汽车覆盖件模具数控加工CAPP技术研究

    周晓蓉

    摘要：在模具制造的过程中，制造资源、制造时间等因素均由工艺设计来确定，因此，工艺设计是非常重要的一个环节，直接影响模具的质量、制造成本等。随着计算机技术的普及，制造企业在进行工艺设计的过程中越来越多地采用计算机辅助设计，有效提升了工艺设计的质量，节约了模具制造的成本。文章在介绍CAPP技术及汽车覆盖件模具特点、分类、结构特征的基础上，分析了CAPP技术在汽车覆盖件模具数控加工中的应用。

    关键词：汽车覆盖件模具；数控加工；CAPP技术

    在汽车工业自主创新发展的过程中，覆盖件模具的设计与制造是关键性的环节，但同时也是瓶颈环节，而计算机技术、自动化技术的应用可帮助汽车工业突破这一瓶颈。当前汽车工业工艺设计工作中，可利用的软件比较多，比如UG，IDEAS等软件，而且企业的生产需求通过数控机床也能够满足，而对于汽车工业企业来说，工艺过程规划十分重要，通过CAPP技术的应用，可以有效地提升规划的科学性。

    1CAPP技术介绍

    CAPP技术是指计算机辅助工艺设计技术，人工设计过程及需要解决的问题是其工作的基础。首先，采用代码或数据的形式将零件特征信息输入到计算机中，建立相应的数据库；其次，在计算机中数以工艺决策规则，包含工艺人员的工作经验、工艺知识以及逻辑思想，形成工艺决策规则库；第三，在计算机中输入制造资源和工艺参数，输入的形式要适当，形成相应的数据库；第四，在计算机各种辅助功能的基础上，如计算、编辑等，利用程序设计自动生成工艺文件。

    产品由设计转化为制造时，需要工艺设计在中间发挥桥梁性的作用，对于整个制造系统来说有十分重要的作用，可直接影响产品的质量及制造成本。工艺设计在应用了CAPP技术之后，设计的效率可显著提升，而且具有良好的规范性、一致性，符合标准。在现代机械制造业中，CAPP技术的应用非常广泛，对于行业内的工艺设计需求，CAPP技术能够比较好地满足，在未来的发展中，CAPP技术将会具有非常广阔的发展空间及应用范围。

    2汽车覆盖件模具概述

    2.1特点

    在汽车车身生产中，覆盖件模具是非常重要的工艺装备，直接决定汽车车身的质量。同时，在汽车外貌的更新换代中，覆盖件模具也是最为基本和重要的工装设备。与一般的冲压件模具相比，覆盖件模具更为复杂，也使得覆盖件模具具有一些独特的特点，主要包含几个方面：第一，从工作零件的型面来看，均为自由曲面，复杂性比较高，利用二维图纸表达时，其所包含的几何信息无法充分的表达出来，通常采用三维数字模型与二维图纸相结合的方式来表述；第二，受到复杂性的影响，要求尺寸具有非常高的精度，而且表面的粗糙度要求也比较高，在加工过程中，必须使用专业的设备；第三，轮廓尺寸大，模具成本高，所谓轮廓尺寸，是指底板的长度加上底板的宽度，通常，轮廓的尺寸需要超过3.5m，如果覆盖件模具为大型，轮廓尺寸需要超过6m，由此导致生产制造模具时，成本比较高；第四，覆盖件模具的使用寿命比较长，以便于满足大规模生产的需求。

    2.2分类

    分类标准不同时，覆盖件模具的分类也不相同，通常，覆盖件模具的分类标准包含2种：第一种是以冲压工艺组合方式为划分标准，第二种是以基本冲压工艺为划分标准。在第一种划分标准中，覆盖件模具包含单工序的简单模和多工序的复合模，而采用第二种标准划分时，分为拉延模、修边模以及翻边模。拉延模是保证合格成形的关键模具，经过拉延工序，平板状毛边变为立体空间工件，此种模具包含2种，一种为单动拉延模，一种为双动拉延模，正装与倒装为拉延模的2种形式；修边模的作用是切掉压料面多余的材料，或者是补充拉延件工艺，垂直修边模、斜楔修边模以及垂直斜楔修边模是3种主要形式；翻边模是覆盖件成形的关键工装之一，包含6种形式，如垂直翻边模、斜楔翻边模、斜楔两面开花翻边模等。

