电脑打造新汽车 任敏 曾金 2001年 40期 汽车产业，作为中国一直比较薄弱的基础产业一直受到异乎寻常的关注。国产汽车的价格、产品质量不足与国外产品竞争，新产品投产周期长，因此竞争力有限。要彻底改变这个状况只能是在汽车制造的过程中，大量使用新工艺、新技术，重现德国、日本汽车业当年追赶英、美的历史。而计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）就是提高汽车生产能力的重要手段。 　　某汽车模具企业于九十年代末正式投产，引进了6台德国FIDIA和FANUC的大型数控机床，从事包括汽车车身覆盖件的各种冲压模具的生产。整个工艺流程分为扫描（建模）、设计、加工三大部分。系统采用CAD/CAM进行零件设计采用三维软件UNIGRAPHICS（以下简称为UG）进行工艺分析（建立零件数据模型等）、模具设计（实体建模及自动生成工程图纸）、程序编制（包括刀具运动分析及加工仿真）及数控加工（DNC系统）。局域网利用了WINDOWS NT、UNIX与NOVELL三种工作平台构建，连接扫描、设计、加工三个部门，全部测试、切削数据都通过局域网进行传送。该企业有员工100余名，具有年产120副大型车身覆盖件模具设计与制造的能力。 　　这里先解释一个名词：模具。我们这里所谈到的模具都是指的冲压模具，是用来把各种厚度的钢板冲压成汽车的诸如车门、车顶、车厢的零件，然后将这些零件焊接成车门、车厢等半成品。 　　模具的生产，传统的方式是将工件加工到一定程度后，由工人根据图纸规定的要求手工制成，然后进行试生产，将生产出来的零件与设计图纸上的数据进行对照，找到模具上的问题进行修正，直到零件达到图纸要求为止。这种工艺一直是冲压模具的标准制作流程，但是由于需要反复修改，模具的制作周期相当长，大型覆盖件模具如车身模具的制作周期在3～6个月，而国外一个车型的寿命才24个月。 　　该汽车模具企业采用了全套计算机设计以及数控加工后，机器加工精度大大提高，制作周期缩短到以前的1/3～1/6。整个工艺流程如下： 　　#1一、扫描 　　在生产大型的形状特殊的模具时，首先根据图纸制作一个木质的模型，然后由扫描仪将工件外形轮廓曲面扫描成数据扫描文件，然后传送到设计中心Unix系统中。这个原始数据由于受扫描精度等影响不能直接用于切削参数的编程，还需要进行平直化、圆滑化处理，处理的数据生成一个Path文件，然后编程生成NC（网络终端）程序，传送给各个加工机的PC，各个加工机根据切削参数加工。但是由于扫描数据本身存在精度缺陷，现在随着设计软件功能的强大，扫描工序用到的机会开始逐渐减少而直接进入下一工序。 　　#1二、设计 　　分为工艺分析、CAD建模、切削程序编制几步。 　　#21.工艺分析 　　现在使用的工艺分析程序已经完全从过去那种制作模型及扫描数据中传统方式中脱离出来，而是利用软件进行产品开发。对所开发零件的形状、功能、强度、运动关系、冲压过程、焊接装配等因素在计算机中进行分析，提出多种方案，最后形成最终产品图纸，并根据生产纲领、钣金件成形性等多因素进行工序划分，形成冲压工法（即操作方法）。（^40050101a^） 　　#22.CAD建模 　　技术人员根据产品图纸的数据，直接造出产品数据模型，对产品数据模型进行处理，实现模具各工序数模造型，并将数据分别传到UNIX程序编制工作平台及同一个WINDOWS NT平台下的模具设计人员的计算机中，充分实现数据资源共享，提高工作的准确性及实效性。工艺分析工作与模具设计工作充分利用其优点，在服务器上运行WINDOWS NT SERVER，在进行模具设计的12台客户机上运行WINDOWS NT WORKSTATION。利用UG软件，模具设计人员可直接利用产品数据获取设计工作所需的各种数据，实现实体模具设计、装配分析，然后自动生成工作图纸；对复杂的汽车覆盖件模具的设计，由于三维造型难度大，也可直接采用二维设计；另外，设计人员在资源共享的计算机系统中，也可对实体零件进行各种强度分析、运动分析等。 　　#23.切削程序编制 　　使用UNIX系统的CAM系统进行，该车间以10台计算机作为设计用的服务器与客户机共享数据，用UG软件实行并行数控程序编制，从刀具信息库中选择相适应的加工刀具，校验及优化刀具轨迹，程序编制完毕后在计算机里进行仿真模拟加工，对刀具运动进行较为完整的干涉检查，确认刀具（含保持具）在加工时与模具毛坯及已加工面不会发生碰撞干涉。系统在提高加工效率、实用相对抬刀高度模拟加工、根据模具信息自动检查快速走刀可靠性等方面提供了良好性能，减少与其相连接的数控系统操作的重复劳动。 　　#1三、生产 　　在局域网络的最后部分便是DNC（数控加工）系统，分别拥有2台FIDIA数字控制系统与4台FANUC数字控制系统的大型数控机床，由UNIX SERVER直接控制数据的转换、传递等。大型数控机床利用FIDIA数字控制系统传输的加工数据进行模具加工。过去，数控加工技术是数控机床利用加工程序、操作代码信息及控制伺服机构等进行单体的自动化操作，而将各个单体用计算机网络实现群控系统，自动化程序、生产效率、通用性能、数据转换、传输速度大为提高，最终提高模具的生产能力。 　　市场经济的全球化必然会导致信息技术在生产领域的不断创新与发展，我们期待着信息技术带给中国制造业更为广阔的前景。