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如果我們只是期望制造出好的產品，那么一切將會變得更容易。然而，汽車市場的全球化發(fā)展所帶來的機遇和挑戰(zhàn)，卻讓更多的汽車制造企業(yè)不得不在提高生產效率、節(jié)約成本和持續(xù)創(chuàng)新上努力工作。隨著汽車開發(fā)速度的不斷加快，汽車模具行業(yè)同樣面臨著挑戰(zhàn)。 

1.縮短模具制造周期 

過去的5年中，隨著CAD/CAE/CAM技術的普遍應用，模具制造周期在很大程度上已經得到了縮短。因此，如果要進一步縮短制造周期，只有通過對工作流程進行持續(xù)不斷地改進，消除瓶頸才能夠有效縮短模具開發(fā)時間。 

典型的汽車沖壓模具設計和制造的工作可以分為四個部分：模具計劃、模具可行性分析、模具設計和校驗以及模具制造。 

2.解決模具開發(fā)瓶頸問題 

通過分析典型的沖壓模具開發(fā)流程可以知道，當前開發(fā)流程中存在著以下瓶頸問題： 

(1)不同階段的數據共享。 

產品數據、工藝布局、模具面設計、可成形性CAE分析、回彈補償分析以及NC編程，模具開發(fā)的每個階段所采用的數據格式都不一致，例如在設計階段，由于需要不斷地反復更改數據，同時數據也在不同的應用間進行重復地轉換，從而浪費了大量的時間。 

(2)不同階段大量的設計校驗。 

模具設計過程中存在著大量驗證工作，如產品開發(fā)階段的工藝可行性論證、模具面設計時可成形性分析、回彈補償和沖壓線仿真等分析。因此，模具的設計過程實際上就是不斷試錯、進行優(yōu)化和驗證的過程，直至最終滿足產品要求。 

(3)回彈補償面設計。 

目前，在回彈補償面設計方面還沒有有效的設計工具可以實現(xiàn)精確的回彈補償計算。因此，國外很多用戶通過采用試錯法，在設計軟件與CAE分析軟件之間進行反復驗證，從而確定回彈量。而國內企業(yè)則是根據經驗重新生成新的曲面，但是由于這種新生成的曲面與原產品模型不相關，因此每一輪的設計更改周期相對較長。另外，還有些企業(yè)在早期設計的過程中干脆就不添加回彈補償，后期通過試沖的結果根據經驗進行修模。 

(4) CAM和設計不相關。 

由于在加工制造時的軟件平臺和設計平臺不一致，導致模具設計和制造數據不同步，每次設計變更后NC代碼都需要重新生成。 

NX沖壓模具解決方案 

1全面的解決方案 

Siemens PLM Software的NX沖壓模具解決方案，在NX平臺下，利用強大的CAD/CAE/CAM功能，以Teamcenter數據管理平臺為依托，對模具產品開發(fā)周期的數據和流程進行管理，提供了模具工藝規(guī)劃、可成形性分析、模具設計和校驗以及模具制造全面的數字化解決方案，在很多大型的汽車制造企業(yè)和模具公司得到了成功的應用。 

NX平臺下一體化的沖壓模具解決方案，可以有效地解決沖壓模具開發(fā)過程中存在的瓶頸問題： 

(1)在同一平臺下完成全部設計、驗證和制造工作，所有的設計和制造人員采用同一數據源，從而解決了數據共享的問題。 

(2)通過不同設計階段設計檢驗工具的應用，如拔模分析、截面可成形性分析、DFM專家向導、一步成形分析和模具校驗等，實現(xiàn)了面向制造和面向裝配的設計。 

(3)利用NX強大建模功能，根據相應的規(guī)律自動生成回彈補償面，再通過自帶的可成形性分析工具或者與專業(yè)分析軟件接口，不需要數據轉換就可以對模具回彈補償進行分析計算。 

(4)直接利用NX CAM對模具進行NC編程，實現(xiàn)CAM數據和產品設計全面關聯(lián)。 

2.專家級的流程 

NX的沖模工程和沖模設計集成了行業(yè)內令先的模具設計和制造專家經驗和流程，通過應用專家級的流程可以實現(xiàn)縮短周期、減少錯誤、捕捉和促進最佳實踐的應用以及提高模具設計人員生產效率等目標。 

(1)沖模工程。 

沖模工程用于定義和創(chuàng)建沖壓模型，通過提供專用工具(沖壓零件定位、孔或裁剪區(qū)域等空白區(qū)域填充、成形、修邊和翻邊工藝規(guī)劃工具)幫助制造工程師對沖壓過程中每個沖壓工序進行定義，模具沖壓線(DOL)助手用于自動對沖壓工藝線路進行規(guī)劃，如圖所示。每個工位的最終模型以3維形式表示，并且可直接輸出模具面和模具線用于模具結構設計。

自動生成的模具沖壓線(DOL)

(2)沖模設計。

沖模設計提供了沖模結構設計專用功能，用于創(chuàng)建和編輯拉延、修邊和翻邊模結構模型，集成了業(yè)界專業(yè)的模具設計知識，向導式界面，可以指導設計人員一步步的完成模具設計。3D模型更加易于生成鑄造模型，如圖4所示。新模具也可以通過編輯先前的模具來生成，有效減少了導入時間和生產成本，有利于捕捉和應用企業(yè)最佳實踐。

