高速發(fā)動機(jī)拉延件模具CAD-CAE-CAM開發(fā).pdf

1、近幾年來，汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車更新?lián)Q代的速度加快，開發(fā)一款新車型，約有80％的模具需要重新開發(fā)，其中包括車身沖壓模具和發(fā)動機(jī)改型模具，即使是變型品種，也有數(shù)量巨大的模具需要開發(fā)。新型車用發(fā)動機(jī)模具的開發(fā)有一定的周期性，一是換型周期越來越短，二是變型機(jī)型需要時間不斷縮短，這就要求縮短汽車沖壓模具的生產(chǎn)周期。
　　 高速發(fā)動機(jī)拉延件不同于一般的沖壓件，它是大型復(fù)雜汽車覆蓋件，具有曲面多、尺寸大、材料薄、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、精度要求高等

2、特點，其模具制造技術(shù)難度大，成本高，開發(fā)周期和質(zhì)量都難以控制。CAD/CAE/CAM技術(shù)作為一種現(xiàn)代設(shè)計制造方法，把它引入發(fā)動機(jī)拉延模具生產(chǎn)實際中，可以大大縮短發(fā)動機(jī)的開發(fā)周期，提高生產(chǎn)效率和市場競爭力。
　　 伴隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)、有限元分析及各類模擬軟件等工具的迅猛發(fā)展，基于數(shù)值模擬的計算機(jī)輔助工程技術(shù)在金屬塑性成形領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了金屬成形過程的計算機(jī)模擬仿真。隨著薄板沖壓成型的計算機(jī)仿真技術(shù)漸成熟，并在沖壓工藝

3、與模具設(shè)計中發(fā)揮越來越的作用。近年來，以數(shù)值模擬等先進(jìn)方法以及數(shù)控加工成型軟件的熟練應(yīng)用解決工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題已成為金屬成形模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向。
　　 本文主要采用了計算機(jī)數(shù)值模擬的方法，對復(fù)雜形拉延成形工藝及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。同時對大型拉延模具的數(shù)控加工提出了高效的加工方案。分析了數(shù)值模擬技術(shù)的現(xiàn)狀，提出采用模塊化思想，將CAD、CAE和CAM技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，并根據(jù)復(fù)雜形狀拉延件自身的特點，應(yīng)用以色列思美創(chuàng)公司開發(fā)

4、的專業(yè)三維造型及加工軟件Cimatron-E對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、曲面造型及加工編程，應(yīng)用ETA公司開發(fā)的板料成形模擬軟件DYNAFORM對復(fù)雜形狀汽車覆蓋件的成形過程進(jìn)行三維有限數(shù)值模擬，分析其沖壓成形過程中板材成形性，根據(jù)所得結(jié)果給出優(yōu)化方案，最終形成一套復(fù)雜拉延件件成形過程的數(shù)值仿真及加工模擬編程體系。
　　 以復(fù)雜形狀拉延件件中的典型工件汽車發(fā)動機(jī)油底殼作為具體研究對象，首先對其進(jìn)行三維CAD造型。在Cimatron-E系統(tǒng)

5、中，利用實體造型技術(shù)的各種方法，包括拉伸、剪切、倒圓角、導(dǎo)動、抽殼等，對發(fā)動機(jī)油底殼及其拉延件進(jìn)行了虛擬設(shè)計，不僅使其在視覺上達(dá)到美觀要求，在質(zhì)量方面也達(dá)到了要求。然后以拉深件的模型為基礎(chǔ)，通過模具型芯創(chuàng)建命令，利用布爾運算，完成了拉深凸模、凹模及壓邊圈的造型。
　　 以創(chuàng)建的CAD三維模型為基礎(chǔ)建立拉深成形過程的三維有限元模型，選用單步拉深工藝作為研究對象，選擇了模擬表面單元數(shù)、摩擦系數(shù)等參數(shù)，進(jìn)行了多次模擬，根據(jù)模擬結(jié)果對比

6、分析了以上諸參數(shù)對成形工藝的影響。確定了適宜的表面單元數(shù)和摩擦系數(shù)，較好的滿足了模擬的需要。
　　 發(fā)動機(jī)油底殼成形的拉延過程主要有單次拉延和多次拉延兩種，由于單次拉深效率高、模具制作簡單，故以單次拉深工藝為研究對象更具有實際意義。通過大量的計算機(jī)模擬計算，確定了壓邊力、凸模初始速度和拉深筋的設(shè)置等為影響成形質(zhì)量的幾個主要因素。壓邊力過小容易產(chǎn)生起皺，而如果過大會使金屬流動阻力太大從而產(chǎn)生破裂；拉深筋可以增大進(jìn)料阻力，有利于斜坡

7、部分的形成，提高了發(fā)動機(jī)油底殼件剛度和減少因變形不足而產(chǎn)生的回彈、松弛、扭曲、波紋及收縮等，防止拉深成形時懸空部位起皺和畸變。通過對比分析各因素對模擬成形結(jié)果的影響，確定了它們合適的取值，從而可以對發(fā)動機(jī)油底殼的成形工藝作出較為合理的優(yōu)化，提高了發(fā)動機(jī)油底殼成形的質(zhì)量。
　　 CimatronE樹立了CAD/CAM整合的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一的工作環(huán)境和連貫性的工具貫穿到整個CAD/CAM中。由于CimatronE軟件CAD/CAM的一體化