第1章 绪论
1.1 引言
近年来汽车车型的发展速度很快，据统计，单是轿车这一项，目前就已有40多个品牌，200多个车型，无论是产量还是车型，现在都已远远突破了原来汽车行业的“十五”规划[1]。在这样一个新形势下，汽车覆盖件模具的市场就有了相应的快速发展，同样也是远远突破了“十五”规划的设想。许多模具企业已经开始重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。由于装备水平、设计加工技术的提高和人员素质的提高及一些新技术的应用，近年来，我国汽车覆盖件模具水平也随之有了很大提高。虽然在过去几年里，我国的模具工业确实取得了令人瞩目的发展，但在许多方面与工业发达的国家相比仍存在很大差距，汽车覆盖件模具生产能力很低，还远远不能满足我国汽车工业发展的需求。
现在，我国每年还要进口3~5亿美元的汽车覆盖件模具以满足市场需求，汽车覆盖件模具生产企业在软件和基础环境上，如模具材料、标准件供应、加工精度、设计水平、产品检测等方面仍落后于工业发达国家。由此可见，我国的汽车覆盖件模具尚需要不断开拓创新，加快发展步伐，努力提高自身的技术水平。
1.2 国内外汽车模具技术的发展现状
在国外，美国、日本和欧洲许多国家依靠先进的技术手段，花大力气发展汽车工业。众所周知，汽车工业将带动许多相关工业的发展，如机械、电子等工业的发展，因此，汽车工业的发展水平是一个国家经济和科技实力的象征。车身开发的关键在于汽车覆盖件模具的开发，在“车型设计→模具设计与调试→新车型投产”的整个周期中，模具设计和制造约占2/3的时间，成为车身改型的关键因素。
早在上世纪60年代初，国外的一些汽车制造公司就开始了汽车模具CAD/CAE/CAM的研究，该研究起始于汽车车身的设计与分析，例如美国的Lockhead、McDonnel Douglas飞机公司、General Motor汽车公司的CAD、AD2000等系统都推动了汽车覆盖件模具技术的发展。1971年美国Diecomp公司推出了第一个级进模系统——PDDC系统；1977年捷克金属加工工业研究院开发了AKT系统，可用于冲裁模、复合模、级进模的设计与制造，并能够实现毛坯拍样、顶杆布置的优化。上世纪80年代初，日本丰田公司汽车覆盖件系统采用的NTDFB和CADETT两个设计软件以及加工凸凹模的TINCA软件，可完成车身外形设计、车身结构设计、冲模CAD和主模型与冲模加工等任务，该系统投入后可使汽车覆盖件模具的设计和生产的时间节省50%以上；1984年美国通用公司依托UG二次开发平台开发了Sheet Metel Design、Punch Press等钣金和冲压设计模块；1986年福特公司在其车身设计的PDGS系统中开发了Stamping EngineeringCAD/CAM模块进行覆盖件产品的工艺设计；日本三菱汽车公司的汽车覆盖件模具系统实现了CAD与CAM的集成，其功能包括冲压方向的选择、模具型面设计、模具结构设计和模具图的绘制等等。1994年德国大众集团公司决定以UG和Pro/Engineer为主导软件，用于新车型的开发，并逐渐形成汽车覆盖件模具开发系统。
进入21世纪，美国通用公司经过二十多年的发展，汽车覆盖件模具系统已趋于成熟，其自主研发的用于模具型面设计的CGS系统、CADAM系统和UG系统构成了通用汽车公司的三维模具开发的CAD/CAM数据库基础，并应用于汽车覆盖件冷冲模的设计与制造，缩短了模具的生产周期，加速了车型的更新换代，促进了覆盖件模具产业的发展。在国内，改革开放以来，我国汽车工业有了很大的发展，但与发达国家相比还有很大的差距。1986年东风汽车模具厂开始了CAD/CAM模具系统的应用，次年实现了大型覆盖件修边冲孔模的数控加工；上海模具技术研究所、西安交通大学、华中理工大学等也相继于80年代中期开展了覆盖件模具的CAD/CAM技术的研究，开发了普通冲裁模、弯曲模和级进模等覆盖件模具CAD/CAM系统，并得到广泛的应用。上世纪90年代初，上海模具技术研究所开发出了多工位级进模工步排样系统，该系统中模具结构及零件采用基于典型结构和标准零件的设计方法，并同时开发了智能数据库，该数据库储存了多种级进模的典型结构、标准零件、标准装配和模具设计的经验、方法及步骤，向用户开放。近年来，由于汽车覆盖件模具市场需求旺盛，许多企业加大了技术改造的力度，使汽车覆盖件模具的生产能力大为提高。经过技术改造，原来行业中公认的四大模具厂一汽模具制造有限公司、东风汽车模具有限公司、天津汽车模具有限公司、四川成飞集成科技股份有限公司）都已有了生产大中型汽车覆盖件模具200万左右工时的能力，模具年产值都超过1亿元，有的还超过了2亿元。
