汽车覆盖件冲压工艺设计现状及发展趋势

1　引　言

    近年来,国内外各大汽车制造企业都将车身外形的设计和制造能力作为衡量汽车,特别是轿车车型开发水平的重要标志,而覆盖件模具正是车身生产的主要工艺装备。为此,世界各国均投入了大量的人力和财力开展汽车覆盖件模具设计及其制造技术的研究与开发,解决模具设计及制造过程中的“TQCS”问题(T-Time——较短的交货期,Q-Quali2ty——较高的质量,C-Cost——较低的成本,S-Ser2vice——较好的用户服务)。工艺设计是联接产品设计与制造的桥梁和纽带,合理的成形工艺设计是模具设计与制造的基础,也是决定覆盖件能否顺利成形的关键,它将直接关系到产品的质量、成本、生产效率以及模具的使用寿命等方面。覆盖件工艺设计及其关键技术已成为人们研究的热点。本文在论述了汽车覆盖件冲压工艺设计各关键部分发展现状的基础上,指出了该领域的发展趋势。

2　覆盖件冲压工艺设计发展现状

    与一般冲压件相比,汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂、自由曲面多、结构尺寸大以及表面质量要求高等特点。覆盖件成形时,坯料各部分的变形状态很复杂,各处的应力很不均匀,一个零件的成形往往需要拉深、冲孔、修边、翻边、整形等多道工序才能完成,这就给工艺设计提出了很高的要求。覆盖件冲压工艺设计包括工艺性分析、工艺方案设计、工序件详细设计(即模具型面设计)等,对弯曲和拉延模设计,还需要进行毛坯展开计算和中间工序设计等。很多单位对覆盖件工艺设计各个部分及其整体进行了大量研究,取得了不少的成绩,推动了覆盖件工艺设计和模具设计与制造的发展,但也存在有待改进和发展的地方。目前,计算机辅助工艺智能化设计是覆盖件冲压工艺设计的主要研究方向。

2.1　汽车覆盖件冲压工艺性分析

    零件工艺性是指该零件加工制造的可行性及方便性,其影响因素有零件材料特性、几何特性、工艺成形方法等。拉延是汽车车身覆盖件冲压成形中最为关键的工序,因此汽车覆盖件的工艺性分析就主要在于拉延成形性分析。传统的工艺性分析主要依靠个人的经验,通过粗略分析零件的几何特点、材料特性等,做出定性分析结论。随着计算机技术的融入,提出了力学模拟法(Dynamics Simulation)、几何模拟法(Geometry Simulation)、专家系统(Expert System)等方法,借助计算机辅助分析的方法,在一定程度、一定范围内做出了一些定量的分析结论,但还是无法解决汽车覆盖件冲压工艺性分析中的一些根本性问题。

    随着零件信息模型从几何模型到特征模型的发展,出现了将产品可成形性分析按特征分解细化,基于零件工艺特征或结构特征的可成形性分析方法。该方法可以解决各特征的局部可成形性分析,但在覆盖件各特征的工艺性协调及复杂整体工艺性分析上却无能为力。