业以及外资企业在国内设立了一些独资或合资的汽车覆盖件模具的 设计与研发中心， 有些企业还与国外有关公司进行合作开发和合作设计， 这也为 行业的技术进步创造了有利条件。3）模具水平有了很大提高由于装备水平和设计加工技术的提高， 再加上人员素质的提高及一些新技术 的应用，近年来， 国产汽车覆盖件模具水平也随之有了很大提高。 模具水平的提 高是多方面的，体现在模具生产的全过程。 过去不能生产的模具现在能够生产了， 这更体现了水平的提高。 现在，包括高难度整体侧围和翼子板在内的中档轿车全 部覆盖件模具国内已能生产。为合资企业国外车型配套的模具和一

43、些出口模具， 也可以通过国外（如日本、德国）公司的标准验收。国内一些骨干企业已实现了 从局部零部件、中低档轿车模具过度到整车零部件、 中高档轿车模具产出的能力。 与自动化压机配套的大型连续模和多工位级进模现在国内也已有了较高水平的 产品。国内高端模具水平与国外的差距正在缩小。 中高档轿车模具全部依赖进口 的现象正在逐渐得到改变。 近年来用于自动化生产线生产的覆盖件模具和大型多 工位自动化模具的出现也说明了模具技术质量等综合水平和实力的进步。由于 CAD/CAE 技术的普及和运用积累，国内有些企业在 DL 图设计冲压工 艺分析方面已接近国外水平。 标准化结构、 标准件、 曲型性结构的运用及其在此

44、 基础上的灵活处理， 已使模具结构复合程度高、 结构布局合理、 使用可靠得到满 足。有些单位随着高性能加工设备的使用和 CAM 技术的成熟，还建立了相应的 知识库、刀具库、主轴头库等，可实现虚拟加工以检查干涉。有些企业还自主开 发了可以避免过切的软件， 应用后可完全防止数控机床的过切。 精密加工、 多轴 联动加工、 倾角加工方法的运用， 实现了模具制造质量的提高。 实型铸造技术的 进步为模具提供了更好的铸件毛坯。 多品种、高质量的标准件为模具标准化提供 了条件，使模具生产周期大为缩短，同时还降低了成本。 2004 年，德国大众本 部、大众中国、 一汽大众和上海大众对中国的模具供应商做市场评定，

45、 认为一汽 模具制造有限公司等企业已完全具备了为大众集团提供轿车外覆盖件模具能力， 这也充分说明了近年来我国汽车覆盖件模具水平的提高。基于 UG 的汽车覆盖件模具设计摘 要：根据汽车覆盖件模具设计的经验和规则，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，经过实际应用，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 ，R

46、RM) ，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 员有效地使用计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间，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间间隔，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体现。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，用主要参 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

47、 特征建模的基础之上。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 功能进行特征建模， 尤其 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体现，那么模板中的每一个标准化结 构都可以看作是一个模块。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 融入一定实际生产经验，这样模板才具有权威性。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，这样在由模板生成具体模具时，当标

48、准件的 规格需要变换时，能够直接从标准件库中提出，方便省时。标 准件库的建立工作量大，内容复杂，当然工作环境仍然是 UG 根据零件的形状和尺寸，首先在计算机中以工程草图的形式画 出，尺寸以参数形式表示，然后对这些参数赋以不同的值，就 能够建立起一组形状相同、规格不同的标准件。模具作为一种特定结构的机械产品，进行模块化设计时，既与 传统模块化机械产品设计有许多共同之处，又具有自身的特殊 性。模块的正确划分是模板制作的关键，要兼顾两个方面：一 是模具的结构，二是是否有利于实现参数化。下面具体结合压 形模阐述一下模块的划分。在深刻分析压形模具结构特点的基 础上，抽象出所有压形模具的共同特征，要将上述

