國內(nèi)的汽車模具產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的巨大生機和超速發(fā)展。這種發(fā)展突出表現(xiàn)在以下幾個方面：首先是多元化的巨額投資。日資、臺資押恢、歐美資等汽車模具企業(yè)大量涌現(xiàn)；民營茶窍、上市穿侵、國營改制汽車模具企業(yè)正在加緊擴建和追加投資，而且每一個企業(yè)的投資額都高達幾千萬到幾個億扫帝；其次是汽車模具制造的關(guān)鍵加工設(shè)備——大型龍門數(shù)控加工中心成幾何級數(shù)增長撰征，一個企業(yè)擁有10臺、20臺或30臺這樣的設(shè)備已不足為怪融乖；再次是高素質(zhì)人才迅速向模具行業(yè)匯集仔蟀；最后是汽車模具市場繁榮，許多模具企業(yè)都出現(xiàn)供不應(yīng)求的大好局面闺焦。

　　投資叼河、設(shè)備、人才和市場幾個因素最終要依靠生產(chǎn)技術(shù)才能轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)力济七。面對當(dāng)前的新形勢川愤，技術(shù)特別是關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，對汽車模具行業(yè)的發(fā)展具有深遠的意義。

　　CAE技術(shù)

　　汽車模具設(shè)計制造的核心技術(shù)是沖壓工藝技術(shù)悬蔽。沖壓工藝技術(shù)包括工序設(shè)計扯躺、成型型面設(shè)計、修沖刃口設(shè)計等等所有涉及產(chǎn)品成型部分的技術(shù)蝎困。因此录语，沖壓技術(shù)水平?jīng)Q定了模具的設(shè)計制造水平。

　　目前國內(nèi)模具制造水平同國際先進水平的最大差距就體現(xiàn)在沖壓工藝水平的差距上禾乘。以往我們的沖壓工藝技術(shù)主要靠人的經(jīng)驗澎埠，隨著國內(nèi)高品質(zhì)的車身生產(chǎn)周期變短，靠過去的經(jīng)驗來完成沖壓工藝已不可能盖袭。

　　一失暂、CAE軟件的成熟與應(yīng)用

　　以有限元模擬分析軟件為代表的CAE技術(shù)在國際上的應(yīng)用已有近30年的歷史彼宠。近10年來,塑性變形理論在板料成型技術(shù)中的應(yīng)用取得了很大的進步鳄虱，使CAE技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用變得非常成熟，將CAE應(yīng)用于沖壓工藝設(shè)計凭峡，可使試模時間減少50%以上拙已。目前，CAE技術(shù)已成為國外大型汽車和模具企業(yè)必不可少的工具煤丧。CAE的廣泛應(yīng)用枯誓，應(yīng)歸功于 CAE商業(yè)軟件的大力發(fā)展,其中代表性的軟件有：

　　● 美國Lawrence Livemore國家材料實驗室的LS-DYNA 3D軟件；

　　● 法國ESI公司的PAM-STAMP軟件裕唯；

　　● 法國DYNAMIC SOFTWARE公司的OPTRIS軟件五浊；

　　● 美國ETA公司的Dynaform軟件；

　　● 瑞士Autoform公司的Autoform軟件扔摔。

　　這些軟件各有所長菲缕，對板料成型分析都非常專業(yè)和實用。目前晕竿，國內(nèi)一流的汽車模具公司都應(yīng)用了CAE軟件聂幅，并以 Autoform軟件的應(yīng)用居多。天津汽車模具有限公司通過2年的努力喇比，CAE應(yīng)用率已經(jīng)達到了100%活乘，明顯地縮短了模具調(diào)試周期。

　　如果說赚滨，前幾年模具制造的尖端技術(shù)是CAD价恨，那么現(xiàn)在就是CAE∠Ъ可以預(yù)測唬涧，今后幾年CAE技術(shù)在國內(nèi)汽車模具廠中的應(yīng)用，就象今天的CAD技術(shù)一樣普及。