    2.3结构特征

    对于汽车覆盖件模具来说，复杂性和多样性是其突出的特点，每个部位的加工面和加工方式各不相同。对此，其所具备的结构工艺特征也不相同，由结构的工艺特征决定具体的加工方法、走刀路线、工艺参数等。

    3汽车覆盖件模具数控加工CAPP技术开发

    3.1开发思路

    与一般的机械加工相比，汽车覆盖件模具加工工艺设计的特殊性及复杂性非常高，加之制造成本高、制造周期长的因素，在进行设计制造与生产管理时，方法必须具有先进性。在CAD与CAM之间，CAPP发挥着桥梁的作用，而且与生产计划之间的关系也十分紧密，因此，在进行汽车覆盖件模具数据加工时，可以应用CAPP技术。应用CAPP技术进行汽车覆盖件模具数控加工开发时，采用的开发平台为Power MILL软件，该软件为数控加工编程软件，功能非常强大，具有丰富的加工策略。同时，也是CAM软件技术中代表性比较好的软件，Power MILL软件简单易学，操作顺畅，在CNC数控机床生产中，可有效提升生产效率。Power MILL软件可独立运行，具有比较高的智能化程度，计算速度非常快，且具有非常高的灵活性。在Power MILL软件开发平台基础上，企业开发数控加工CAPP工艺模板，提升汽车覆盖件模具工艺设计的科学性及合理性。

    3.2总体结构

    在汽车覆盖件模具数控加工CAPP工艺模板中，总体结构包含三大部分：第一，产品/工艺全局信息模型，此模型的功能是分析信息、处理信息以及交换信息，包含3个子模型，分别为结构特征模型、数控加工分析模型以及工艺过程模型，这3个子模型之间联系密切，加工信息利用结构特征模型来表达，信息层次包含2种，一种为特征信息，一种为几何信息，工艺设计过程中，会进行相应的推理，并形成结果，推理过程及结果的记录和表达利用工艺过程模型来表示；第二，工艺设计方法，工艺设计包含工艺方案设计和工序详细设计，在进行工艺方案设计时，以模具结构特征模型为主要依据，对结构特征的加工工艺性分析完成之后，确定所需的工序，各个工序顺序的安排要具有合理性，并进行科学的组合，最终形成工艺方案，工艺方案设计完成之后，要对各个工序进行详细的设计，设计过程中，可对设计的方案进行局部的修改和调整；第三，工艺知识/数据库，在数控加工工艺设计推理中，起着基础作用的就是工艺知识/数据库，工艺设计各个阶段中与推理相关的知识和数据都包含在此模块中。

    3.3CAPP模板开发

    第一，设定模板的命名和路径。首先进行路径的设定，在Power MILL软件中打开路径对话框之后选择模板路径，选取指定文件夹中的路径之后完成路径设定；接着进行模板命名，文件名字输入完成之后，命名完成。

    第二，设定模板的开发及相关参数。上述设定完成之后，要进行CAPP模板型面的开发，依据型面加工工艺特点，在软件开发平台上将加工策略、相关参数设定完成之后，进行模板开发。在模板开发的过程中，涉及的相关工艺参数比较多，要对这些相关工艺参数进行详细的设定，比如加工刀具是模板开发过程中的重要参数，在设定其和部分的几何参数时，对刀体的类型和刀底的类型进行设定。除了加工刀具之外，相关工艺参数中还包含程序起始点、返回点、进刀点、退刀点，进退刀方式、切削容差等。通过对相关工艺参数的设定，完成模板的开发，满足生产的需求。

    4结语

    覆盖件模具是汽车车身生产中重要的工艺装备，其生产质量直接决定了车身的质量。在进行汽车覆盖件模具加工时，通过CAPP技术的应用，提升工艺设计的科学性，促使企业的工艺流程变得更加规范，提高设计制造的效率，保证加工的质量。但工艺设计是一项复杂性非常高的工作，在开展的过程中会受到多种因素的影响，再加上CAPP技术的不断发展，因此，还需要进一步研究CAPP技术在汽车覆盖件模具数控加工中的应用，提升应用的效果。