摘 要：當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的汽車模具產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的巨大生機(jī)和超速發(fā)展。投資、設(shè)備、人才和市場(chǎng)幾個(gè)因素最終要依賴生產(chǎn)技術(shù)才能轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)力。面對(duì)當(dāng)前的新形勢(shì)，技術(shù)特別是關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車模具行業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞：汽車模具；技術(shù)；意義

汽車模具設(shè)計(jì)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(jì)、成型面設(shè)計(jì)、刃口設(shè)計(jì)等等所有涉及產(chǎn)品成型部分的技術(shù)。因此，沖壓技術(shù)水平?jīng)Q定了模具的設(shè)計(jì)制造水平。

目前國(guó)內(nèi)模具制造水平同國(guó)際先進(jìn)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)主要依賴人的經(jīng)驗(yàn)，隨著國(guó)內(nèi)高品質(zhì)的車身生產(chǎn)周期變短，靠過去的經(jīng)驗(yàn)來完成沖壓工藝已不可能。

一、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(guó)際上的應(yīng)用已有近30年的歷史。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(jìn)步，使CAE技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用變得成熟，將CAE應(yīng)用于沖壓工藝設(shè)計(jì)，可使試模減少50%以上。目前，CAE技術(shù)已成為國(guó)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，應(yīng)歸功于CAE商業(yè)軟件的大力發(fā)展，其中代表性軟件有：美國(guó)LawrenceLivemore國(guó)家材料實(shí)驗(yàn)室的LS-DYNA3D軟件；法國(guó)ESI公司的PAM-STAMP軟件；法國(guó)DYNAMICSOFTWARE公司的OPTRIS軟件；美國(guó)ETA公司的Dynaform軟件；瑞士Autoform公司的Autoform軟件。

這些軟件各有所長(zhǎng)，對(duì)板料成型分析都非常專業(yè)和實(shí)用。目前，國(guó)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。天津汽車模具有限公司通過2年的努力。CAE應(yīng)用率已經(jīng)達(dá)到了100%，明顯地縮短了模具調(diào)試周期。

二、輔助沖壓工藝設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)CAE軟件中能做成型性分析，且需要專業(yè)人員做大量的前處理，如果分析結(jié)果不滿意，還需從頭再來。由于傳統(tǒng)的CAE軟件只是一種驗(yàn)證的手段，主要用于方案的比較，不能用于工藝的輔助，從而造成CAE技術(shù)長(zhǎng)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，且能參與沖壓工藝的全過程。我們稱之為計(jì)算機(jī)輔助沖壓工藝。

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

三、實(shí)體設(shè)計(jì)應(yīng)用

當(dāng)前國(guó)內(nèi)汽車模具具企業(yè)已將二維CAD廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，部分企業(yè)將三維實(shí)體設(shè)計(jì)應(yīng)用于部分模具的設(shè)計(jì)中，只有極少數(shù)企業(yè)能夠做到100%的實(shí)體設(shè)計(jì)。應(yīng)該說實(shí)體設(shè)計(jì)取代二維CAD是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

實(shí)體設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)過程非常直觀，能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)真實(shí)的描述，確保設(shè)計(jì)的合理性，在模具靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉檢查、模具強(qiáng)度分析等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。特別是在當(dāng)前經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員大量短缺的情況下，新從事模具設(shè)計(jì)的人員從實(shí)體設(shè)計(jì)入門，可經(jīng)過短期培訓(xùn)，3、4個(gè)月以后就可以在別人的指點(diǎn)下較好地完成模具實(shí)體設(shè)計(jì)。過去一個(gè)生手達(dá)到同樣水平，至少要1-2年的時(shí)間。

四、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；由模具加工發(fā)燕尾服到實(shí)型數(shù)控加工；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、少人或無人化加工。當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展的加工技術(shù)主要包括：

高速高精度加工；鑲塊鑄件化與高效加工；全數(shù)控化加工；少人無人化加工；鉗工制造的只裝不配少修。

（一）高速高精度加工

目前高速高精度加工已被國(guó)際先進(jìn)企業(yè)普遍采用，國(guó)內(nèi)也正在逐步普及并走向成熟。高速加工的目的，不單純是了提高加工效率，更重要的是通過高速實(shí)現(xiàn)小步距、低殘留的高精度加工。

高速高精度加工編程 曲面的實(shí)際加工速度和精度的高低，除了由機(jī)床的性能決定以外，在一定條件下，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(duì)加工精度和效率的影響。例如：刀具即時(shí)進(jìn)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(shí)，不管設(shè)定的F值多大，實(shí)際平均走刀速度都會(huì)非常低。而且如果F值設(shè)置過大，會(huì)出現(xiàn)過切和抹角現(xiàn)象，嚴(yán)重降低型面精度。

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(shí)和編程人員才有可能完成編程工作，但這種投入會(huì)因?yàn)榧庸ば屎途鹊奶岣叨玫匠杀兜幕貓?bào)。

（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，有效降低這部分工時(shí)意義很大。最好的加工辦法是少切削和無切削，目前發(fā)展的重點(diǎn)就是鑲塊的鑄件化和通過合理設(shè)計(jì)來最大程度地減少加工面。

（三）少人無人化加工 隨著模具加工的程序化、機(jī)床加工的中心化，少人和無人化加工是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。無人化加可以最大程度地降低人工成本和人為錯(cuò)誤，并能實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的連續(xù)生產(chǎn)。在目前勞動(dòng)保護(hù)條件越來越高、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。

（四）鉗工制造的只裝不配少修

提高機(jī)械加工水平的一個(gè)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(guó)外一些模具企業(yè)提出的理想和口號(hào)，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(shí)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(shí)現(xiàn)裝配、研合、推磨等鉗工作業(yè)的高效；通過CAE技術(shù)的提高而實(shí)現(xiàn)模具調(diào)試一次成功。汽車模具制造技術(shù)依*計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的應(yīng)用已發(fā)展到一個(gè)新階段。

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、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等三個(gè)方面，其所對(duì)應(yīng)的就是CAD/CAM/CAE技術(shù)的提高。在汽車模具制造行業(yè)，計(jì)算機(jī)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。

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（作者單位：武漢科技大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院）