　　二爵卒、輔助沖壓工藝設(shè)計

　　傳統(tǒng)CAE軟件只能做成型性分析虚缎，且需要專業(yè)人員做大量的前處理，如果對分析結(jié)果不滿意钓株，還需從頭再來实牡。由于傳統(tǒng)的CAE軟件只是一種驗證的手段，主要用于方案的比較轴合，不能用于工藝的輔助创坞，從而造成CAE技術(shù)長期游離于生產(chǎn)過程以外。如今CAE軟件已發(fā)展成不僅能做單純的成型分析受葛，且能參與沖壓工藝的全過程题涨。我們稱之為計算機輔助沖壓工藝。

　　在工藝設(shè)計方面总滩，CAE具備了沖壓方向的自動或輔助確定纲堵、快速生成拉延面、坯料尺寸的確定蝌秕、修邊線的展開等非常實用的功能灌蛙，并且精度遠遠高于憑人的經(jīng)驗或其他CAD方法所得到的結(jié)果。在分析方面镐赖，針對沖壓成型又诡，使得確定沖裁角度、棱線偏移从巾、拉延沖擊滑痕懦诸、面成型品質(zhì)、壓邊力趣临、成型力等各種分析得到完善赖谷，分析內(nèi)容的廣泛性和實用性都早已超出了原來的CAE內(nèi)容。

　　目前掏榜，CAE軟件已成為模具設(shè)計流程中必不可少的一部分霹孙。它高度面向最終用戶，操作者既不需要很深的CAE知識络兜，也不需要過多的實際調(diào)試經(jīng)驗就可方便地使用它辐赞。

　　在發(fā)達國家，CAE軟件分析結(jié)果的模擬符合性大于95%硝训，即使是最初應(yīng)用响委，也可達到60～80%的準確率。特別是在方案對比窖梁、成型裕度分析赘风、不可展翻邊展開等方面夹囚，CAE的結(jié)果非常精確。

　　當(dāng)前邀窃，CAE技術(shù)發(fā)展的重點是回彈分析和工藝參數(shù)的自動優(yōu)化荸哟，如果解決了這兩個難題，將再次帶來革命性的進步瞬捕。

　　實體設(shè)計應(yīng)用

　　當(dāng)前國內(nèi)汽車模具企業(yè)已將二維CAD廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中鞍历，部分企業(yè)將三維實體設(shè)計應(yīng)用于部分模具的設(shè)計中，只有極少數(shù)企業(yè)能夠做到100%的實體設(shè)計肪虎。應(yīng)該說實體設(shè)計取代二維CAD是發(fā)展的必然趨勢劣砍。

　　實體設(shè)計最大的優(yōu)點是設(shè)計過程非常直觀，能對結(jié)構(gòu)進行詳細真實的描述蚣狠，確保設(shè)計的合理性就肪，在模具靜態(tài)和動態(tài)干涉檢查、模具強度分析等方面具有明顯的優(yōu)勢号蒙。特別是在當(dāng)前經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員大量短缺的情況下赊设，新從事模具設(shè)計的人員從實體設(shè)計入門，可經(jīng)過短期培訓(xùn)聊浊，3薄好、 4個月以后就可以在別人的指點下較好地完成模具實體設(shè)計短连。過去一個生手達到同樣水平斩缘，至少要1～2年的時間。

　　一根术、實體設(shè)計對生產(chǎn)全流程的影響

　　實體設(shè)計不但使設(shè)計方法發(fā)生了改變泳隶，而且使生產(chǎn)全流程也發(fā)生巨大變化。

　　1涮侥、無圖化生產(chǎn)

　　實體設(shè)計使企業(yè)走向無圖化生產(chǎn)灭大。企業(yè)完全拋棄2D圖紙，可以節(jié)省2D圖出圖時間铐维，由此可減少大約25～40%的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時間柬泽。從這個意義上講，實體設(shè)計優(yōu)于2D設(shè)計嫁蛇。無圖化生產(chǎn)是建立在生產(chǎn)過程實現(xiàn)了全數(shù)字化的基礎(chǔ)之上的锨并，實體設(shè)計和數(shù)字化制造是互為必要條件但并不是互為充分條件。實體設(shè)計可以催生無圖化生產(chǎn)睬棚，無圖化生產(chǎn)反過來才能充分體現(xiàn)實體設(shè)計的優(yōu)勢第煮。無圖化生產(chǎn)能全面提高汽車模具的制造水平和生產(chǎn)效率，是今后一段時間通過CAD/CAM兩種技術(shù)互動抑党，取得技術(shù)新突破的關(guān)鍵包警。

