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)展喷众。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瘪期。日資多尺、臺資垃散、歐美資等汽車模具企業(yè)大量涌現(xiàn)豌熄；民營授嘀、上市、國營改制汽車模具企業(yè)正在加緊擴建和追加投資房轿，而且每一個企業(yè)的投資額都高達幾千萬到幾個億粤攒；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，一個企業(yè)擁有10臺囱持、20臺或30臺這樣的設(shè)備已不足為怪夯接；再次是高素質(zhì)人才迅速向模具行業(yè)匯集；最后是汽車模具市場繁榮纷妆，許多模具企業(yè)都出現(xiàn)供不應(yīng)求的大好局面盔几。

　　投資、設(shè)備掩幢、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)力逊拍。面對當(dāng)前的新形勢，技術(shù)特別是關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展际邻，對汽車模具行業(yè)的發(fā)展具有深遠的意義芯丧。

　　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)。沖壓工藝技術(shù)包括工序設(shè)計世曾、成型型面設(shè)計懊霹、修沖刃口設(shè)計等等所有涉及產(chǎn)品成型部分的技術(shù)。因此踏旷，沖壓技術(shù)水平?jīng)Q定了模具的設(shè)計制造水平凹田。

　　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。以往我們的沖壓工藝技術(shù)主要靠人的經(jīng)驗糜谒，隨著國內(nèi)高品質(zhì)的車身生產(chǎn)周期變短链坝，靠過去的經(jīng)驗來完成沖壓工藝已不可能。

　　一狸岁、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年的歷史饿婴。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，使CAE技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用變得非常成熟舟窥，將CAE應(yīng)用于沖壓工藝設(shè)計栗怪，可使試模時間減少50%以上。目前削仲，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。CAE的廣泛應(yīng)用损侄，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軟件不恭；

　　● 法國ESI公司的PAM-STAMP軟件；

　　● 法國DYNAMIC SOFTWARE公司的OPTRIS軟件财饥；

　　● 美國ETA公司的Dynaform軟件换吧；

　　● 瑞士Autoform公司的Autoform軟件折晦。

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

　　如果說魂莫，前幾年模具制造的尖端技術(shù)是CAD，那么現(xiàn)在就是CAE爹耗“铱迹可以預(yù)測，今后幾年CAE技術(shù)在國內(nèi)汽車模具廠中的應(yīng)用劣秦，就象今天的CAD技術(shù)一樣普及王菲。

　　二、輔助沖壓工藝設(shè)計

　　傳統(tǒng)CAE軟件只能做成型性分析蔼邓，且需要專業(yè)人員做大量的前處理羽矮，如果對分析結(jié)果不滿意，還需從頭再來幽卜。由于傳統(tǒng)的CAE軟件只是一種驗證的手段卷俱，主要用于方案的比較，不能用于工藝的輔助并淳，從而造成CAE技術(shù)長期游離于生產(chǎn)過程以外百郊。如今CAE軟件已發(fā)展成不僅能做單純的成型分析，且能參與沖壓工藝的全過程啰林。我們稱之為計算機輔助沖壓工藝捉为。

　　在工藝設(shè)計方面，CAE具備了沖壓方向的自動或輔助確定鸡焰、快速生成拉延面焚趴、坯料尺寸的確定、修邊線的展開等非常實用的功能舱污，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)果呀舔。在分析方面，針對沖壓成型扩灯，使得確定沖裁角度媚赖、棱線偏移、拉延沖擊滑痕珠插、面成型品質(zhì)惧磺、壓邊力颖对、成型力等各種分析得到完善，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)容磨隘。

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

　　在發(fā)達國家白嘁，CAE軟件分析結(jié)果的模擬符合性大于95%坑鱼，即使是最初應(yīng)用，也可達到60～80%的準(zhǔn)確率嘀吨。特別是在方案對比谅璧、成型裕度分析、不可展翻邊展開等方面淮晓，CAE的結(jié)果非常精確拆鹉。

　　當(dāng)前，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)化睹揍，如果解決了這兩個難題舷翰，將再次帶來革命性的進步。

　　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)計中责某，部分企業(yè)將三維實體設(shè)計應(yīng)用于部分模具的設(shè)計中坐蓉，只有極少數(shù)企業(yè)能夠做到100%的實體設(shè)計。應(yīng)該說實體設(shè)計取代二維CAD是發(fā)展的必然趨勢喘茵。

　　實體設(shè)計最大的優(yōu)點是設(shè)計過程非常直觀浩淹，能對結(jié)構(gòu)進行詳細真實的描述，確保設(shè)計的合理性丈轻，在模具靜態(tài)和動態(tài)干涉檢查井辜、模具強度分析等方面具有明顯的優(yōu)勢。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管闷，新從事模具設(shè)計的人員從實體設(shè)計入門粥脚，可經(jīng)過短期培訓(xùn)，3包个、 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)計刷允。過去一個生手達到同樣水平，至少要1～2年的時間碧囊。

