汽车模具冲压运动仿真系统研究

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目前，我国汽车工业发展迅猛，每年有数十款新车型上市，因此对汽车覆盖件模具的需求越来越大。为适应汽车生产制造厂家不同生产线和实现汽车覆盖件冲压工艺的需求，在三维设计的支持下，使模具的结构变得复杂，设计难度加大。

CATIA软件具有强大的曲面造型能力，非常适合于对形状复杂的车身覆盖件及其冲压模具进行造型。对于模具结构设计而言，-部分结构静止不动，比如下模座，而另-部分则运动，比如乐料器、斜楔等，它们在模具冲压过程中沿着自己的轨迹作往复式运动1。静止的结构其设计相对简单，采用 CATIA软件 维实体设计，非常的直观。而运动的结构设计复杂多了，要考虑运动部件 自身运动的正确性 ，还要考虑运动部件之间、运动部件与静止部件之间运动关系的正确性，要避免出现碰撞和干涉问题。为消除这些缺陷，传统的方式是将模具制造出来并装配后，反复进行试冲和修模，这势必增加了设计和制造成本，延长了生产周期日。

为改变这种经验与试错方法不适应汽车工业发展的状况，在设计过程中，利用计算机进行模具运动过程的仿真十分必要，便于发现问题及时修改设计，直至可行再投入模具制造，避免了传统的多次试模和修模所带来的巨大浪费。

运用面向对象的技术，通过对 CATIA进行二次开发设计出汽车模具冲压运动仿真系统软件。经过在实际生产中的运用，此软件切实可行，而且运用简单。

2冲压运动仿真系统2.1冲压运动仿真的主要内容系统的主要作用是辅助设计人员模拟汽车模具的冲压运动，模拟前期需要设计员的-些必要的交互操作。设计员在CATIA平台上完成运动仿真需要以下操作：规范定义各运动模具，为快速定义模具冲压运动关系做准备；对于仿真后设计有误来稿日期：2012-06-14作者简介：韩志仁，(1964-)，男，河北唐山人 ，教授，博士，主要研究方向：钣金成形 CAE和数字化制造No.4Apr.2013 机械 设 计 与 制造 1853.3 CATIA与标准件数据库无缝连接系统拟采用 Microsoft Access数据库与CATIA之间进行数据传递，根据标准件的种类将数据库分为吊楔、斜楔、弹簧等，通过查询手册将海量数据纳入用户自定义数据库中，其项 目包括标准件的各项参数 ，例如弹簧标准件数据库中包括弹簧长度、直径、螺距 、材料直径等，用户可以自行对其进行增加、删除、修改等操作。

系统采用基于标准件种类的数据库 ，以吊楔、斜楔 、弹簧为主参数，根据输入的标准件种类和检索条件自动检索数据库并输出实例化模型所需要参数。标准件检索流程，如图 4所示。CAT!A与标准件数据库的无缝连接体现在交互界面及提取过程，系统获得标准件参数并结合模具空间位置的几何信息作为标准件三维模型自动生成的数据准备。

图4标准件检索流程Fig.4 The Retrieving Process of Standard Parts4应用实例以某型号汽车的车门模具数模为例，对其进行模具冲压运动仿真。只需点击运动控制按钮，即可进行仿真。完成后输出干涉检测结果，参照结果进行辅助设计，重新仿真，直到设计合理，如图 5所示。

(a) (b)图5仿真结果Fig.5 Simulation Results5结论针对汽车模具冲压运动仿真中运动设置繁琐、干涉缺陷查找困难等问题 ，基于 CA RADE，以 CATIA为平台开发了汽车模具冲压运动仿真系统，可快速定义运动关系，完成模具冲压运动的仿真，自动生成辅助设计所需信息，满足工程需求的汽车模具冲压运动的高效仿真，对汽车模具的数字化设计与制造具有重大意义。