利用NX沖模設計工具生成的模具3D模型

為了保證模具設計制造質量，技術人員需要進行大量設計驗證工作以往這些工作都是由專門分析軟件進行。NX軟件充分利用其作為CAD/CAE/CAM一體化軟件的優(yōu)勢，為模具設計和制造提供了全面的設計驗證工具，提高了模具設計水平與質量，減少返工，縮短了開發(fā)時間。

(1)面向制造的設計(DFM)專家顧問。

DFM自動進行制造工藝性分析

DFM專家顧問在設計階段就可以對產品可制造性進行分析(圖)，提供了對拉延、修邊、沖孔和翻邊工藝規(guī)范，可以根據客戶的企業(yè)標準進行定制，檢測結果和問題回饋都可以存儲在部件文件中供下游用戶進行查看，大大降低了下游用戶的重復工作。

(2)一步成形分析。

一步成形分析工具，集成在NX沖模工程中，無需數據轉換，分析結果和產品模型相關，可以在產品開發(fā)和模具設計階段，根據給定的材料計算板金的變薄、應力和應變情況(圖)，可以精確預測回彈，并可以生成展開模型用于毛坯設計，同時還可以生成HTML格式的分析報告。

從左到右依次是網格、變薄、應力應變結果

(3)模具校驗

模具校驗功能提供了NX環(huán)境下沖壓線仿真的功能，通過對模具裝配的仿真可以檢查整個沖壓線干涉情況(圖)。仿真包括了沖壓、模具、工裝和部件的運動，同時還支持橫臂、三軸取料機構的運動，系統(tǒng)可以生成軌跡曲線，且整個仿真分析和模具設計完全相關。

集成在NX環(huán)境下的沖壓線仿真

3.一體化的解決方案

在汽車沖壓模具的開發(fā)過程中，通常企業(yè)要在模具設計過程中使用包括模具布局、模具面分析、模具面設計、回彈補償、沖壓線仿真以及CAM等多種應用軟件。往往這些應用軟件在各自專業(yè)領域都非常出色，但要提高整個產品的開發(fā)效率就要去縮短這些系統(tǒng)間協(xié)調的時間，而其中最大的問題往往是企業(yè)需要花費大量的時間進行數據轉換并解決兼容性問題。

另一個重要的問題就是設計變更對下游應用的影響，沖壓模具設計是一個反復的過程，需要進行大量試錯和可行性的研究，因此我們期望當一個針對產品的設計變更發(fā)生時，像模具布局等下游的數據可以自動地更新。

(1)案例一。

模具面設計是由一系列工具組成的，用于幫助用戶自動生成后期模具設計所需輔助幾何模型(圖)，如工藝補充面、壓料面、壓料筋和模具線輸出等。

壓料面：用于創(chuàng)建代表壓邊圈閉合后板金片體的形狀。
工藝補充截面：創(chuàng)建一個或多個截面定義工藝補充面，提供一系列可獨立編輯的參數，用所有的截面線來約束補充面的形狀。
工藝補充面：基于一個或多個截面線創(chuàng)建工藝補充面。
模具線輸出：基于補充截面和截面線創(chuàng)建精確修邊線，節(jié)省用戶大量手工操作。

一步生成復雜的模具面

(2)案例二。

NX中的Global Shaping模塊提供了多種曲面變形功能來修改曲面添加回彈補償，如加冠、過彎和壁變形等(圖)。

為多種曲面變形設計添加回彈補償

加冠：在指定邊界曲線定義的區(qū)域內建立變形，支持點、封閉或開放的曲線來定義規(guī)律，變形方向可以是自定義或正交于原曲面。

壁變形：將側壁根據指定的距離變形來補償回彈，可以通過定義變形規(guī)律。

過彎：翻邊旋轉，將曲面繞著基礎曲線旋轉指定的角度來生成回彈補償，可以用于建立新的曲面或修改已有曲面。

(3)案例三。

Siemens PLM Software已經與可成形性分析領域的兩個重要軟件供應商建立了合作關系——ETA和AutoForm。其中，ETA公司的Dynaform軟件是一個獨立調用Ls-Dyna解算器的產品，該包允許NX部件直接在其中打開，并且NX中的BSE(Blank Shape Engineering)提供了直接在NX中進一步成形分析的功能；AutoForm公司提供的UG產品中的Autoform，也被完全集成在NX平臺下，交互界面允許用戶打開一個獨立的窗口運行Autofrom的一步成形或增量分析功能，且系統(tǒng)可以自動完成在NX和Autoform之間的數據轉換。

采用一體化的解決方案有以下的好處：

(1)更方便評估設計。
(2)不需要增加額外工作。
(3)不需要浪費時間在不同軟件之間進行數據轉換。

通過前面的分析可以看到NX沖壓模具解決方案，在同一平臺下提供了產品設計、工藝布局、設計校驗、模具結構設計、沖壓線仿真、CAM的完整功能，任一設計變更都可以被自動傳遞到下游，極大的提高了產品開發(fā)效率。

4.單一的知識源

圖示為模具產品的開發(fā)流程，從圖中可以看出，各

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