NX在汽车保险杠行业的应用

 

引言

国内外汽车制造行业厂家多、产量大、竞争激烈，而国内大部分汽车零部件主要由仿型加改型居多，也有少量自主开发车型，面对这样的现状下，为了加快新产品的开发步伐，积极向国际化先进设计制造方法接轨，提高市场竞争力，汽车零部件厂家急需引进一种优秀的软件。很多国内厂家以前也曾有过一些2D和3D软件的应用经验，但是由于数据平台不统一，数据转换又易使数据丢失，给后期的修改设计工作带来诸多不变，并且由于更改曲面和加工的能力不强，导致效率低下、成本偏高。NX软件正是一种能够使设计和生产一体化和并行化的软件，它能够把设计、加工和客户信息实时反馈，缩短了制造时间，节省了成本。正是这样，国内的大多数厂家选择了NX软件，并在不到一年的时间里，取得了意想不到的效益。

仿型建模

汽车保险杠是一种曲面较为复杂的零部件，难以设计和加工。在当前的生产中主要有二种设计思路：

第一种是以已有的零部件为参照，用三坐标测量系统测量表面数据，然后输入NX软件，连接成线再构面。NX读入数据时可以识别分层信息，这样在后续工作就轻松了许多。可以把用三坐标测量机测得的点数据直接读入NX软件，然后以FIT的方法把点连成线，在获取初步的外形轮廓后，利用NX的分析工具：Analysis→Curve→Combs，打开曲线的曲率梳，实时地观察和调整曲线光顺性，以求获得最佳效果。由于保险杠为对称部件，NX软件具有Mirror Display的功能，故只需对一半数据进行调节整理，这样就可以大大节省造型时间。当曲面调节完成后，再次利用NX的曲面分析功能检查曲面的光顺状况。如图1所示。

图1 曲面光顺性分析

另一种则是根据其它设计软件得到的二维图片或IGS形式的曲面，将这些数据导入NX软件进行产品设计。为了配合保险杠在汽车中的整体效果，有时也需要从别的如工业的设计软件（如Alias）中取得相关数据。如果是正投影图片，我们就直接利用NX的工业设计模块中的Raster Image功能导入图片， 在其上面直接描绘出外形轮廓，然后利用曲线的投影功能得到空间曲线（Combined Projection），这样当我们修改平面曲线时，就能够直接反映到空间曲线上。（在该过程中仍可打开曲线的曲率梳显示，以方便调节）当空间曲线完全构建完成后，便可以利用NX的强大曲面功能，灵活地构建曲面了。如果得到的是IGS格式的曲面数据，相对来讲其造型就容易得多，由于在曲面转化过程中容易出现数据丢失的现象，为了获得较高的表面质量，只需利用NX中对片体的编辑功能如Enlarge、Trimsheet、Trimbody、Bridge等就能快捷地构建出高质量的曲面。

图2 保险杠模型

产品改进

在模型完成后，制造厂商往往会根据客户的需求做出一些相应的改变，例如外观大致不变，长宽改变，那么这个时候就可以利用NX软件的曲面功能，按照具体要求来调节模型，例如使用Global Shaping命令等。

虽然这些保险杠的外形尺寸较大，但其定位尺寸要求却较高。在试模后，对初步的产品进行择点测量，再次读入到NX中，对客户给定的定位尺寸进行比对。以往常常需要进行多次实物装配实验，花费相当的人力、物力和时间，反复修模时间很长，采用了NX软件后，可以根据实际经验对数模进行预先调节，实物装配试验次数越来越少了，有时甚至一次试模就能成功，大大地节省了成本，提高了产品质量和生产效率。

 

模具设计

在模具设计中，模具结构的确定是整个设计过程中最关键的一步，确定模具结构的主要根据是产品外形，而分型面、浇口位置、侧抽芯形式以及顶出复位和冷却等各种形式的选择都与模具的成本有很大的关系，而这一切又与设计者的专业知识和机加工理论有较高要求。NX软件中的注塑设计向导（Moldwizard）是一个高效实用的模块，通过对NX的专业培训后，它可以指导用户一步一步完成模具设计，并且在设计过程中提供了许多自动化的工具，如寻找分模线、分模面、导入和编辑标准件、布置冷却、分布流道等。特别是其中的产品设计顾问（Product Design Advisor），它可以方便地检查产品模型。自动寻找产品中不足拔模角的表面，所有凹陷区，交叉面以及自动找出所有分模线，并且使用工具进行快速修补，为快速分模提供了强有力的帮助。

保险杠模具由于尺寸大，型面复杂，所以这类模具成型难度大。在熟练使用NX的注塑设计向导（Moldwizard）后，企业可以真正实现了模具全三维相关设计。且在设计过程中保留参数，这样在后期局部参数的调整也极为方便了。对于其他软件设计得的模具也可以通过NX得到了准确的分析结果，使模具设计顺利并提前完成。

图3 保险杠模具

 

模具加工

数控编程加工是模具生产的另一个重要环节。其加工质量好坏和效率的高低直接反映了企业的生产能力以及产品成本。目前很多模具厂家采用Mastercam和Cimatron软件加工，先去除大部份的材料，留下较多的余量，由人工抛光。这种加工方式生产周期长，人为误差较多，以致不能按时按量完成订单。NX及时解决了这个问题。NX CAM强大的加工手段能对任何复杂曲面和结构产生合理的刀轨，从而保证了零件设计加工精度要求的一致性。针对保险杠这样的产品特点，加工分三个主要步骤。

在粗加工中采用大刀具，大步距快速去除材料。由于模具大，有时有超行程现象出现，NX加工中的进退刀点的定制以及刀轨的图形编辑能力可以在现有资源下可以实现更大的加工范围。粗加工完成后的工件表面应力较大，需经

在粗加工中采用大刀具，大步距快速去除材料。由于模具大，有时有超行程现象出现，NX加工中的进退刀点的定制以及刀轨的图形编辑能力可以在现有资源下可以实现更大的加工范围。粗加工完成后的工件表面应力较大，需经过一周的时效处理。在NX半精加工中利用CAM的过程毛坯功能，快速去除粗加工中不能加工到的区域，避免了空刀和切入切出现象。为精加工留下均匀余量。精加工中NX CAM的方法很多，以其他加工软件比较后，发现NX的加工质量很高，而且防过切检查功能在产品加工之前就可预防出错。其精加工可以大大地降低了人工抛光的工作量，缩短了交货的时间。

图4 精加工刀路

值得一提的是，国内有些厂家模具加工过程中，有时会有断刀和停电事件发生，以往寻找程序断刀点非常不方便，采用NX软件后，只需将加工到一半的产品余量值再次输入到计算机中，而无需修改其它数据，就可以在很短的时间内重新生成新的刀轨来继续完成工件的加工。

 

结束语

经过一些汽车零部件厂家的使用经验，NX软件可以得到了较好地运用成效，在短短的时间使得厂商设计能力和效率得到了大幅度的提升，带来了巨大的经济效益，这与NX软件的强大建模和加工功能是分不开的，但是这仅仅是一个初步性的成效，今后还可以进一步加强NX软件的运用，充分发挥其的强大功能，比如制定企业的CAD/CAM标准和工作规范以及建立各种工作模板，以便更加充分的发挥NX软件的作用，全面提升企业的市场竞争力。