　　一恃锉、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，而且使生產(chǎn)全流程也發(fā)生巨大變化呕臂。

　　1破托、無圖化生產(chǎn)

　　實體設(shè)計使企業(yè)走向無圖化生產(chǎn)。企業(yè)完全拋棄2D圖紙歧蒋，可以節(jié)省2D圖出圖時間土砂，由此可減少大約25～40%的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時間。從這個意義上講谜洽，實體設(shè)計優(yōu)于2D設(shè)計糕加。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，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囱叼。實體設(shè)計可以催生無圖化生產(chǎn)烂多，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。無圖化生產(chǎn)能全面提高汽車模具的制造水平和生產(chǎn)效率沟乘，是今后一段時間通過CAD/CAM兩種技術(shù)互動盒酷，取得技術(shù)新突破的關(guān)鍵。

　　2伟铸、實型數(shù)控加工

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

　　3伴罢、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。盡管大多數(shù)企業(yè)采用數(shù)控機床加工模具構(gòu)造面护丢，但仍然沒有脫離人工識圖和手動操作挚性，現(xiàn)場識圖所浪費的時間以及人工操作的不連續(xù)性等，致使加工效率大大下降砂沛、人為失誤大大增加烫扼。一般由人工操作加工模具構(gòu)造面時，出粉率很難超過40%尺上，而采用NC程序化加工模具的構(gòu)造面材蛛，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）≡跖祝可見卑吭，提高出粉率的潛力是非常大的。

　　總之马绝，把實體設(shè)計的結(jié)果直接向后續(xù)工序傳遞豆赏，能使各個工序的效率都得到提高。反之富稻，如果實體設(shè)計僅面向設(shè)計掷邦，最終還是以出2D圖為設(shè)計目的，實體設(shè)計的優(yōu)勢就將大打折扣椭赋。

　　二抚岗、提高實體設(shè)計效率

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

　　1赵溢、強化人員培訓(xùn)。人員培訓(xùn)的內(nèi)容包括軟件應(yīng)用芒浪、設(shè)計流程和方法等方面的培訓(xùn)歧余。

　　2、搞好基礎(chǔ)開發(fā)谦牛。實體設(shè)計需要積累跟努，需要開發(fā)一系列的實體標(biāo)準(zhǔn)件和實體樣板模具，以便能自動生成局部構(gòu)造的小工具等住建。

　　3垛撬、改變觀念。實體設(shè)計不單純是設(shè)計方式的變化籍钱，更重要的是它實現(xiàn)了后序加工和制造的數(shù)字化羡雷，也就是無圖化生產(chǎn)。即使實體設(shè)計為設(shè)計本身帶來了麻煩种慕，但卻使制造更加容易热品。我們應(yīng)以提高效率為出發(fā)點，將實體設(shè)計看作是非常必要和必須堅持的事情啸驯。

　　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)展客扎。數(shù)控加工由單純型面加工發(fā)展到全面數(shù)控加工；由模具加工發(fā)展到實型數(shù)控加工罚斗；由低速加工發(fā)展到高速高精度加工徙鱼；由以人工操作按圖加工發(fā)展到無圖、少人或無人化加工针姿。當(dāng)前重點發(fā)展的加工技術(shù)主要包括：

　　● 實型數(shù)控加工袱吆；

　　● 高速高精度加工；

　　● 鑲塊鑄件化與高效加工距淫；

　　● 全數(shù)控化加工绞绒；

　　● 少人無人化加工；

　　● 鉗工制造的只裝不配少修榕暇。

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

　　一彤枢、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)普遍采用狰晚，國內(nèi)也正在逐步普及并走向成熟。高速加工的目的，不單純是為了提高加工效率乒萝，更重要的是通過高速實現(xiàn)小步距捶益、低殘留的高精度加工。

　　1隘匙、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(zhǔn)高速加工棒论，達8000～10000r/min以上為高速加工。實際上恕臣，只有選用高剛度的卡頭和刀體、高精度高耐磨的刀具银薪，并保持轉(zhuǎn)速與走刀速度相適應(yīng)靴亩，才可能實現(xiàn)真正的高速加工。汽車模具型面的加工屬于高度復(fù)雜的自由曲面加工夫石，能不能實現(xiàn)高速加工伪睬，更重要的是取決于數(shù)控機床曲面加工的動態(tài)精度，而不是取決于一般機床產(chǎn)品樣本中所說的靜態(tài)精度鸭僧。但遺憾的是口溃，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(biāo)準(zhǔn)可供參考。一臺適用于汽車模具的高速數(shù)控銑旷偿，必須同時具備高剛度烹俗、高精度、高轉(zhuǎn)速萍程、優(yōu)良的動態(tài)性能幢妄、高速下的連續(xù)工作時間等綜合性能。而這些性能則取決于機床的結(jié)構(gòu)茫负、控制系統(tǒng)的性能蕉鸳、所選用的特殊軟件程序、床身是鑄件還是焊接鋼板忍法？主軸是滑枕還是圓套桶潮尝？是線形導(dǎo)軌還是滑動導(dǎo)軌？主軸是否有冷卻饿序？半閉環(huán)還是全閉環(huán)控制勉失？是否采用光柵尺等因素。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嗤堰，是不可能實現(xiàn)模具型面高速加工的戴质。