　　2撵摆、實型數(shù)控加工

　　實體設(shè)計可直接支持泡沫型的數(shù)控加工，取消傳統(tǒng)泡沫實型的手工制作害晦，能大大縮短制造周期和提高制造精度特铝。

　　3、全數(shù)控化加工

　　實體設(shè)計直接支持模具構(gòu)造面的NC 程序化加工壹瘟。盡管大多數(shù)企業(yè)采用數(shù)控機床加工模具構(gòu)造面苟呐，但仍然沒有脫離人工識圖和手動操作，現(xiàn)場識圖所浪費的時間以及人工操作的不連續(xù)性等遥局，致使加工效率大大下降付箩、人為失誤大大增加。一般由人工操作加工模具構(gòu)造面時莽烫，出粉率很難超過40%瞭谴，而采用NC程序化加工模具的構(gòu)造面，可以將機床的出粉率提高20%～50%（出粉率=機床實際切削加工時間/機床總工時）汉渣〔嵫梗可見，提高出粉率的潛力是非常大的赶匣。

　　總之捕诲，把實體設(shè)計的結(jié)果直接向后續(xù)工序傳遞，能使各個工序的效率都得到提高卿怀。反之卿裙，如果實體設(shè)計僅面向設(shè)計，最終還是以出2D圖為設(shè)計目的镣凯，實體設(shè)計的優(yōu)勢就將大打折扣外卷。

　　二、提高實體設(shè)計效率

　　實體設(shè)計存在的最大問題是痹筛，在最初應(yīng)用時設(shè)計效率不高莺治。要解決這個問題，可采取以下措施：

　　1帚稠、強化人員培訓(xùn)谣旁。人員培訓(xùn)的內(nèi)容包括軟件應(yīng)用、設(shè)計流程和方法等方面的培訓(xùn)滋早。

　　2榄审、搞好基礎(chǔ)開發(fā)。實體設(shè)計需要積累馆衔，需要開發(fā)一系列的實體標準件和實體樣板模具瘟判，以便能自動生成局部構(gòu)造的小工具等。

　　3角溃、改變觀念拷获。實體設(shè)計不單純是設(shè)計方式的變化篮撑，更重要的是它實現(xiàn)了后序加工和制造的數(shù)字化，也就是無圖化生產(chǎn)匆瓜。即使實體設(shè)計為設(shè)計本身帶來了麻煩电伐，但卻使制造更加容易。我們應(yīng)以提高效率為出發(fā)點跪悼，將實體設(shè)計看作是非常必要和必須堅持的事情秆杰。

　　模具加工技術(shù)的發(fā)展

　　模具加工技術(shù)的發(fā)展就是數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展。數(shù)控加工由單純型面加工發(fā)展到全面數(shù)控加工蚊来；由模具加工發(fā)展到實型數(shù)控加工蝠肤；由低速加工發(fā)展到高速高精度加工；由以人工操作按圖加工發(fā)展到無圖逢君、少人或無人化加工吝啰。當(dāng)前重點發(fā)展的加工技術(shù)主要包括：

　　● 實型數(shù)控加工；

　　● 高速高精度加工蒲妹；

　　● 鑲塊鑄件化與高效加工驻丁；

　　● 全數(shù)控化加工； ●

　　 少人無人化加工块透；

　　● 鉗工制造的只裝不配少修臊渴。

　　實型數(shù)控加工和全數(shù)控化加工技術(shù)已在前文中論述過，這里就其他技術(shù)進行簡述巍碍。

　　一尸诽、高速高精度加工

　　目前高速高精度加工已被國際先進企業(yè)普遍采用，國內(nèi)也正在逐步普及并走向成熟教馆。高速加工的目的逊谋，不單純是為了提高加工效率，更重要的是通過高速實現(xiàn)小步距土铺、低殘留的高精度加工。

