[發(fā)明專利]一種汽車覆蓋件拉延模具精確型面構(gòu)建的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310486430.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN103617302A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔志輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;B21D37/10;B21D22/20
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車覆蓋件拉延模具精確模面的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

隨著CAE(ComputerAided?Engineering)技術(shù)的發(fā)展，并成功地應(yīng)用到板料成型的數(shù)值模擬中，基于CAE的數(shù)值仿真分析為模具的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了一個(gè)有力工具并發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。對(duì)汽車覆蓋件拉延模具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了使零件成形后與設(shè)計(jì)模具型面具有一致的形狀，凸模和凹模的型面必須與零件型面形狀一致，這樣沖壓合模后零件的形狀即可依賴模具型面的形狀而獲得。由于板料成形過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)減薄或增厚，而且這種變化在零件各個(gè)不同的區(qū)域都不盡相同，因此需要根據(jù)實(shí)際的拉延成形件的厚度變化情況反復(fù)修正模具型面，直到凸凹模型面在合模時(shí)均能與零件成形后的表面完全貼合，這種貼合程度在拉延成形過(guò)程中稱為“研合率”或“研配率”，一般要求達(dá)到80％左右，這個(gè)過(guò)程需要鉗工反復(fù)調(diào)試修整模具型面周期較長(zhǎng)。本文提出了一種汽車覆蓋件拉延模具精確型面構(gòu)建的方法，該方法基于板料數(shù)值分析先構(gòu)建出模具精確型面的網(wǎng)格模型，再用沖壓模具CAD／CAM系統(tǒng)中廣泛采用的IGES，即基本圖形交換規(guī)范，作為數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)C++軟件開發(fā)平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)原始模面曲面模型到精確模面網(wǎng)格模型的曲面映射，實(shí)現(xiàn)精確模面的曲面重構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于有限元仿真可以很好的模擬板料拉延成形過(guò)程，可以獲得很精確的板料拉延成形之后各單元節(jié)點(diǎn)的厚度分布，因此本發(fā)明以有限元模擬板料成形過(guò)程為基礎(chǔ)，考慮板料成形后厚度的分布情況，從而高精度地建立模具精確型面的網(wǎng)格模型，進(jìn)而重構(gòu)出模具精確型面的NURBS曲面模型，提高了模具型面的精度，大大縮減鉗工反復(fù)調(diào)試修整模具型面的研配時(shí)間，縮短制造周期，降低生產(chǎn)成本。

為了解決目前沖壓模具修模過(guò)程中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種汽車覆蓋件拉延模具精確型面構(gòu)建的方法。

采用以下技術(shù)方案，該方案包含以下步驟：

步驟一：從模具三維模型中抽取出模具型面并轉(zhuǎn)換成NURBS曲面形式，并對(duì)其劃分大小合適的網(wǎng)格作為模具原始型面網(wǎng)格模型。

步驟二：將板料劃分成三角形殼單元，對(duì)板料拉延成形過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析，確定合理的沖壓工藝參數(shù)，其CAE仿真分析結(jié)果基本能避免出現(xiàn)拉裂及起皺等重大缺陷，同時(shí)材料的減薄及增厚率均符合工程實(shí)際需求，仿真分析后板料網(wǎng)格的厚度分布情況。

步驟三：計(jì)算板料網(wǎng)格中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的厚度，將模具原始型面網(wǎng)格的各個(gè)節(jié)點(diǎn)向板料網(wǎng)格做網(wǎng)格映射，搜尋映射投影點(diǎn)所落在的板料的三角形網(wǎng)格單元，通過(guò)三角形形函數(shù)插值計(jì)算出各投影點(diǎn)的厚度H_O。

步驟四：將模具原始型面網(wǎng)格的各個(gè)節(jié)點(diǎn)按其法向量方向偏置距離Δh=1/2(H-H_O)，其中H為板料的初始厚度，H_O為對(duì)應(yīng)的投影點(diǎn)厚度。通過(guò)調(diào)整原始網(wǎng)格模型的節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)建出適應(yīng)零件厚度分布的精確模面網(wǎng)格模型。

步驟五：以調(diào)整好的精確模面網(wǎng)格模型為基準(zhǔn)，根據(jù)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的偏移量，對(duì)模具型面相應(yīng)的NURBS曲面面片及其剪裁線的控制頂點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的偏移而不改變相應(yīng)的曲面權(quán)因子的大小，并保留原始曲面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不作變化對(duì)曲面進(jìn)行曲面微調(diào)，從而重構(gòu)出模具的精確型面。具體操作過(guò)程見步驟六、七、八、九。

步驟六：對(duì)模具原始型面的NURBS曲面面片及其剪裁線的各個(gè)控制頂點(diǎn)，搜尋到其在模具原始型面網(wǎng)格模型中與其距離最近的三個(gè)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成其投影所需的三角形投影基面，以三角形投影基面的法向方向作為控制頂點(diǎn)的投影方向建立一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，計(jì)算出各個(gè)控制點(diǎn)在其各個(gè)投影基面上投影點(diǎn)D_j的坐標(biāo)。

步驟七：由于精確網(wǎng)格模型和原始網(wǎng)格模型具有一一對(duì)應(yīng)的單元信息，根據(jù)三角形的面積坐標(biāo)可插值計(jì)算出投影點(diǎn)對(duì)應(yīng)在精確網(wǎng)格模型中的相應(yīng)的投影點(diǎn)d_j的坐標(biāo)。

步驟八：將模具原始型面的NURBS曲面面片及其剪裁線各個(gè)控制頂點(diǎn)按投影點(diǎn)D_j和d_j構(gòu)成的向量，偏移同樣的向量從而構(gòu)建出對(duì)應(yīng)的模具精確型面的曲面面片。

步驟九：最后對(duì)所有精確型面的曲面面片進(jìn)行縫合和簡(jiǎn)單的光順處理，便重構(gòu)出了模具的精確型面。

其中，步驟一中根據(jù)板材的厚度在CAD軟件中偏置出相應(yīng)的模具凸模型面、凹模型面和壓邊圈型面；

進(jìn)一步的，在步驟二中，由傳統(tǒng)沖壓模具設(shè)計(jì)方法，結(jié)合CAE仿真軟件，如Autoform、Dynaform、Pamstamp等沖壓仿真軟件對(duì)板料成形過(guò)程進(jìn)行仿真計(jì)算，分析獲得滿足要求的板料成形仿真結(jié)果，從而得到板料成形完成后的厚度分部情況。