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虛擬製造在汽車覆蓋件模具製造中的利用

更新时间:2019-11-10 13:52人气:3547
隨著國民經濟的高速發展,人民生活水平的大幅進步,人們對汽車的需求量愈來愈大,汽車模具的市場競爭也愈來愈激烈。“質量好”、“精度高”、“價格低” 、“交貨期短”等是人們對現代汽車模具的基本要求。但是,汽車模具是一種大型模具,它體積龐大、結構複雜 、尺寸精度和表麵粗糙度要求較高 ,製造相當困難。而且,為了減輕模具的重量采用的底座掏空的薄壁式結構和為了維修輕易中間型麵采用的鑲拚結構,給設計和製造帶來了更大的困難。通常來說,一個汽車覆蓋件零件需要3道或3道以上的工序才能完成,也就是說 ,生產一個汽車覆蓋件零件最少需要3副或3副以上的模具。假如汽車覆蓋件零件在設計的時候沒有考慮到實際製造情況,那麽設計出來的模具在製造的時候可能根本就無法進行加工,或者是製造出來的模具無法生產出預期的產品,從而導致模具的報廢 ,延長產品的開發周期,這類經濟損失是無法想象的。但是,模具在設計階段是無法預感在製造過程中將出現的困難的。虛擬製造技術是一種軟件技術,是CAD/CAE/CAM/CAPP和仿真技術的更高階段,它能在計算機上實現模具從設計到製造到檢驗的全過程,根據虛擬模型的仿真過程,可以在計算機上根據“實際”的加工情況來修改模具的設計,避免了在模具製造過程中可能出現的題目,從而達到縮短模具的開發周期、降低開發本錢、進步生產效率的目的,因此是汽車模具開發最有潛力最實用最有效的技術之一。

虛擬製造(VM)

虛擬製造(VirtualM anufacturing)又叫擬實製造,是80年代後期美國首先提出來的一種新思想,它是利用信息技術 、仿真技術、計算機技術等對現實製造活動中的人、物、信息及製造過程進行全麵的仿真,以發現製造中可能出現的題目,在產品實際生產前就采取預防措施,使得產品一次性製造成功,以達到降低本錢 、縮短產品開發周期,加強企業競爭力的目的 。在虛擬製造中,產品從初始外形設計、生產過程的建模、仿真加工、模型裝配到檢驗全部的生產周期都是在計算機上進行模擬和仿真的,不需要實際生產生產品來檢驗模具設計的公道性,因此可以減少前期設計給後期加工製造帶來的麻煩,更可以避免模具報廢的情況出現,從而達到進步產品開發的一次成品率,縮短產品開發周期 ,降低企業的製造本錢的目的。

虛擬製造自從產生以來人們就力圖給它一個同一的定義,但虛擬製造涉及的常識範圍十分廣泛,不同的研究職員,出發點和側重點也不同,因此理解也大不相同,導致虛擬製造至今為止仍沒有一個確切的定義。在不同的定義中,我們可以把虛擬製造理解為產品的虛擬設計技術、產品的虛擬製造技術和虛擬製造係統3方麵關鍵技術的一個技術綜合。

1 產品的虛擬設計技術(VDT)

產品的虛擬設計技術(VirtualD esignT echnology)是麵向數字化產品模型的道理、結構和性能在計算機上對產品進行設計,仿真多種製造方案 ,分析產品的結構性能和可裝配性,以獲得產品的設計評估和性能展看結果,從而優化產品設計和工藝設計,減少製造過程中可能出現的題目,以到達降低本錢、縮短生產周期的目的。

2 產品的虛擬製造技術(VMT)

產品的虛擬製造技術(VirtualM anufacturingTechnology)是利用計算機仿真技術,根據企業現有的資本 、環境、生產能力等對零件的加工方法、工序順序、工裝及工藝參數進行選用,在計算機上建立虛擬模型,進行加工工藝性、裝配工藝性、配合件之間的配合性、連接件之間的連接性、活動構件之間的活動性等的仿真分析。通過分析 ,可以提前發現加工中的缺陷及裝配時出現的題目,從而對製造工藝過程進行相應修改,直到全部製造過程完全公道,來達到優化的目的。產品的虛擬製造技術首要包括材料熱加工工藝模擬、裝配工藝模擬、板材成形模擬、加工過程仿真、模具製造仿真、產品試模仿真等 。

3 虛擬製造係統(VMS)

虛擬製造係統(VirtualM anufacturingS ystem)是將仿真技術引進到數控模型中,提供模擬實際生產過程的虛擬環境 ,即將機器控製模型用於仿真 ,使企業在考慮車間控製行為的基礎上對製造過程進行優化控製,其目標是實際生產中的過程優化,更優的配置製造係統隨著 網 絡 時代的來臨虛擬製造技術得到了快速的發展,研究的領域也愈來愈寬,除了虛擬製造領域本身包含的虛擬製造的理論體係、設計信息和生產過程的三維可視化 、虛擬環境下係統全局最優決策理論和技術、虛擬製造係統的開放式體係結構 、虛擬產品的裝配仿真、虛擬環境中及虛擬製造過程中的人機協同作業等內容外,現階段專家們正投人大量的時間精力研究虛擬製造技術集成係統和相關的軟件開發。美國華盛頓州立大學在PTC的Pro/enginee:等CAD/CAM係統上開發了麵向設計與製造的虛擬環境VEDAM係統,它包括加工設備建模環境、虛擬設計環境、虛擬製造環境和虛擬裝配環境。新加坡國立大學Lee和Noh等人利用因特網、專家係統開發工具、HTML/VRML和數據庫係統開發了一個作為工程和生產活動實驗台的虛擬製造原型係統 。國外軟件公司在巨大利用需求的推動下,也先後推出了Deneb, Multigen, dVISE, World-ToolKit, EA1等一批撐持虛擬製造的軟件。虛擬製造技術是一個多學科多技術的綜合,它的相關技術撐持包括仿真技術、建模技術、計算機圖形學、可視化技術、多媒體技術、虛擬現實技術等,把這些技術很好的集成起來利用是目前研究的重點。

