精细化研发提高冲压模具设计与制造的生产力

Posted 2021-01-18

研发背景

随着汽车制造业新车型开发密度的加大，国内汽车覆盖件模具也亟待提升研发和制造水平 以解决能力不足和生产周期长的问题。汽车覆盖件模具由于体积大、结构复杂、技术要求高等特点在设计和制造环节存在诸多的技术难题，如何在短 时间内设计与制造出生产出高质量的冲压件是冲压覆盖件模具企业必须要解决的课题。

华天软件SINOVATION为汽车覆盖件模具的设计与制造提供了完整的解决方案，基于日本汽车制造业的底蕴和日本冲压模具设计与制造经验，提供了从冲压工艺设计、 回弹补偿、结构设计、结构检查到模具加工、FMC加工、激光切割以及面向知识积累的NAVI动态设计导航系统等全过程的专业化解决方案。

图1 SINOVATION 冲压模具设计与制造解决方案

在国内，由于较多的企业仍然在使用NX、CATIA等设计软件进行模具的研发， 在一些环节上无解决方案，导致只能使用普通建模功能进行设计，大大降低了工作效率，并给生产安排造成浪费，如有的企业在冲压件的 回弹补偿处理上要反复调试数次以上，仅此回弹调试的环节就给企业在人财物和周期上造成很大的浪费；在模具CAD模型到CAM加工环节 中，为了避让，会将模具的部分圆角做小，在这些设计软件中也只能靠手工去做，致使效率很低，使用人员劳动强度大……

为了进一步强化SINOVATION的模具解决方案，为用户提供更高效的设计与制造工具，提高效率并降低成本， 华天软件通过调查东风模具、江淮模具等企业的一线需求进行精细化的开发，解决用户的实际问题。

开发内容

1、精准的冲压回弹补偿

随着高强度板材的使用频率越来越高，冲压变形回弹现象成为板料成形过程中常见的缺陷。回弹变形严重影响了模具设计的正确性和准确性。 因此，要想得到符合零件设计要求的形状，就必须改变模具型面的形状。通用CAD软件没有提供对模面的回弹补偿功能，用户只能一点一点的手动用基本功能去调整。

华天软件在SINOVATION中开发了针对多种现场场景的回弹补充处理方式，如直接基于距离和角度的、基于分析结果的以及基于车间测量数据的。

1.1 基于距离和角度的回弹补偿

基于点、线等对象的距离或者角度值来修改曲面，这些值可以是测量得到，也可以是经验值， SINOVATION【整体精确变形】命令可以根据原始对象与目标对象之间的位移量来驱动曲面变形，从而快速做出回弹补偿曲面。

图2通过点、线的位移量修改回弹

图3通过三坐标扫描点修改回弹

图4通过角度旋转修改回弹

1.2 基于实物测量的回弹补偿解决方案

在车间试压调试时，用户一般会在三坐标或使用白光扫描对冲压形成的结果进行采样， 以调整获取正确的模具形状。SINOVATION开发了基于三坐标或白光扫描的测量数据进行回弹补偿的功能。

图5通过测量数据修改回弹

1.3 基于FEA-MESH的回弹补偿解决方案

大部分用户使用AutoFORM、Dynaform等成形分析软件进行工艺分析， 用户希望能利用这类软件中的FEA结果来调整CAD中的数模，据此我们开发了基于FEA结果的回弹补偿功能，可根据CAE分析得到的回弹前 后网格的变化量自动的驱动曲面变形，生成回弹补偿曲面，并保持和原先曲面模型的相同的拓扑，用户再也不必花费大量时间手动来重建回弹补偿后的曲面。

图6通过CAE分析数据修改回弹

1.4 SINOVATION回弹补偿的优势：

SINOVATION在冲压回弹补偿解决方案上在江淮福臻、奇瑞瑞鹄、重庆数码模等国内知名模具企业得到应用， 从而为模具行业提供了高效的设计制造工具，解决了长期困扰企业的瓶颈问题。

图7 SIONVATION回弹优势分析

2、间隙设计

间隙设计技术（偏差加工技术）源于日本丰田模具，丰田有一个独特的“质量保证图（间隙设计图）” 用来指导钳工的合模、调试。丰田在数控加工后，经过钳工简单修正，首次上压机的试压制件合格率达到了惊人的 85% 以上。这期间发挥最大作用的就是间隙设计技术， 也叫偏差加工技术。一般是对汽车车身钣金件的数模面在数控加工前进行的一系列的处理如模具实际符型面区域、各个符型区域的间隙值、工艺要求的模面变化情况、 拉延圆角的变化、各种模面的挖空等，使其在不影响模具性能的前提下，减少模具加工和研合时间，提高生产效率，降低生产成本。因为现在的做法无论是通过编程人 员编辑调整加工程序，还是对模面借助各种软件手工处理，还是后续钳工自行修整处理，都会花费较多的时间与精力。如果用软件来更好的进行自动处理，可以有效地 减少模具的研合时间，降低钳工的劳动强度，提高生产效率，降低生产成本。

因此在模具企业的支持下，华天软件在SINOVATION上研发了凹圆角减小处理、凹模隆起处理、 压边圈管理面强压处理、压料芯强压区处理、凹圆角做大处理、去凸和处理易干涉型面（去凸和让空处理）、侧壁空开处理等功能，以加速模具设计的效率。

图8 SINOVATION间隙设计

如要在加工之前对模面的凹R部位进行避让是一项非常费时费力的工作，大部分软件只能靠手动一个 圆角一个圆角地处理，对汽车覆盖件这种形状复杂的数模工作量可想而知。在SINOVATION中研发的解决方案解决了快速检索分组和自动处理，大大提高型面 修改效率；使用通用CAD需要耗时8小时的设计，在SINOVATION中不到30分钟即可完成。某用户对在产模具进行了功能验证结果如下：通过凹R角自动检索， 检索出1219个圆角，通过凹R角的缩小命令，一次成功修改率达到76%，整个过程却只用了几分钟。

图9 SIONVATION凹R优势分析

图10SIONVATION凹R优势分析

给客户带来的价值

通过SINOVATION软件在汽车覆盖件模具设计与制造的精细化研发，不仅将国际上高水平的模具设计 制造经验带给国内的客户，对于解决国内汽车覆盖件制造成形性差，精度低等问题具有非常重要的意义。华天软件将持续关注国内模具企业的技术发展，助力国 内模具企业的自主创新。