基于CAD/CAM的汽车冷冲压模模块化设计

材料成本，冷冲压技术在实际的原料生产加工中得到充分的利用，从根本上提高了材料的使用程度，面对国际竞争激烈的市场中，能取得良好的经济效益。

（三）汽车模块化装配工艺设计

汽车前端模块主要由前端框架，前保险杠防撞梁，冷凝器等组成，实现与车身左右纵梁的连接，汽车前端类似框架式结构，汽车前端采用开口结构，装配完成后送到总装线上。前端模块框架在装配中与车身采用螺纹相互联接，要保证散热器及大灯有足够的装配空间。保证大灯与发动机盖的平度与间隙要求等。前端模块化设计要使前保险杠防撞梁能固定到模块上，汽车大灯线束的插接及进出水管都要进行考虑。

車门模块化装配可确保驾驶室内零部件装配的接近性，提高整体装配质量。采用模块化设计车门组装可简化生产线机械结构，车门等模块主要包括锁，后视镜，限位器等零部件。车门模块装配设计时要确保车门安装后的间隙，及线束间的连接可靠性。

三、模具的模块化实体设计

冷冲压模具的制造，模具的结构设计及分析，抛光与配试模及快速成型制造等，CAD单元技术有造型结构设计，结构分析与优化设计，加工过程虚拟方针，辅助工艺过程等。冷冲压模具CAD/CAM集成技术，是各项单元技术集成，实现信息集成与数据资源共享，提高制模质量。

模具的CAD设计，包括产品模型确定模具结构类型，确定模架，板料形成过程分析等方面。利用先进的特征造型软件如UGLL等生成上下模架，进行定位，出料与卸料布置等。利用模具分析软件如CFLOW进行板料的成形过程分析。通过输入成形工艺参数，可动态仿真分析板料凹凸模，分析板料各受力部位的应力变化情况等。根据分析情况检查模具结构的合理性，产品的质量问题等。如是否出现拉伸中的拉断现象，是否存在产品结构不合理，是否间隙过大，出现充采件毛刺过大，降低模具的寿命等。通过CAD设计分析，将错误消除在设计阶段。

冲压模具设计阶段应用许多新的计算机辅助技术，如特征造型技术等，冲压模具中有许多标准件，如标准凹凸模，导向零件等可采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计。使模具的设计分析快速高效。参数化特征造型可完整的描述产品的几何图形信息，建立的产品模型是易于处理的模型。参数特征造型技术是模具制造中的重要技术。

四、基于CAD技术的汽车设计实例

利用CAD等软件零件设计中的三维建模功能，通过倒圆角等命令建立缸体侧盖铝合金压铸零件实体三维模型。未发现未拔模的情况。利用CAD软件制作中的模具型腔模块进行，设计用于固定成型镶块，浇口套及抽芯机构的模架。设计浇注系统，将金属液热室铸机的喷嘴导入型腔内。设计溢流系统，冷却系统，推出机构与复位机构，设计出汽车缸体侧盖压铸模。

应用普通铸造难以下手的多开边，大口径薄壁铝合金壳体类铸件，运用CAD软件三维造型设计出模具的正面型腔，用线条画出加强筋，螺纹连接孔，线条可用作CAM数控编程加工的控制边界，通过设置边界雨量精确快速制造出需要的模具。

离合器壳模具CAM，将模具工装组建分解，上模板，支撑杆与定位销等单独加工，组装完整的凹模模具工装组合。螺栓与垫圈可选用标准件。支撑杆在普通车床上加工，上模板可在普通铣床上加工，板面的孔可在坐标镗床上加工，将CN代码传输到数控设备上进行模具加工。

汽车总布置采用模块化设计，模块间彼此可以交换数据，在三维空间内进行，对建立车坐标系很有必要。在已建立的坐标系中建立数学模型，设计完成后进行干涉检查，汽车动力性，制动性是性能分析的重要工作。

汽车总布置CAD系统设计中产生的系列数据对今后工作有很大的帮助，总成图形存储与整车总布置密切相关的零部件，总布置数据库主要包含设计中的中间参数，具有动态性。

五、模具的CAD/CAM一体化设计

利用CATIA CAD/CAM一体化实体设计软件，通过数控加工程序设计弥补CATIA CAD实体设计的不足。制定冲压工序零件数学模型，制定工序件的冲压方向。模具的设计从整体上分为数学模型覆盖下的模块设计及区域外的模块设计。

先在工序件数学模型基础上完成六面体的设计，因技术改进需在加强件上增加2活口，避免装配时发生干涉现象。因上右加强件的冲压磨具采用逆向工程照相机是建立数学模型，采取模块化设计方案设计冲孔模。

根据制件工艺要求制定冲压方向，冲压工艺补充，利用CATIA的EXTRUDE，FILL生成曲面所需的功能。冲孔模结构设计包括模架设计，凸凹模设计。模架采用参数化设计方式设计。

采用模块化设计方法，依据三维标准件使模具结构标准化，借用已有的模具结构经简单编辑完成新模混色机。凹模块六面体设计利用CATIA CAM中的毛坯料定义功能，利用CREATES ROUGH STOCK功能生成六面体。考虑到模具的闭合高度确定凹模块的高度，凹模刃口布置情况确定凹模的长度。通过编辑六面体的SKECHER等数值，观察六面体包含制件的范围大小。考虑模具结构的冲压稳定性等诸多因素，确定六面体具体尺寸，在CAM设计中，六面体可作为凹模的毛坯使用。需进行进一步设计。

凹模块粗略设计首先进行数学模型覆盖下的凹模实体模块设计，将底面边界投影到平面，作PAD拉伸成六面体，进行数学模型覆盖区外的凹模实体设计，投影并编辑数学模型边界线，作PAD拉伸，防止冲压时产生的侧向冲裁力对冲压的影响。

六、CATIA CAD/CAM一体化设计的优点

利用CATIA CAM可将实体与曲面做PART，通过数控加工制造出工件，解决了模具实体设计难题，通常实体与制件曲面间存在的非故意需用曲面缝补，利用CATIA CAD/CAM可省略检查工作，设计出压料板的六面体结束了模具的实体设计，利用CATIA CAM进行设计时，只需在垂直刀具轴线方向上无较大的间隙，不会影响刀具轨迹的生成。可忽略曲面间隙的影响。利用CAM软件通过使用CAM将模具实体做成PART的功能，利用CATIA的曲面设计代替汽车冲压模具关键部件的实体设计。

汽车冲压模具的模块化实体设计，提高了汽车冷冲模的设计效率，可直接检查干涉等现象，减轻了设计人员的劳动强度，对数学模型覆盖下的模面部位不做实际意义的实体设计。适应当今汽车冷冲模制作业的发展。

七、结语

汽车冲压模具的模块化实体设计，4提高了汽车冷冲模的设计效率，可直接检查干涉等现象，只对数学模型的边界作编辑式模具关键件的实体设计，对含糊面的关键件创建粗略块体即可。汽车的开发是在对CAS/CAD集成自动化技术应用基础上，应用CIMS，采用并行工程，敏捷制造等，运用新工艺加工汽车产品的设计开发，检测维护等过程。

参考文献

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