　　1板鬓、高速加工的現(xiàn)狀

　　目前大家普遍認為：機床轉(zhuǎn)速達6000r/min為準高速加工悲敷，達8000～10000r/min以上為高速加工。實際上俭令，只有選用高剛度的卡頭和刀體后德、高精度高耐磨的刀具，并保持轉(zhuǎn)速與走刀速度相適應(yīng)抄腔，才可能實現(xiàn)真正的高速加工瓢湃。汽車模具型面的加工屬于高度復(fù)雜的自由曲面加工，能不能實現(xiàn)高速加工赫蛇，更重要的是取決于數(shù)控機床曲面加工的動態(tài)精度绵患，而不是取決于一般機床產(chǎn)品樣本中所說的靜態(tài)精度拔馆。但遺憾的是，機床復(fù)雜曲面加工的動態(tài)精度還沒有一個統(tǒng)一的標準可供參考图瘾。一臺適用于汽車模具的高速數(shù)控銑勇剃，必須同時具備高剛度、高精度赏晃、高轉(zhuǎn)速好佃、優(yōu)良的動態(tài)性能、高速下的連續(xù)工作時間等綜合性能施司。而這些性能則取決于機床的結(jié)構(gòu)毫胎、控制系統(tǒng)的性能、所選用的特殊軟件程序衍周、床身是鑄件還是焊接鋼板赘湾？主軸是滑枕還是圓套桶？是線形導(dǎo)軌還是滑動導(dǎo)軌尚染？主軸是否有冷卻律逼？半閉環(huán)還是全閉環(huán)控制？是否采用光柵尺等因素逗柴。如果只憑廠家介紹的機床主軸轉(zhuǎn)速高或是平面直線進給速度高蛹头，是不可能實現(xiàn)模具型面高速加工的。

　　目前戏溺，歐美的部分汽車模具企業(yè)采用了真正的轉(zhuǎn)速高于15000r/min和實際進給速度達到10m/min的高速加工渣蜗，而日本企業(yè)基本上還是停留在準高速加工階段，不管轉(zhuǎn)速如何旷祸，實際曲面加工進給速度很難突破6m/min耕拷。從實際使用情況來看，如果達到了真正的高速托享，刀具的費用骚烧、機床的價格和機床的維護費用等都是目前我們國內(nèi)模具成本難以接受的。像30000r/min闰围、60m/min這樣的高速加工中心赃绊，都屬于中小型機床，只適用于注塑模的型腔加工羡榴。

　　2碧查、高速高精度加工編程

　　曲面的實際加工速度和精度的高低，除了由機床的性能決定以外校仑，在一定條件下舅尸，更取決于加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)。我們應(yīng)重視并研究數(shù)控編程技術(shù)對加工精度和效率的影響捻仁。例如：刀具即時進給速度和刀具軌跡的曲率半徑直接相關(guān)得鸳，當(dāng)曲面變化非常大時遍考，不管設(shè)定的F值多大，實際平均走刀速度都會非常低席磕。而且如果F值設(shè)置過大铣滥，會出現(xiàn)過切和抹角現(xiàn)象，嚴重降低型面精度照窥。

　　傳統(tǒng)的仿型加工為了保證楞線清晰肃萍，一般采用垂直楞線加工。用這種方法羹李，編程簡單但實際加工速度變化極大股航，嚴重影響了加工效率。現(xiàn)在大部分編程方法是對整個型面作45°加工猖驹，優(yōu)點是編程簡單翠节，可以保證大部分楞線清晰，但加工效率仍然不高积仗。

　　高速高精度加工編程的方法和應(yīng)注意的問題很多疆拘，簡單列舉如下：

　　● 根據(jù)曲面幾何特點來分塊編程和加工；

　　● 加工方向選用順楞線寂曹，大曲率方向走刀哎迄，減少拐彎引起的減速；

　　● 加工線速度與進給速度相配合隆圆，盡量保持實際切削量不變漱挚；

　　● 大斜率曲面加工，行間距在曲面切線方向上保持等距渺氧；

　　● 根據(jù)曲面的部位改變行間距旨涝，如：凸圓角行距加密、凹圓角清虧等侣背；

　　● 合理安排加工分塊的順序白华，避免因刀具磨損造成的型面斷差。

　　總之秃踩，高速高精度加工的NC編程比普通加工麻煩得多衬鱼，只有投入大量的編程工時和編程人員才有可能完成編程工作，但這種投入會因為加工效率和精度的提高而得到成倍的回報酿萄。

