精細化研發提高沖壓模具設計與制造的生產力

研發背景

      隨著汽車制造業新車型開發密度的加大，國內汽車覆蓋件模具也亟待提升研發和制造水平 以解決能力不足和生產周期長的問題。汽車覆蓋件模具由于體積大、結構復雜、技術要求高等特點在設計和制造環節存在諸多的技術難題，如何在短 時間內設計與制造出生產出高質量的沖壓件是沖壓覆蓋件模具企業必須要解決的課題。

      華天軟件SINOVATION為汽車覆蓋件模具的設計與制造提供了完整的解決方案，基于日本汽車制造業的底蘊和日本沖壓模具設計與制造經驗，提供了從沖壓工藝設計、 回彈補償、結構設計、結構檢查到模具加工、FMC加工、激光切割以及面向知識積累的NAVI動態設計導航系統等全過程的專業化解決方案。

圖1 SINOVATION 沖壓模具設計與制造解決方案

      在國內，由于較多的企業仍然在使用NX、CATIA等設計軟件進行模具的研發， 在一些環節上無解決方案，導致只能使用普通建模功能進行設計，大大降低了工作效率，并給生產安排造成浪費，如有的企業在沖壓件的 回彈補償處理上要反復調試數次以上，僅此回彈調試的環節就給企業在人財物和周期上造成很大的浪費；在模具CAD模型到CAM加工環節 中，為了避讓，會將模具的部分圓角做小，在這些設計軟件中也只能靠手工去做，致使效率很低，使用人員勞動強度大……

      為了進一步強化SINOVATION的模具解決方案，為用戶提供更高效的設計與制造工具，提高效率并降低成本， 華天軟件通過調查東風模具、江淮模具等企業的一線需求進行精細化的開發，解決用戶的實際問題。

開發內容

1、精準的沖壓回彈補償

      隨著高強度板材的使用頻率越來越高，沖壓變形回彈現象成為板料成形過程中常見的缺陷。回彈變形嚴重影響了模具設計的正確性和準確性。 因此，要想得到符合零件設計要求的形狀，就必須改變模具型面的形狀。通用CAD軟件沒有提供對模面的回彈補償功能，用戶只能一點一點的手動用基本功能去調整。

華天軟件在SINOVATION中開發了針對多種現場場景的回彈補充處理方式，如直接基于距離和角度的、基于分析結果的以及基于車間測量數據的。

1.1 基于距離和角度的回彈補償

      基于點、線等對象的距離或者角度值來修改曲面，這些值可以是測量得到，也可以是經驗值， SINOVATION【整體精確變形】命令可以根據原始對象與目標對象之間的位移量來驅動曲面變形，從而快速做出回彈補償曲面。

圖2通過點、線的位移量修改回彈

圖3通過三坐標掃描點修改回彈

圖4通過角度旋轉修改回彈

1.2 基于實物測量的回彈補償解決方案

      在車間試壓調試時，用戶一般會在三坐標或使用白光掃描對沖壓形成的結果進行采樣， 以調整獲取正確的模具形狀。SINOVATION開發了基于三坐標或白光掃描的測量數據進行回彈補償的功能。

圖5通過測量數據修改回彈

1.3 基于FEA-MESH的回彈補償解決方案

      大部分用戶使用AutoFORM、Dynaform等成形分析軟件進行工藝分析， 用戶希望能利用這類軟件中的FEA結果來調整CAD中的數模，據此我們開發了基于FEA結果的回彈補償功能，可根據CAE分析得到的回彈前 后網格的變化量自動的驅動曲面變形，生成回彈補償曲面，并保持和原先曲面模型的相同的拓撲，用戶再也不必花費大量時間手動來重建回彈補償后的曲面。

圖6通過CAE分析數據修改回彈

1.4 SINOVATION回彈補償的優勢：

      SINOVATION在沖壓回彈補償解決方案上在江淮福臻、奇瑞瑞鵠、重慶數碼模等國內知名模具企業得到應用， 從而為模具行業提供了高效的設計制造工具，解決了長期困擾企業的瓶頸問題。

圖7 SIONVATION回彈優勢分析

2、間隙設計

      間隙設計技術（偏差加工技術）源于日本豐田模具，豐田有一個獨特的“質量保證圖（間隙設計圖）” 用來指導鉗工的合模、調試。豐田在數控加工后，經過鉗工簡單修正，首次上壓機的試壓制件合格率達到了驚人的 85% 以上。這期間發揮最大作用的就是間隙設計技術， 也叫偏差加工技術。一般是對汽車車身鈑金件的數模面在數控加工前進行的一系列的處理如模具實際符型面區域、各個符型區域的間隙值、工藝要求的模面變化情況、 拉延圓角的變化、各種模面的挖空等，使其在不影響模具性能的前提下，減少模具加工和研合時間，提高生產效率，降低生產成本。因為現在的做法無論是通過編程人 員編輯調整加工程序，還是對模面借助各種軟件手工處理，還是后續鉗工自行修整處理，都會花費較多的時間與精力。如果用軟件來更好的進行自動處理，可以有效地 減少模具的研合時間，降低鉗工的勞動強度，提高生產效率，降低生產成本。

      因此在模具企業的支持下，華天軟件在SINOVATION上研發了凹圓角減小處理、凹模隆起處理、 壓邊圈管理面強壓處理、壓料芯強壓區處理、凹圓角做大處理、去凸和處理易干涉型面（去凸和讓空處理）、側壁空開處理等功能，以加速模具設計的效率。

                                                                  圖8 SINOVATION間隙設計

      如要在加工之前對模面的凹R部位進行避讓是一項非常費時費力的工作，大部分軟件只能靠手動一個 圓角一個圓角地處理，對汽車覆蓋件這種形狀復雜的數模工作量可想而知。在SINOVATION中研發的解決方案解決了快速檢索分組和自動處理，大大提高型面 修改效率；使用通用CAD需要耗時8小時的設計，在SINOVATION中不到30分鐘即可完成。某用戶對在產模具進行了功能驗證結果如下：通過凹R角自動檢索， 檢索出1219個圓角，通過凹R角的縮小命令，一次成功修改率達到76%，整個過程卻只用了幾分鐘。

                                                                圖9 SIONVATION凹R優勢分析

     圖10 SIONVATION凹R優勢分析

給客戶帶來的價值

      通過SINOVATION軟件在汽車覆蓋件模具設計與制造的精細化研發，不僅將國際上高水平的模具設計 制造經驗帶給國內的客戶，對于解決國內汽車覆蓋件制造成形性差，精度低等問題具有非常重要的意義。華天軟件將持續關注國內模具企業的技術發展，助力國 內模具企業的自主創新。