49、两个方面统 一起来对模板划分模块。从结构上看，压形模具结构简单，可 分为二个模块：上模、下模，没有压边圈。从是否有利于实现 参数化的角度看，压形模具可分为模架模块和专用型面模块。 模架模块是指结构相对规则的上下模架部分，主要起定位和支 撑等作用。专用型面模块是指型面结构变化部分，不易实现设 计参数化，是覆盖件成形的关键部分。考虑到模具要固定在机 床上，专用型面模块的外形直接受型面的控制，所以将压形模 板分成 6 个模块：上模基座、下模基座、上模型体、下模型体、 机床和型面。这样划分的优点有： U 将上、下模划分为基座和 型体，因为基座是少变化和稳定的，结构相对规则，易于实现 参数化；而型体外形

50、则是多变的，不规则，不易于实现参数化； 当型体由于突变失效时， 不至于牵连基座； 2) 不同的产品， 要求 不同的模具型面，所以相对于模具其他部分来说，型面的多变 和复杂性最突出，将型面单独作为一个文件，便于对它的操纵 和控制； 3)机床的加入是为了保证机床和模具基座压板槽的吻 合。1.2 压形模板的创建基于上述参数化模板技术在汽车覆盖件压形模板设计中应用方 法的分析，根据对压形模板的模块划分，对各个模块在 UG 中 建模，然后装配成为压形模板。1.2.1 参数化特征建模参数化模板要求其中的曲线、曲面、实体的形状、尺寸和空间 位置都是可变的。在 UG 中，只有作为特征，其形状和空间参 数才是可

51、以改变的，同时在参数之间建立关联。参数化关联机制在压形模板中建立方法将生成模板的所有参数 分成 2 种即控制参数和受控参数。受控参数的值通过公式由控 制参数决定，在 UG 中是通过表达式功能来创建参数之间的公 式关系。但由于装配部件也较多，这样所有的控制参数总共也较多，所以又将控制参数分成主控参数和非主控参数。非主控参数的值也是通过公式由主控参数决定。这样模板的所有参数 将全由主控参数来决定，减少了需要修改的参数个数，增强了 模板的实用性。经过不断修改，目前压形模板的主控参数有总 装文件的模具闭合高度、送料高度和下模基座文件的四角平台 长、四角平台宽、筋板宽、模具长度、模具宽度、模具高度和 基

52、准高度等。除了使用公式在参数之间建立起关联，还可以在 草图中通过几何定位确定参数的关系。草图是 UG 中实现参数化的最强大工具，草图实际上就已经决 定了其后要生成实体的方法，它实际上就是对所描述对象建立 数学模型，其后面的三维造型工作只是将它所表达的思想实现 出来。以下模基座草图为例说明使用草图的方法。在头脑中先构思出 下模基座的大体结构，有四角平台、压板槽、底板加强筋、侧 加强筋、导腿。选择下模基座的底面为草图附着面，初步生成 的草图如图 1 所示。其中 1 是用于生成底板加强筋，先生成一 长方体，然后使用自定义特征 （事先已经做好，存在自定义特征 库中 ）。2 是用于生成导腿，关于 YC

53、方向做镜像，便得到两个 导腿。 3 是用于生成四角平台， 4 是在四角平台中挖空，用于减 重。 5 是用于生成侧加强筋，然后在 xC 方向做阵列，再关于 xC做镜像。6是用于生成压板槽（使用自定义特征），然后方法同 侧加强筋。7是用于生成侧加强筋附着面。 经过镜像和填补最后 得到草图形状见图2122装配和WAW技术模块造形完毕需要装配成模板。UG为建模提供了强大而有效的 装配功能，为了完美地实现参数化模板的目标，模块之间的装 配定位应当使用约束定位（Mte），而且应当尽可能地使用 WAW 技术，WAVE技术的突出特点是它的相关拷贝功能。在压形模 板的设计中，上模基座就是通过下模基座 WAVE生

