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基于IMAN系统下的三维实体汽车覆盖件模具设计优势

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1 前言

近年来，中国汽车行业面临着前所未有的发展趋势，国内、外市场的融合，致使国外许多知名品牌汽车厂家纷纷进军国内市场，行业间的相互竞争日趋激烈，车型的更新换代日趋频繁，对汽车的舒适性、安全性和性价比提出更高的要求。对与之密切相关的模具行业同时也面临着机遇与挑战，汽车主机厂为了尽快的把新产品推向市场，不断地压缩模具制造周期，因此，模具企业必须提高研发、生产制造水平、缩短模具制造、调试周期、降低成本、提高模具开发质量。以往的二维线框设计与实型手工制作方式已经满足不了现有的模具开发流程，利用UG先进的设计软件进行三维实体设计和开展实型FMC全型面加工正好迎合了这一点，有效避免了干涉、表达不清等缺陷，同时IMAN作为一种PDM系统与UG的有效衔接，促进了研发技术的革新与设计效率、设计质量的改善，核心数据的管理与更新更加及时化、条理化、科学化，保证了公司各种新车型的正常开发。本文以公司G项目左右侧围后窗框上内板件为例，介绍其修边冲孔侧冲孔模三维实体设计与FMC全型面的方法和优势。

2 实例

2.1模具设计流程

IMAN系统下三维实体模具设计基本流程，见下图1所示。

图1 三维实体模具设计流程图

2.2工序内容

工艺是左、右两件合在一起进行拉延、修边冲孔，本工序内容包括修两端和一侧边，另外侧冲6个φ7的孔，中部冲缺。相对较多，模具设计比较复杂，采用导柱、导腿复合导向，同时要考虑废料排出、安全性以及操作的方便性等问题，见下图2所示。

2.3工序数模的细化设计

当从DL图设计处接到一个工艺3D工序数模UG-file时，在进行设计之前，首先要利用UG相关工具对其进行缝合、修剪、删除多余面和补充、扩延等整理工作，直到它成为一个完全独立、并且能够可以修剪三维实体结构的片体为止，型面要求尽可能光顺圆滑，才能为我们后续获得复杂曲面轮廓打下基础，见下图3、图4所示。

图3 修剪前示意图

图4 修剪后示意图

2.4模具结构设计

2.4.1IMAN系统三维模具设计知识库，见下图5所示。

图5 三维模具设计知识库

2.4.2模具规划图设计

在进行模具三维设计之前，首先在IMAN系统外，利用UG软件进行该工序模具结构的粗略设计，对工作部件进行构思，采用一般二维曲线对导板位置、侧冲机构安装面高度确定、模具大致的闭合高度以及上下模大致的外形尺寸等模具结构因素进行勾画，然后进行评审、修正。目的为了减少后序三维实体设计的更改工作量，节约了时间，提高了设计效率。

2.4.2标准模板的克隆

一般三维汽车模具设计的方式分为三种：自下而上设计、中间向两端设计和自上而下设计的模式，本文采用的是第三种方式。先从IMAN系统的Newstuff下的找到相应的三维标准模板，然后利用UG 装配下的Clone技术对其进行克隆，相应的模具设计结构树也随之建立，并剪贴到事先建立的开发项目的相应模具Item下，见图6、见图7所示。为了避免设计时系统随时自动更新而耽误时间，影响工作效率，设计开始前，一般要设定延迟更新（在Delay Tnterpart Updates前打“√”）。在Seed种子部件中，先进行新旧翻边轮廓线替换，然后再进行新旧数模的替换，见图8所示。同时结合自己所设计的零件大小，依次修改模板的各项视图与模具有关的长、宽、高等Sketch尺寸数字，直至得到较为合适的三维模座几何体为止。

图6 模具项目Item

图7 三维模具设结构树

图8 新旧数模替换

2.4.3模具结构设计

在设计过程中，无论设计哪个部件，为了只显示实体外观，而无草图，需要设计者建立合适的Reference Sets（引用集），并把该部分设置成Workpart（工作部件）或Make display part（显示部件）形式，这样更加直观、有利于检查，并且在设计过程中要保留相关参数，以便进行局部修改。见图9、见图10所示上、下模组件。

图9 上模组件

图10 下模组件

2.5二维出图

三维实体设计完成后，为了进行二维图纸设计，我们需要在Item下建立模具相应的UGPART，由UGPART文件直接进入Drafting状态下进行设计。目的是利用二者之间的指针关系，来减少文件的数据量。在Drafting中标注尺寸时，一旦发现设计局部错误或标准件遗漏，可以打开UGMASTER进行修改，而UGPART会自动进行快速的相应更新，然后在Drafting中Update一下所加的各个视图，就可以接着改动前的工作继续进行设计。

2.6 PSE整理

首先填写各个零部件的属性表单、毛坯尺寸。所装配的各个标准件在前面的模具结构设计过程中已在IMAN系统中的PSE中自动生成，因此只需把各个零件序号、页次以及数量填写正确（便于工艺编制和ERP发布）即可，然后通过报表发送到Excel文挡，生成名细表。

2.7实型FMC全数控加工

为了保证加工效果，需要对实体进行合理的分层、设定转速、步距以及走刀方式等CAM加工参数。三维实体设计与FMC实型全型面加工作为一种先进的设计、加工方式，改变了以往模具实型手工制作的生产组织形式，提高了铸件质量和制作效率，减少了加工余量；提高了生产效率及模具外观质量。目前，我们工厂已经全部实施了三维实体设计，并全部推行了FMC全数控加工方式，目前正在逐步探索模具钢件加工的“无图化”生产。

3 结论

在IMAN系统下，利用UG这种先进的设计软件进行汽车覆盖件模具三维设计和FMC全数控加工，具有多方面的优点。它能大大提高设计效率和加工质量，有效避免以往二维设计出现的“干涉” 现象；减少了出图量，节约了成本，提高了实型制作效率。利用数字化的分析手段，进行运动模拟分析，减少了设计低级错误的发生，为同行业技术水平的发展提供了有利参考。

参考文献
[1] 王孝培.冲压手册[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2] 万战胜.冲压模具设计[M].北京：中国铁道出版社，1983.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/22/2006)


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