CAE技术是汽车模具设计的重要手段

 　　对汽车模具制造来说，一般要经过设计、制造、调试三个主要阶段。其中占用时间最长的是设计和调试两个环节。采用CAD快速设计技术．可以缩短设计周期40％～60％：通过CAE技术可以缩短调试周期30％～50％。更重要的是，对汽车模具设计和制造的把握性的提高，其意义则超过了缩短周期本身。

　　目前，汽车模具企业大量采用线切割、激光切割、CAD／CAM／CAPP／AE等多种数字化技术手段，已完全从依靠主模型为加工依据的传统加工方式，转变为以数字化模型为加工依据的现代汽车模具加工方式，大大提高了模具的加工精度和效率。但同数控加工设备所能达到的最高精度水平相比，模具的加工精度还不够理想，设备的水平没有得到完全的发挥。这有两方面的原因：

　　一是设计技术的原因。目前，对于冲压产品的开裂、起皱等问题，利用人的经验和CAE板料模拟分析，通过多次模拟并对模拟结果进行解析、修正、完善，可以在计算机上实现模具调试。但对于修边后的变形、翻边后的回弹以及纵梁的扭曲、翘曲等缺陷，目前还无法实现计算机数字化模拟调试。要解决这类问题，需要CAE软件的进一步发展以及有经验的冲压工艺人员做深入的研究。

　　另一方面是制造技术的原因。数控机床每年校准两次，加工精度和加工基准一致性是没有问题的，但依据同一数字化模型进行加工，加工后的上模定心冲头与下模凹模存在间隙偏差，上、下模合模以及刃口间隙也有偏差；另外，斜面冲孔、凹模镶入式沉孔由五轴数控铣加工出来，检验夹具也采用同样加工依据加工，但冲压后的零件孔位有时上检具检查就是有偏差。采用统一的加工依据，设备的精度也没有问题，加工工艺流程又多次规范，但问题仍不断出现。所以说，在对加工参数的优化、各工序基准传递的把握以及每次上工件的找正方面，存在很大的精度提升空间。如何让数字化加工后的模具经得起数字化检查?如何让数字化加工设备发挥出最高效能?这些是今后汽车模具制造技术研究的重要课题。

　　同我们的汽车模具同行们一样，目前，我们在数字化制造技术方面的确取得了长足的进步，其中最引人注目的是3D设计、CAE分析、五轴加工以及高速加工等。

　　首先，我们极大地提高了冲压工艺分析能力，通过3DDL图设计的三维冲压工艺模型可直接用于有限元分析和编程，为模具结构的三维实体设计提供了工作型面曲面造型依据，为检查用的C／P点、s面等提供了坐标尺寸，由此实现了CAD／CAM／CAE一体化。值得一提的是，在设计阶段，我们利用有限元分析技术预测和解决模具调试阶段可能出现的诸如起皱、拉裂、回弹、暗坑、冲击线、滚线等缺陷，使模具调试成功率显著提高。

　　其次，我们采用了模具结构三维实体设计进行。FMC模型的整体加工，极大地缩短了铸件准备周期。为了进一步做好FMC模型的整体加工，我们订购了一台高速模型数控铣床。

　　第三，我们实现了模具型面粗、精加工的高速化，缩短了加工周期。为了在机加工环节上进一步推行高速精密加工，今年，我们从国外订购了12台大型高速数控铣床。这些设备全部安装调试后，我们的数控加工能力将提高2倍。

　　第四，由于采用了精细加工工艺，显著地提高了一次调试合格率，极大地缩短了调试周期。

　　目前，在CAE分析方面，还存在回弹不好解决的问题。此外，CAE技术除了被用于成形模拟以外，在其它方面的应用较少。

　　我公司应用模具数字化制造技术起步较早。在此过程中，我们的体会是：选择合适的软件平台很重要，它关系到整个模具设计和制造的质量、时间以及技术更新等问题。在CAE技术应用方面，我公司已将仿真计算作为模具设计流程中的一个重要环节。为了提高效率，冲压工艺设计必须采用三维设计，并建立自己的数据库。

　　汽车模具制造的最大风险来自于制件工艺的变更和冲压工艺的失效。

　　CAE技术是目前解决这些问题的最好的技术手段。CAE技术可以实现快速工艺设计，同时，还可以数学模拟代替模具试模工作，最大程度地降低风险。利用CAE软件作制件的冲压工艺快速设计，一般不超过2～3天，而通过CAE分析的设计方案，可以保证冲压试模工作的成功率在85％～90％以上。

　　针对缩短汽车模具交货周期而采用的快速设计CAD技术是另一项关键技术。现在大部分模具企业都已应用了CAD技术，但一般都只是应用通用软件进行设计。快速设计技术是在现有CAD技术基础上发展起来的一项新技术。例如：专用模具设计软件、模板化设计、自动、半自动设计软件等。不管是哪种快速设计软件，都可以大大缩短设计周期，把以周为单位的设计周期变成以天和小时计算。

　　对汽车模具制造来说，设计、制造、调试三个阶段中占用时间最长的是设计和调试两个环节。采用CAD快速设计技术，可以缩短设计周期40％～60％；通过CAE技术可以缩短调试周期30％一50％。更重要的是，对汽车模具设计和制造的把握性的提高，其意义则超过了缩短周期本身。

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