54、成，秉着求 同存异的原则，上模基座除导腿外，与下模基座相同，所以建 立上模基座时，应用WAVE技术，将下模基座的草图抽取过来。 这样设计工作不仅简便，而且避免了大量的参数关联。压形模 板的装配树和约束关系如图 3所示。图3压形摸按转配关系然后装配上相应的标淮件，最终得到的压形模板如图4所示。可以看出这一压形模板已经与真正的压形模具相差不大了，模 具的基本结构形状已经具备，必用的标淮件已经装入，结合特 定的用户要求，只需作很小的改动就可以成为一套真正可以应 用于实际生产的模具。2设计实例压形模往往用于零件的初次成形，以某车型的翼子板压形模结构设计为例说明该压形模板的使用情况。调出压形模板，首先根

55、据用户要求确定的闭合高度和送料高度 修改总装文件中的对应主控参数， 然后设定其他主控参数。 表1 为本次设计中确定的部分主控参数。设定压形模板中主控参数的数值后，系统能够根据模板中的约 束和相应计算公式，将模具中的其他尺寸参数确定下来，如加 强筋个数、压板槽间隔等；同时，导板、定位板等标淮件的型 号和起重棒等标淮结构的尺寸，也能够根据模板中的公式和约 束关系得到相应的调整。通过对模板中主控参数的数值更新， 得到了针对某一特定零件压形工艺使用的模具，此时应当在UG中观察模具结构，对结构中不尽合理的地方根据实际情况手动 改正。1压務樓樓板主控參数设定值参数績值注释BHG压力机的闭合窩度SLG500

56、送离度L2400Wsns度30下澳BUS的筋扳覽度W-SJPT200下越机座四角平台度340下携机用髙度H BASE100联中拾宜的慕淮离度根据用户给定的三维工艺型面，经过适当的处理，取代模板型 面模块中的预先给出的曲面(假想工艺型面)；这时，下模型体和 上模型体中 WAVE所得的分模线、胚料线和型面的状态是断开 链接(broLen linked)，所以需要应用WAVE技术建立新的联系， 即用新的分模线、胚料线和型面取代上、下模型体中分模线、 胚料线和型面。3结束语1）体现参数化设计的思想，把模具结构模块化，然后在UG开发平台上对各个模块分别特征建模，运用UG所提供的强有力的草图约束和装配功能

57、，建立模具参数化模板2）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，实现了一套压形模模板，经过对某车型翼子板压形模设 计的实际应用，证明模板技术简化了设计过程，提高了设计效 率。中国汽车覆盖件模具的发展动向国家机械网（日期：2006-05-24 09:02）2004年，中国的汽车工业仍旧获得了产量增幅14.12%,销售增幅15.5%的高速发展，汽车总产量已超过 507万辆。 除了产值产量高速发展之外，近年来汽车车型发展速度也很快。据不完全统计，单 是轿车一项，目前已有40多个品牌，200多个车型。2004年上市的新车就有40款 左右。无论是产量还是车型，现在都已远远突破了原来的

58、汽车行业“十五”规划。 在这样一个新形势下，汽车覆盖件模具市场就有了相应的快速发展，同样是远远突 破了 “十五”规划的设想。按“十五”模具行业发展规划，模具产值“十五”期间 平均年增长率为12%至2005年时将达到490亿元左右。实际上现在的情况是“十 五”前四年平均年增长率已达17.3%, 2004年模具产值已达530多亿元，比原“十 五”规划的2005年目标还多出40多亿元。其中汽车覆盖件模具的年均增幅还要高 于行业总水平，估计平均增长率会接近 20%近年来汽车覆盖件模具生产能力发展很快由于汽车覆盖件模具市场需求旺盛，因此许多企业加大了技术改造力度，一些新建企业也快速发展，使汽车覆盖件模具的生产能力大为提高。经过技术改造， 原来行业中公认的四大模具厂（一汽模具制造有限公司、东风汽车模具有限公司、 天津汽车模具有限公司、四川成飞集成科技股份有限公司）都已有了生产大中型汽 车覆盖件模具200万左右工时