虛擬製造在汽車覆蓋件模具中的利用

汽車覆蓋件模具的開發要受到可靠性 、美觀性、經濟性、可製造性及可維護性等多方麵的製約。在傳統的汽車覆蓋件模具開發過程中,當模具設計及製造完成後,需要經過反複的調試修改,才能得到滿足的汽車零件。在調試過程中,一些成形缺陷,如破裂、起皺、回彈、翹角等題目,首要是憑借模具鉗工師的經驗,通過試模 、修模、再試模、再修模的循環過程才能解決。這類方法不但降低了生產效率,而且生產出的模具精度往往達不到預期的要求,還會加長模具的開發周期。而虛擬製造技術可以大大縮短這一周期。由於在虛擬現實環境下,設計和製造汽車不需要建造實體模型,工程師可以利用虛擬的“自然”環境的可視化上風,把汽車模具的結構分析、虛擬設計、部件裝配和性能優化等融合在計算機虛擬製造係統中進行,在綜合考慮汽車車身件的外觀整體布局及零部件之間的相互銜接相互感化等因數基礎上,對模具幾何尺寸、技術性能、生產和製造等方麵進行交互式的快速建模和仿真分析,從而避免了反複修模,保證了模具的精度要求;而且由於天生的仿真模型可被直接操縱與修改,數據可以反複利用,因此大大縮短了模具開發的周期Cs-i21虛擬 製 造 技術與快速成形技術、反向設計、逆向工程、基於常識的工程設計等技術相比具有非常好的上風。由於虛擬製造技術具有獨特的虛擬設計製造環境,可以讓模具全部開發過程完全在虛擬的“實際”環境中進行,在達到預期的性能質量等方麵的要求後才開始進行實物製造,從而使製造出的模具一次性的滿足用戶需求,大大降低了模具的廢品率,減少企業的開發本錢。

1 汽車覆蓋件模具虛擬製造的開發流程

汽車覆蓋件模具的虛擬製造開發流程如圖1所示 ,首先從產品需求分析開始,然後進行概念設計,再從優化設計到係統集成,通過使用相關開發軟件,在虛擬環境中,構造產品的虛擬模型 。這是一個循環漸進的過程,基於產品的開發需求,采用相應的仿真分析工具對虛擬模型的功能和性能進行仿真分析,對虛擬模型的行為進行模擬分析,並基於仿真分析的結果,通過反複建模~仿真分析~模型的改進 ,直到虛擬製造出的模具滿足預期設計的目標,才開始進行實物製造F1s7。由圖1可知,汽車覆蓋件模具在投人生產前就已通過了虛擬的“實際環境”的檢驗,把實際製造中可能碰到的困難和設計上的不公道全部檢驗出來,再讓設計工作職員進行修改或者從頭設計,直到全部製造過程能夠完全公道 、順利的完成。如許不但能縮短產品的研發周期,降低企業的研發本錢,還可以進步產品的質量。

圖1 汽車覆蓋件模具的虛擬製造的一般流程

2 汽車覆蓋件模具虛擬製造中的關鍵技術

在汽車覆蓋件模具虛擬製造過程中,涉及的相關技術非常多,任何一項技術利用的好壞都會影響模具的最後質量,這也是虛擬製造技術利用進展緩慢的啟事之一。隻有每項技術都把握利用的很好,虛擬製造出的產品才能和實際製造出的產品達成一致,才能達到減少開發本錢、縮短開發周期、進步模具質量的目的。其中比較難於把握而又非常關鍵的技術:

(1) 數學模型的建立

建立一個簡單而又能反映動態製造過程的數學模型是虛擬製造技術在汽車覆蓋件模具中利用的關鍵 。數學模型建立的不公道,那麽虛擬環境下仿真出來的製造過程就會與實際製造過程不一樣,起不到優化模具設計的感化,從而達不到縮短開發周期和減少開發用度的目的。是以,在使用虛擬製造技術來開發汽車覆蓋件模具的時候,必須建立一套公道的數學模型。在建立數學模型的時候,要認真分析汽車覆蓋件模具的特征 ,根據模具功能和製造需求,找出其中首要的影響因數,提出公道的假設。建立的模型必須能反映模具全部的功能和製造關係,包括工作時模具型麵受力的變化關係和衝壓件受力外形的變化關係等,如許才能仿真出實際的生產關係,才能展看生產中可能產生的題目,達到優化設計和製造的目的。

(2) 係統集成與方案評估

這是汽車模具虛擬製造中前期工作的基礎。係統集成就是一個最優化的綜合統籌設計,需要諸多的技術<1頁

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