文/王震,陈世涛,徐肖·安徽江淮汽车股份有限公司技术中心

基于UG NX6.0的某皮卡车型侧围外板修冲整形复合设计

文/王震,陈世涛,徐肖·安徽江淮汽车股份有限公司技术中心

本文基于UG NX6.0的装配建模功能，对某SUV侧围修边整形复合模具的设计进行了论述。模具设计包含工作部分的设计与模具模座的设计，在设计过程中需要考虑的因素有很多。例如:工作部分的强度，冲压件生产的联线需求，自动化生产废料排出等等。另外利用UG的参数化设计还能使设计过程大大简化，提高生产效率。

汽车外覆盖件与其他冲压件相比具有材料薄,形状复杂,且多为立体曲面, 表面质量高等特点,外板覆盖件的好坏将直接影响整车的外观和质量。

侧围外板是车身核心外覆盖件，侧围反映整辆车的整体造型，具有承载其余零部件的作用，在整车开发过程中，绝大部分的开发是围绕侧围展开的。我公司选择侧围模具自主设计的原因有以下几点：其一是模具开发周期在众周期中最长，影响整车开发周期，因此我们选择了自主设计，让开发的主动权掌握在我们手中；其二是模具设计技术难度高，模具包含大量的斜楔装置，自动化装置；其三是技术保密程度最高，侧围自主设计整个零件的数模仅在本公司内部进行流转，防止商业机密外泄。

UG软件是一个集成化的CAD/CAE/CAM系统软件，它为工程设计人员提供了非常强大的应用工具。这些工具可以对产品进行设计、工程分析、绘制工程图、编制数控程序等。

DL图预处理过程

DL信息的获取

DL图即Die Layout图，反映了模具的工序内容，是模具设计的重要依据。在设计侧围修边冲孔复合模具之前要读懂DL图内容。包括修边线位置、整形线位置、斜楔位置，有无其他特殊要求。图1为某车型侧围外板第二序工艺内容。

DL图预处理过程

工艺数模处理包括以下几个步骤：缝合模面,采用UG默认的0.0254公差进行缝合，以确保模具图纸与模具的符合性。采取0.0254的公差缝合修边线，在每段修边线范围内通过光顺曲线来把每条曲线的控制点数量控制在100个以内。并在保存好相对坐标的前提下将处理好的DL图原点移动至绝对坐标系下面。图2所示为DL图处理参数设计。

图1 侧围外板DL图

图2 DL图处理参数设计

图3 镶块设计以及参数设计

三维模具结构设计

镶块设计

镶块在设计中要考虑以下三点：

⑴项目总体要求，在不同的项目当中由于产品的生命周期不尽相同，导致镶块的结构式样不同；

⑵镶块铸造，加工的需求：镶块铸造要求镶块设计要符合铸造工艺性，加工要保证加工刀具可以加工到每个加工面；

⑶一个整车项目，在整个周期中设变的次数是很频繁的，修边线常常改动，在设计过程中往往会留有余量。

基于以上三点考虑，利用UG中的镶块制作工具来进行镶块设计，此种带参数镶块设计的方法可以克服以上三点中的所有问题。一个镶块的形状控制有以下几点：刃口形状，规格式样，安装平面。有了以上几点，可以任意制作镶块，较原有周期相比，可以节约时间一半以上。

“WAVE几何链接器”是一款用于新组建与装配中的其他组件建立几何关联性的工具。其他组件中的对象链接到工作部件后，是以特征的形式存在的。利用“WAVE几何链接器”可引用其他部件中的几何对象到当前工作部件中，再利用这些几何对象生成几何体。这样既提高了设计效率，又保证了部件之间的关联性，便于参数化设计。图3为镶块设计以及参数设计。有了参数化设计，如果发生数据变更或者优化，只需要更改图3中的参数，即可完成调整，而不用再对实体进行操作，从而节约了时间。