第2章 修边模具关键部件设计的研究
汽车覆盖件的形状比较复杂，修边轮廓多是不规则曲线，尺寸变化比较大。修边模具的结构是否合理，会直接影响到修边件的质量，所以在设计修边模具时，要考虑修边方向、定位方式、修边镶件及废料的处理等诸多问题，其中修边镶块和废料刀的合理设计是保证模具修边质量的关键。
2.1 修边模的修边方向和定位方式的确定
由于汽车覆盖件的结构形状不同、修边线的空间形状不同，以及修边部位的不同，所对应的模具修边方向也不同，常用的修边模有垂直修边和斜楔修边两大类。垂直修边模具是指修边刃口（包括凸模和凹模）随上模的上下运动在竖直方向进行修边加工的修边模。由于这种模具的上模运动方向与修边加工方向一致，不需要进行空间转换，所以其结构简单，被广泛采用。斜楔修边模具是指修边加工方向与竖直方向的夹角较大时，通过斜楔机构将上模的上下运动方向转换成倾斜或水平的修边加工方向的修边模具。由于这种修边模具要进行运动方向的转换，所以其结构相对复杂。但由于汽车覆盖件的修边线大多是空间曲线，很多部位的修边不能采用垂直修边模具，所以斜楔修边模具在汽车覆盖件修边中被大量应用。
第3章 汽车覆盖件模具修边线的算法..................... 27-44
3.1 修边线算法的研究 .....................27-30
3.1.1 翻边产品的修边线算法 .....................27-29
3.1.2 比例因子法..................... 29-30
3.2 修边线的初型计算..................... 30-37
3.3 反算法对修边线的优化计算..................... 37-43
3.3.1 产品面的离散计算..................... 38-42
3.3.2 迭代计算..................... 42-43
3.4 本章小结 .....................43-44
第4章 模具修边的回弹算法与补偿..................... 44-58
4.1 影响回弹因素的分析..................... 44-49
4.1.1 材料对回弹的影响..................... 44-47
4.1.2 模具因素对回弹的影响..................... 47-49
4.2 仿真回弹补偿法 .....................49-57
4.3 本章小结..................... 57-58
第5章 发动机后板的实例应用 .....................58-69
5.1 发动机后板修边模具的设计..................... 58-62
5.2 修边线的计算..................... 62-65
5.2.1 修边线的初型计算..................... 62-63
5.2.2 修边线的优化计算..................... 63-65
5.3 回弹补偿..................... 65-68
5.4 本章小结..................... 68-69
结论
1.对修边模具的修边方向、定位方式、修边镶件的设计与合理布置和废料刀的设计与合理布置等直接影响到修边质量的关键问题进行了深入地研究，针对各类修边件系统地总结出了一整套准确的设计方案，有效地提高了模具设计的质量。
2.针对目前已存在的几种典型计算修边线方法的不足之处，提出了基于UG/Open 二次开发的功能计算出了修边线的初型，再利用反算法对初型修边线进行优化计算，最终得到了一条比较精确的修边线，该算法可以应用于任何修边件的修边线计算，具有广泛的适用性，且具有较高的精度。
3.给出了各主要因素对汽车覆盖件回弹影响的规律；针对大回弹的修边件特点，提出了采用模拟仿真及回弹分析的模具补偿法来减小回弹，该方法可以有效地、便捷地减小工件的回弹量，满足了实际生产的要求。
4.以发动机后板为实例，将上述研究内容应用到发动机后板的修边工序中，根据该零件的特点，合理准确地设计了修边模具的关键部件，利用优化算法精确地求出了该工件的修边线，并用基于模拟仿真的模具回弹补偿法对修边模具进行了修复补偿，通过生产实验发现，本文的研究内容可以有效地提高模具的修边质量，缩短了试模的周期，提高了生产效率。
参考文献
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