汽车冲压模具数字化开发及应用
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摘 要：交通的便捷令人们对汽车的需求持续增加，而汽车安全则成为人们愈来愈关心的话题。汽车冲压模具作为汽车生产开发上市前的重要环节工具，也需要不断地更新与创造，结合数字化的汽车冲压模具无疑使汽车生产检测环节更加精确，提升了汽车的安全性能与质量。本文将就汽车冲压模具数字化开发及应用的事项进行总结与分析。
关键词：汽车冲压模具；数字化开发；技术流程
前言：汽车冲压模具是汽车车身一项不可缺少的零部件，随着汽车产品不断的更新换代，汽车冲压模具也在不断的改变自身结构以适应新型汽车的变化。而现在化技术的发展为汽车冲压模具的贴合性带来了更大的提高，结合数字化技术可以在绘制汽车冲压模具的过程中使数据更加精确，提升汽车品质，拓展汽车市场，增加销售量，提升企业的经济效益。缩短我国模具市场与外国的差异，加大国际市场占有比例。
1.汽车冲压模具
汽车冲压模具是汽车行业中一个十分重要的工艺装备。随着汽车行业的飞速发展，产品更新换代的不断加快，汽车冲压模具的设计就越来越需要一种区别于全靠经验、反复试错的传统设计的新方法，来保证汽车冲压件的质量，缩短产品的开发周期。模具型面的曲面拟合应该把整个型面特征完整而充分地表达出来。对于复杂的汽车冲压模具，仅使用一张曲面无法表达出所有的特征，需要分别对模具型面上每一个几何特征进行拟合，而后再把拟合得到的所有特征曲面通过求交、裁剪、缝合和混合等方式拼接成一张过渡光滑、精度符合要求的曲面。
2.汽车冲压模具数字化开发
汽车冲压模具数字化开发技术是一种新方法，它通过分析汽车冲压件产品在生产过程中常会出现的拉裂和起皱两个成形缺陷产生的机理，根据数字化开发的理论背景知识，为数字化开发技术的应用打下了理论基础。由汽车冲压模具数字化开发能够建立起模具数字化数据库，可直接利用CAD/CAM/CAPP/CAE等多种计算机辅助技术，实现模具的高精度修复、标准化成批生产及新模具开发等功能，既节省大笔生产制造费用，又能节约模具备件的准备、减少库存，还可以极大提升进口模具的国产化进程，对汽车制造企业有重要意义。用于工程分析（CAE）或汽车冲压模具三维测量中不可避免地会引入数据误差，尤其是尖锐边和特征边界附近的测量数据。测量数据中的坏点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面，所以应对原始测量数据进行预处理，主要包括噪声点去除、数据点精简、数据光顺等步骤。
2.1汽车冲压模具数字化开发重点
在汽车冲压模具数字化开发的过程中，有以下几项重点。第一，冲压是车身的基本组成部分，其质量优劣对整车性能的影响十分明显。而拉延工艺的好坏又直接影响到整个冲压的质量。利用数字化设计技术可以方便的实现拉延工序数模的制作以及修改。第二，针对数字化分析中常出现的问题，通常可以依次采取以下方式进行设计修改：冲压工艺设计、工艺补充面、拉延筋、材料、产品设计变更。第三，零件不同，数字化分析的着眼点和数字化设计难易程度也不同：外板件要求材料完全胀形变形以满足刚度要求，而不产生破裂、滑移，但各工序的模具设计较简单；内板件对次应变要求不严格，但工序模具设计较复杂。第四，数字化分析与设计技术之间相辅相成。分析结果指导设计工艺修改，甚至是产品设计变更；数字化设计好坏取决于分析能否达到要求，最终决定了模具设计的好坏。
2.2汽车冲压模具数字化开发注意事项
由于光学测量仪由于其自身的特性，测量过程中易受外界光线的干扰而产生毛刺点、跳点；测量仪器在拍摄过程中由于镜头、支架的抖动等因素会产生干扰点；测量实施时由于周围物体的影响会产生不属于被测物体上的数据点。以上得到的异常数据点称为噪声点（Noise）。噪声点的存在会干扰后续的曲面重构，同时大量噪声点的存在也影响到后续处理的效率，因而必须予以去除。为使经拟合得到的曲线或曲面具有良好的品质，对数据点进行光顺处理很有必要。光顺处理实际上是在误差范围内按某一准则对数据点进行调整，由用户根据实际使用要求确定误差。如果对精度要求较高，则允许的误差小一些；如果对光顺要求不高，则可将误差放大一些。常用数据点的光顺方法有曲率法、回弹法、最小二乘法、能量法、基样条法、磨光法等，各种光顺方法的主要区别在于不同的目标函数以及每次调整型值点的数量。
3.汽车冲压模具数字化应用
尽管非接触式三维测量系统能得到非常密集的点云，但并不是所有的数据点都能用于曲线、曲面重构。过多的数据点会导致计算机运行、存储和操作的低效率，生成曲线、曲面模型需要消耗更长的时间，对硬件和软件的要求也更高。同时，过于密集的点云会直接影响重构所得曲线及曲面的光顺性，而光顺是对汽车冲压产品的主要要求之一。为避免上述问题，就需要删除部分测量数据，即对数据点云进行精简处理。常用的数据点云精简方法有Martin等提出的均匀方格法，广泛用于图像处理；Chen等提出的减少三角网格数目从而删除部分数据点的方法，该方法需首先生成STL模型，适用于排列规则的测量数据；均匀法、曲率法等也常常用于大量数据点云的精简处理。
4.结语：结合汽车典型的冲压件---行李箱外板和顶盖加强框，进行先进、可靠的数字化开发技术应用，推进汽车质量检测与试验检测的强度，对汽车生产行业的发展具有重大意义。以此来提升生产效率，加工地生产成本。但数字化技术的应用与结合还需要更进一步的研究开发和完善，才能更好的推广与发展。
参考文献：
[1]万军.汽车冲压模具数字化开发技术研究与应用[J].机床与液压.2010（12）
[2]靳春梅，樊灵.CAE模拟分析在汽车数字化开发中的应用及展望[J].上海汽车2008（12）.