斜楔设计

根据冲压标准以及现场实际的情况，冲压修边角度往往在正负15°以内，否则就会产生毛刺，或者出现刃口容易破损等质量问题。这样在设计过程中，就需要利用斜楔，来进行有角度的修边。侧围修边整形模具采用了3处非标斜楔,如图4所示。

图4 斜楔设计

对于斜楔设计要保证斜楔受力的稳定性，其要点有下面几点：下导滑面要投影在上导滑面以内，以平衡下导滑面产生的旋转扭力。镶块安装面中修边刀块受力线要投影在上导滑面上，用以保证斜楔的稳定性。图5为CAM2自制斜楔结构示意图。

图5 CAM2自制斜楔结构示意图

工作原理：模具工作时，侧冲机构随上模座下行，直到V形导板与驱动导板接触，在驱动导板作用下，整个斜楔机构沿滑动导板与上模座产生侧向位移。综合运动为侧修机构沿驱动导板运动，最终由修边刀块实现修边。修边完成后上模抬起，氮气弹簧推动侧修机构产生侧向位移，直到复位完成，准备下一次修边。

此处的注意事项：因三处侧修机构相互交错工作，此时的非标斜楔要采用合理的措施来与其他斜楔避让开，保证正侧和反侧交刀都能正常的完成。

本体设计

模具本体的设计充分考虑送料高度，自动化线的废料排出，以及铸件本身的铸造工艺性。为了保证本体结构的强度，以及提高设计的准确性，在设计过程中利用大量的参数化设计。例如为了保证废料刀的强度，需要在废料刀下面设置立筋，利用UG的链接功能链接废料刀的底平面，再通过底平面来制作立筋，这样后期出现设变，只要替换废料刀修边线，模具加强筋就会保证同步移动，从而大大节约了修改设变的时间。图6为本体设计过程以及利用参数来控制设计图。

图6 本体设计过程以及利用参数来控制设计

依据参数化设计的原理，可以设计出拉延类本体、修冲类本体、翻边类本体，以及斜楔的模板，如此设计效率将会大大提高，出错率也会大大降低。这也是通用化、系列化、标准化、模块化的一个体现。

设计验证

断面验证

断面验证主要是截取模具的每个断面并对模具的活动部件、铸造工艺性、加工工艺性进行审查。主要审查采取自查与互查的方法，形成一系列的断面检查清单，以备后续人员使用。

加工刀具验证

根据现场的加工设备制作了加工刀具的数模，以及刀具路径，用以检查刀具是否干涉，加工面是否到位等情况。图7所示为刀具加工检查过程。

图7 刀具加工检查过程

生产验证

生产验证主要是对生产线自动化要求进行验证，本次侧围模具设计要求废料必须排出到模具外侧。本次设计利用了UG的仿真功能对排废料进行了验证。另外生产验证还需要对机械手进行干涉曲线的验证、行车起吊安全性验证、机床台面校核、转运平板车校核、模具清洗间校核等等一系列工作。图8为废料排出验证。

行程验证

保证冲孔完成后，斜楔回程时压料芯可以取出，图9所示为斜楔与压料芯的工作行程图。为保证斜楔回程，冲头能完全退出压料芯，需要做冲头的回退验证处理。当压料芯即将离开下模型面时，冲头已经完全退出，即保证了压料芯的安全取出。

图8 废料排出验证

图9 斜楔与压料芯的工作行程图

结束语

本文论述了基于UG NX6.0的某侧围修边整形模具的设计过程与方法，其具有参数化设计以及三维模拟功能，给设计过程带来了很强的方便性，这是一种未来设计的趋势。主机厂掌握侧围等关键零件的自主设计方法，可以有效的提高自己的技术能力以及研发水平。同时对整车开发也能起到推动作用，譬如对整车家族谱系可以实现通用化，标准化，系列化，模块化。

王震，工程师，主要从事汽车覆盖件的冲压成形工艺、模具开发及生产调试工作，主要研究方向为汽车外覆盖件及高强钢零件冲压工艺及模具设计，获安徽省科技研究成果1项，3项发明专利。