　　目前，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的高速加工卒抖，而日本企業(yè)基本上還是停留在準(zhǔn)高速加工階段氏腐，不管轉(zhuǎn)速如何，實際曲面加工進給速度很難突破6m/min。從實際使用情況來看冻哈，如果達到了真正的高速杯削，刀具的費用、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优隔。像30000r/min褐泊、60m/min這樣的高速加工中心，都屬于中小型機床棋少，只適用于注塑模的型腔加工杯娶。

　　2、高速高精度加工編程

　　曲面的實際加工速度和精度的高低儡特，除了由機床的性能決定以外栅苞，在一定條件下，更取決于加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)疏唾。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蓄氧。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)，當(dāng)曲面變化非常大時槐脏，不管設(shè)定的F值多大喉童，實際平均走刀速度都會非常低。而且如果F值設(shè)置過大顿天，會出現(xiàn)過切和抹角現(xiàn)象堂氯，嚴重降低型面精度。

　　傳統(tǒng)的仿型加工為了保證楞線清晰露氮，一般采用垂直楞線加工祖灰。用這種方法，編程簡單但實際加工速度變化極大畔规，嚴重影響了加工效率【址觯現(xiàn)在大部分編程方法是對整個型面作45°加工，優(yōu)點是編程簡單叁扫，可以保證大部分楞線清晰三妈，但加工效率仍然不高。

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

　　● 根據(jù)曲面幾何特點來分塊編程和加工策见；

　　● 加工方向選用順楞線，大曲率方向走刀妆浅，減少拐彎引起的減速蒜材；

　　● 加工線速度與進給速度相配合，盡量保持實際切削量不變爵缸；

　　● 大斜率曲面加工抖臭，行間距在曲面切線方向上保持等距却怪；

　　● 根據(jù)曲面的部位改變行間距，如：凸圓角行距加密倾伶、凹圓角清虧等殷感；

　　● 合理安排加工分塊的順序，避免因刀具磨損造成的型面斷差感戴。

　　總之熏迷，高速高精度加工的NC編程比普通加工麻煩得多，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都癣，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谐歪。

　　3、高精度加工的目標(biāo)

　　高精度加工的目標(biāo)就是最大程度地減少鉗修握联。比如：上下模刃口間隙直接加工到位桦沉；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金闽、無接刀痕跡；凸楞的較高光潔度和凹角無干涉等等剿骨。

　　4代芜、粗加工高速化

　　傳統(tǒng)的粗加工一般通過深切削、低轉(zhuǎn)速浓利、低進給而一次加工完成挤庇。隨著機床加工速度的提高，機床的加工性能已經(jīng)發(fā)生了改變贷掖。數(shù)控機床在低轉(zhuǎn)速嫡秕、低進給條件下的加工扭力很大，而總的功率卻很低苹威，機床效率發(fā)揮不出來昆咽。為提高加工效率，現(xiàn)在粗加工的發(fā)展趨勢是中轉(zhuǎn)速阿魏、中吃深鉴梦、高進給、多層加工完成耘泰。雖然加工的層數(shù)增加了逐茄，但由于機床功率實現(xiàn)了最大化，一般可使加工效率提高30%以上嘀醋。粗加工高速化的工藝方法张域，特別適應(yīng)了粗精一體化加工機床的特點，不失為一種值得推廣借鑒的新技術(shù)讲侵。

　　二蚪录、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呜款，有效降低這部分工時意義很大。最好的加工辦法是少切削和無切削诀虹，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渊输。

　　三、少人無人化加工

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

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

　　四锣披、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。消滅鉗工是國外一些模具企業(yè)提出的理想和口號贿条，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雹仿；通過CAM技術(shù)的提高而實現(xiàn)裝配、研合整以、推磨等鉗工作業(yè)的高效胧辽；通過CAE技術(shù)的提高而實現(xiàn)模具調(diào)試一發(fā)成功。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)展到一個新階段勒蜘。

　　當(dāng)前應(yīng)該重視和發(fā)展的技術(shù)因企業(yè)不同而不同悄锈，但總結(jié)起來無外乎是沖壓工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)等三個方面鹅甚，其所對應(yīng)的就是CAD/CAM/CAE技術(shù)的提高轨醒。在汽車模具制造行業(yè)，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)的作用夸截。

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