第一章绪论
1.1引言
新型车身的设计、开发以及它的生产准备,在整车的创新设计与开发中起有着相当重要的地位。汽车覆盖件模具是汽车车身制造的核心装备,并起着关键性的作用。覆盖件模具的技术发展决定了汽车的更新换代,因此汽车工业的发展速度也就依赖于覆盖件模具的发展速度。随着CAD/CAE/cAM在模具行业的应用越来越广泛,对汽车覆盖件模具数字化设计制造的研究和开发受到人们的高度重视。它的开发利用可以有效提高企业劳动生产率、变革模具设计制造技术和提高企业产品质量,进一步增强企业的市场竞争能力,从而推动整个汽车工业的发展。
1.2汽车覆盖件模具CAD/CAM发展概况
随着计算机技术的快速发展和计算机的普及,CAD/CAM作为数字化设计制造的核心技术也得到了快速发展。在国民经济的发展中,模具行业是必不可少的,产品的质量好坏直接受其模具的质量好坏的影响。工业技术的发展,产品的更新越来越快,相应的对其模具设计的要求也就越来越高了。工业产品的更新换代如此之快,传统的模具开发方法己经不能满足当的需要了。因此,国内外的许多学者对模具CAD/CAM技术进行大量研究,许多企业也把不少的人力和物力投入到CAD/CAM技术在模具设计制造的应用上。
1.2.1国外发展概况
从上世纪60年代初开始,模具CAD技术的研究在国外的部分汽车生产厂家就己经开始了。模具CAD的研究从汽车车身的设计开始,之后扩展到复杂曲面的设计领域,随后各种专有的CAD/CAM系统在各大汽车生产厂家先后建立,并在模具的设计与制造上得到了应用。伴随着计算机软、硬件技术的高速发展,模具CAD/CAM技术更高端的应用得到了实现。飞机和汽车生产商在几何造型方面,最先开发并应用了基于线框模型的CAD系统。其中对模具CAD技术起重要推动作用的以美国的Loekhead•MeDonnelDouglas飞机公司和GeneralMotor汽车公司的CAD、CADD、AD2000系统为代表。与此同时,自由型曲线、曲面的数学描述方面的研究也在飞机、汽车制造业的发展中获得了不少新的成果。利用参数的矢函数来定义自由型曲线曲面的方法,于1963年在美国波音飞机公司的J.c.F0rguson的论文“多变量曲线的插值”中首次被提出。法国雪铁龙汽车公司的Casteljau和雷诺汽车公司的贝齐尔分别于1959年、1962年开始了贝齐尔曲线的研究工作。
贝齐尔利用控制多边形来定义曲线曲面,并以此为原理开发了UNISU舒自由曲线曲面的设计制造系统。进入70年代,广泛的应用于模具行业的新一代的CAD软件,在曲面造型与实体技术发展下,实现了实体造型与曲面造型兼备,并致力于复杂模具的设计制造,CAD/CAM技术进入早期实用阶段。洛克希德公司1972推出的CADAM系统,美国ev(eo哪utervision)1979年推出的eADDs系统,是这一时期国际上影响力较大的CAD系统,它们的出现推动了模具CAD/CAM技术的实际应用。1971年美国DiecomP公司推出了第一个级进模cAD/CAM系统一PDDC系统。捷克金属加工工业研究院于1977年开发了AKT系统,该系统在冲裁模、复合模、级进模的设计和制造,以及毛坯排样、顶杆布置的优化方面有着较强的功能。除此之外,日本机械工程实验室和旭光学工业公司于1978年和1979年分别研制出用于级进模设计与制造的MEL系统和用于冲裁及弯曲模具的PENI…AX系统。这些cAD/cAM系统由于受当时软、硬件技术水平的限制,大多数只用于简单模具的设计和制造。
第二章相关理论的概述
2.1规范相关概述
规范是指某一范畴内以明文规定或约定俗成的形式规定的规则、标准、法式。如技术规范、语言规范、道德规范等。规范是无法精准定量的标准,也就是说规范是属于标准的范畴,因此从某种意义上来说,规范化即标准化,是为在一定的范围内获得最佳秩序,对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。标准化工作者提出了“相似设计原理”和“组合化原理”,并提出“选优”、“统一”、“简化”是标准化的基本方法,在现有的基础上进行统一和简化以及最优化是标准化、规范化最基本的特点。规范化的基本原理同标准化,通常是指统一原理、简化原理、协调原理和最优化原理。统一原理就是为了保证事物发展所必须的秩序和效率,对事物的形成、功能或其他特性,确定适合于一定时期和一定条件的一致规范,并是这种一致规范与被取代的对象在功能上达到等效。统一原理包含以下要点:
