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轉發(fā)自：科技創(chuàng )新導報工程技術(shù)

作者：常淑敏

（遼寧省機電工程學(xué)校遼寧遼陽(yáng)1 1 1004）

汽車(chē)沖壓模具主要用于汽車(chē)的外形件、結構件以及內飾件成形制造等。國內模具企業(yè)已經(jīng)可以設計制造B級轎車(chē)的全套模具，開(kāi)始向C級轎車(chē)的高難度復雜模具進(jìn)軍。

冷沖壓模具技術(shù)的總體發(fā)展是“由模具自身的品質(zhì)提升向沖壓件產(chǎn)品的控形控性方向發(fā)展”。

即客戶(hù)要求從主要考慮模具本身品質(zhì)向使用模具生產(chǎn)的最終沖壓產(chǎn)品品質(zhì)控制方向發(fā)展，從對沖壓模具品質(zhì)的單一要求向企業(yè)產(chǎn)品的系統解決方案發(fā)展。

多領(lǐng)域交叉技術(shù)的應用以及以模具為核心的系統解決方案將是今后模具技術(shù)發(fā)展的主要特征。

沖壓模具技術(shù)的主要方向：特大型高精、超高速沖壓、超薄、超強和微細型零件成形沖壓模具設計、制造關(guān)鍵技術(shù)；多功能復合模具技術(shù)以及該類(lèi)模具的試模技術(shù)、模具可靠性技術(shù)等。

未來(lái)20年，我國沖壓模具設計制造綜合水平達到當時(shí)國際先進(jìn)水平，差距縮短到5年左右。

2未來(lái)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品

隨著(zhù)汽車(chē)、電子電器等制造業(yè)快速發(fā)展及產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快，先進(jìn)多工位與多功能沖壓模具，特別是大型高精、超高速沖壓、超薄、超強和微細型零件成形沖壓模具的市場(chǎng)需求將穩定增長(cháng)。

隨著(zhù)客戶(hù)要求從主要考慮模具本身品質(zhì)向使用模具生產(chǎn)的最終沖壓產(chǎn)品品質(zhì)控制方向轉移，向用戶(hù)企業(yè)提供產(chǎn)品沖壓系統解決方案的技術(shù)服務(wù)方式將得到快速發(fā)展。

3關(guān)鍵技術(shù)

3 · 1沖壓模具產(chǎn)品的信息化和智能化

（1）現狀：目前沖壓模具主要考慮的是沖壓件的“控形"問(wèn)題1同時(shí)考慮“控形和控性"尚缺乏沖壓成形“控形和控性"技術(shù)理論研究、模具產(chǎn)品的信息化和智能化等基礎條件。

（2） 挑戰：需掌握沖壓件的成形形狀智能控制技術(shù)，沖壓件強度、剛度和厚度合理分布的控制技術(shù)與模具設計技術(shù)、沖壓成形過(guò)程及零部件質(zhì)量的控制技術(shù)等。

（3） 目標：預計到2030年，突破沖壓件的控形和控性理論、掌握沖壓模具成形過(guò)程的信息獲取、應用與沖壓件的控形控性模具設計實(shí)現方法等關(guān)鍵技術(shù)，達到世界先進(jìn)水平。

3 · 2新型工藝及沖壓模具理論與技術(shù)

(1)現狀新材料和新工藝不斷出現，如硼鋼板熱沖壓技術(shù)、管材的內高壓成形技術(shù)、鎂合金板的沖壓技術(shù)等，而現有的模具成形理論與技術(shù)不能完全適應新材料和新工藝對模具的要求，也缺乏綜合工程研發(fā)機構。

（2） 挑戰：需協(xié)調新材料變形特性研究、新成形工藝開(kāi)發(fā)和模具設計制造間的關(guān)系。

（3） 目標：新材料成形模具的設計制造技術(shù)、新成形工藝所需模具的設計制造技術(shù)達到國際先進(jìn)水平。

4汽車(chē)覆蓋件成形數值模擬技術(shù)（ CAE分析）

4．1汽車(chē)覆蓋件成形數值模擬技術(shù)（CAE分析）的優(yōu)點(diǎn)

（l )縮短開(kāi)發(fā)周期。如某汽車(chē)地板總成的模具開(kāi)發(fā)由44周縮短為20周；（2）降低開(kāi)發(fā)成本3）提高產(chǎn)品質(zhì)量巛4）深化對成形過(guò)程的科學(xué)認識。

4．2 CAE技術(shù)的數值模擬的核心思想 有限元法

起源：有限元法是隨著(zhù)計算機技術(shù)發(fā)展而出現的一種基于變分原理來(lái)求解偏微分方程的有效數值計算方法。

基本思想：把連續體視為離散單元的集合體。

“化整為零"。將連續體分解為有限個(gè)性態(tài)比較簡(jiǎn)單的“單元”。對這些單元分別進(jìn)行分析。

“積零為整"。將各個(gè)單元重新組合為原來(lái)的連續體的簡(jiǎn)化“模型”，求解得到基本未知量（位移）在若于離散點(diǎn)的數值解。

根據數值解再回到各單元中計算其他物理量〈應變、應力、溫度等）。

引人CAE數值仿真的模具開(kāi)發(fā)。

結合板料CAE數值模擬在模具開(kāi)發(fā)中的作用。

4 · 3金屬塑性有限元法的實(shí)施步驟

( l )用假想的線(xiàn)、面將連續體分成若干具有簡(jiǎn)單幾何形狀的“有限單元"

假設這些單元在且僅在其邊界上的若干個(gè)離散節點(diǎn)處互相連接。將這些節點(diǎn)的位移（速度）作為問(wèn)題的基本未知量。

（2） 選擇適當的插值數，以便由每個(gè) “有限單元"的節點(diǎn)位移（速度）唯一地確定該單元中的位移（速度）分布。

（3） 利用位移（速度）函數對坐標的偏導數可根據節點(diǎn)位移（速度）唯一地確定一個(gè)單元中的應變（或應變速率）分布。

由單元的應變（或應變速率）以及材料的本構關(guān)系，可確定單元的應力分布。

（4）根據虛功原理可建立每個(gè)單元中節點(diǎn)位移（速度）和節點(diǎn)力的關(guān)系，即單元剛度方程。

（5） 將每個(gè)單元所受的外載荷根據作用力等效的原則移置到該單元的節點(diǎn)上，形成等效節點(diǎn)力。

（6） 按照各節點(diǎn)整體編號及節點(diǎn)自由度的順序，將各單元的剛度方程迭加，組裝成司題的整體剛度方程。

（7） 根據邊界節點(diǎn)必須滿(mǎn)足的位移〈速度）條件，修改整體剛度方程。

（8） 求解整體剛度方程，得到節點(diǎn)位移（速度）。根據求得的節點(diǎn)位移（速度），計算各單元的應變（或應變速率）和應力。

參考文獻

[ 1]工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司·模具行業(yè) “十二五"發(fā)展規劃[ R ]．北京．工業(yè)和信息化部，201L

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[ 3 ]李志剛·國內外汽車(chē)模具，技術(shù)的發(fā)展趨勢[J] .金屬：冷加工，2 0 1 1 0 6）：1 2一巧，54 ·

．作者簡(jiǎn)介：常淑敏0976一），女，遼寧遼陽(yáng)人，遼寧省機電工程學(xué)校講師，研究方向為從事機械模具專(zhuān)業(yè)教學(xué)科研工作。

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