　　3、高精度加工的目標

　　高精度加工的目標就是最大程度地減少鉗修勘浇。比如：上下模刃口間隙直接加工到位争峭；沖孔凸凹模直接安裝無需調(diào)試；拉延模曲面很高的光順性劈咕、無接刀痕跡馍逗；凸楞的較高光潔度和凹角無干涉等等冻找。

　　4、粗加工高速化

　　傳統(tǒng)的粗加工一般通過深切削衩羹、低轉(zhuǎn)速帜蘑、低進給而一次加工完成。隨著機床加工速度的提高弧劳，機床的加工性能已經(jīng)發(fā)生了改變珍垦。數(shù)控機床在低轉(zhuǎn)速、低進給條件下的加工扭力很大壁挖，而總的功率卻很低图呢，機床效率發(fā)揮不出來。為提高加工效率骗随，現(xiàn)在粗加工的發(fā)展趨勢是中轉(zhuǎn)速蛤织、中吃深、高進給鸿染、多層加工完成指蚜。雖然加工的層數(shù)增加了，但由于機床功率實現(xiàn)了最大化涨椒，一般可使加工效率提高30%以上摊鸡。粗加工高速化的工藝方法，特別適應(yīng)了粗精一體化加工機床的特點丢烘，不失為一種值得推廣借鑒的新技術(shù)柱宦。

　　二、鑲塊鑄件化與高效加工

　　鑲塊的加工在模具總的加工量中占很大比重播瞳，有效降低這部分工時意義很大掸刊。最好的加工辦法是少切削和無切削，目前發(fā)展的重點就是鑲塊的鑄件化和通過合理設(shè)計來最大程度地減少加工面赢乓。

　　三忧侧、少人無人化加工

　　隨著模具加工的程序化、機床加工的中心化子钱，少人和無人化加工是一種必然的發(fā)展趨勢据篇。無人化加工可以最大程度地降低人工成本和人為錯誤，并能實現(xiàn)24小時的連續(xù)生產(chǎn)码果。在目前勞動保護條件越來越高担泥、節(jié)假日越來越多的情況下，少人和無人化加工技術(shù)成為一種天然的選擇佛殉。

　　無人化可以從少人化谨斥、從精加工、或從拉大兩班之間的時間等等最容易實現(xiàn)的方面開始實行。無人化應(yīng)緊緊圍繞提高機床利用率蛾沪、降低失誤率來發(fā)展紫声。

　　四、鉗工制造的只裝不配少修

　　提高機械加工水平的一個主要目的和重要表現(xiàn)就是做到鉗工制造的只裝不配少修拗炎。消滅鉗工是國外一些模具企業(yè)提出的理想和口號京甫，它集中地代表了模具制造技術(shù)的發(fā)展方向：通過CAD技術(shù)的提高而實現(xiàn)全數(shù)字化制造和少人無人化加工；通過CAM技術(shù)的提高而實現(xiàn)裝配李根、研合槽奕、推磨等鉗工作業(yè)的高效；通過CAE技術(shù)的提高而實現(xiàn)模具調(diào)試一發(fā)成功朱巨。汽車模具制造技術(shù)依靠計算機等高新技術(shù)的應(yīng)用已發(fā)展到一個新階段史翘。

　　當(dāng)前應(yīng)該重視和發(fā)展的技術(shù)因企業(yè)不同而不同，但總結(jié)起來無外乎是沖壓工藝冀续、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)等三個方面琼讽，其所對應(yīng)的就是CAD/CAM/CAE技術(shù)的提高。在汽車模具制造行業(yè)洪唐，計算機應(yīng)用技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)正越來越顯示出其核心技術(shù)的作用钻蹬。

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