随着协同设计与制造、网络化制造模式、以及信息贯穿于整个产品生命周期的出现,加上覆盖件的结构特点,覆盖件模具设计制造技术的规范化成了当前汽车工业的一项重要工作。在网络化制造环境下,模具的设计制造不再是一个封闭的过程,它与客户的需求、产品的研发等其它相关活动有着广泛的联系。模具设计制造规范化为产品开发过程中相关人员提供了一个将各方标准和规则相互联结的纽带。规范化包括制定和采用各种设计标准和规范以及标准化的设计流程。
第三章 汽车覆盖件模具的设计规范.................... 26-52
3.1 汽车覆盖件.................... 26
3.2 汽车覆盖件模具.................... 26-27
3.3 汽车覆盖件模具通用部分结构.................... 27-34
3.4 拉深模的设计规范 ....................34-40
3.5 修边冲孔模的设计规范.................... 40-46
3.6 翻边模的设计规范.................... 46-50
3.7 本章小结 ....................50-52
第四章 汽车覆盖件模具的制造规范 ....................52-70
4.1 汽车覆盖件模具的制造特点.................... 52-53
4.2 拉深模的制造规范.................... 53-56
4.3 修边(冲孔)模的制造规范.................... 56-59
4.4 翻边模的制造规范 ....................59-60
4.5 覆盖件模具数控加工编程规范.................... 60-68
4.6 本章小结.................... 68-70
第五章 覆盖件模具数字化设计.................... 70-84
5.1 模块的开发背景.................... 70-71
5.2 开发环境的设置.................... 71
5.3 模块的知识应用 ....................71-72
5.4 模块的构成及功能.................... 72-73
5.5 模块的工作流程.................... 73-74
5.6 模具数字化设计制造规范模块.................... 74-78
5.7 模块的应用实例 ....................78-83
5.8 本章小结.................... 83-84
结论
汽车覆盖件模具是汽车车身制造的关键装备,也是制约汽车更新换代的瓶颈环节,其设计制造速度直接影响汽车工业的发展。随着CAD/CAM技术的快速发展,覆盖件模具的设计制造也进入了数字化时代。本文根据汽车覆盖件不同于一般冲压件的特点,把汽车覆盖件模具作为一类特殊问题来处理,具体所做的工作如下:
(1)通过大量文献资料研究了国内外汽车覆盖件模具的cAD/cAM的应用现状。并分析了当前覆盖件模具设计制造中面临的问题,在此基础上阐明了论文的选题背景和意义。
(2)对规范及规范化的含义、原理作了详细介绍,研究了KBE技术和UG二次开发技术。
(3)深入研究了汽车覆盖件模具的设计制造规范。对覆盖件模具通用结构的导向部分、限位部分和安全部分的设计规范做了仔细研究,对拉深模、修边模、翻边模的结构设计以及制造规范和数控编程规范作了深入研究。
(4)利用KBE的知识应用技术构建了汽车覆盖件数字化设计制造规范模块。该模块包括设计制造规范、标准件库、cAM加工三个子模块。本文以uGNx4.0为平台,利用uo/openMenuscript、uG/openulstyler、uG/openGrip•UG/OpenAPI二次开发模块在VC6.O的环境下进行联合开发,实现了汽车覆盖件数字化设计制造规范模块的设计制造规范、标准件库两个子模块的功能。所建立的标准件库包含了较为全面的标准件。以某车的外覆盖件零件的修边模的设计为例,详细介绍了汽车覆盖件模具数字化设计制造模块在模具设计过程中的应用。
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