[發(fā)明專利]用于設(shè)計(jì)模面的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810229552.8
• 申請(qǐng)日: 2018-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN108664686B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·威爾科克斯;D·皮玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 赫克斯岡技術(shù)中心
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;楊薇

用于設(shè)計(jì)模面的方法。該方法包括：生成與工件對(duì)應(yīng)的工件模擬模型；生成與目標(biāo)形成零件對(duì)應(yīng)的目標(biāo)模擬模型；確定初始模面，初始數(shù)值模擬將該初始模面預(yù)測(cè)為將工件模擬模型形成為目標(biāo)模擬模型；確定因?qū)⒐ぜM模型形成為目標(biāo)模擬模型而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；利用具有初始模面的模具，將工件形成為實(shí)際形成零件；通過測(cè)量實(shí)際形成零件，生成實(shí)際形成零件的數(shù)值表示；基于實(shí)際形成零件的數(shù)值表示，生成實(shí)際模擬模型；基于殘余應(yīng)力，將實(shí)際和目標(biāo)模擬模型匹配；基于匹配的目標(biāo)和實(shí)際模擬模型之間的偏差，修改初始數(shù)值模擬，以提供經(jīng)修改的數(shù)值模擬；以及確定經(jīng)修正的模面，經(jīng)修改的數(shù)值模擬將該經(jīng)修正的模面預(yù)測(cè)為將工件模擬模型形成為目標(biāo)模擬模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于設(shè)計(jì)模具的模面的方法和機(jī)器可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)

大部分的制造涉及由金屬薄片生產(chǎn)復(fù)雜形狀且然后將這些零件接合在一起，以形成結(jié)構(gòu)。這些獨(dú)立形狀主要由被稱為沖壓的過程來產(chǎn)生。在沖壓過程中，將平坦的金屬薄片放置在通常由陽模和陰模(male and female tool)構(gòu)成的模組內(nèi)，該陽模和陰模當(dāng)在壓力下閉合在一起時(shí)，將金屬薄片形成為期望的形狀。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件設(shè)計(jì)模面，并且然后將模面機(jī)器加工成工具鋼(tool steel)，以制作模具。

產(chǎn)生模面的初始過程通常包括使用有限元分析(FEA)軟件來預(yù)測(cè)金屬在閉合模具時(shí)將如何變形。該變形包括像拉伸、起皺以及回彈的效果。

因?yàn)榛貜棇⑹沟媒饘俦∑慵趶哪＞呷コ龝r(shí)改變形狀，所以回彈對(duì)于考慮何時(shí)產(chǎn)生模面特別具有挑戰(zhàn)性?？紤]到回彈需要模面被設(shè)計(jì)為使得預(yù)期的回彈將使零件偏轉(zhuǎn)為期望的形狀。不能針對(duì)回彈充分調(diào)節(jié)將在組裝期間引起問題且不利地影響零件的安裝。

所述FEA軟件用于計(jì)算生產(chǎn)用于部件的期望最終形狀所需的模面形狀。由于金屬隨著它在模具閉合時(shí)變形的復(fù)雜行為，F(xiàn)EA軟件不能預(yù)測(cè)實(shí)際到達(dá)期望形狀所需的正確模面形狀。

在生產(chǎn)模具之后且在初始試用期間，沖壓零件，并且檢查零件，以查看它們是否具有在制造公差內(nèi)的正確形狀。如果零件未能滿足規(guī)范，那么必須重做模面。該過程涉及對(duì)模面進(jìn)行改變，以修正與零件不滿足規(guī)范的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域。這是由制造工程師執(zhí)行的大多數(shù)手動(dòng)的過程。

通常，使用諸如白光系統(tǒng)或激光掃描儀的測(cè)量設(shè)備來測(cè)量在試驗(yàn)階段形成的零件。這產(chǎn)生實(shí)際制造零件的電子表示。將該表示與期望零件的CAD模型進(jìn)行比較，并且測(cè)量偏差的區(qū)域且使用顏色突出偏差的區(qū)域。然后使用這些偏差來確定為補(bǔ)償偏差需要在哪里手動(dòng)調(diào)節(jié)模面且調(diào)節(jié)多少。

通常，實(shí)際形成零件與理想零件(目標(biāo)形成零件)之間的偏差用于對(duì)模面設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用經(jīng)驗(yàn)，工程師將調(diào)整這些偏差并調(diào)節(jié)在CAD軟件中的模面。然后將該新的模面設(shè)計(jì)重新機(jī)器加工到現(xiàn)有的模具上。

重復(fù)模具試驗(yàn)，并且形成少量的零件。將這些零件再次與CAD模型中的期望形狀進(jìn)行比較，并且如果零件不滿足規(guī)范，則再次重復(fù)細(xì)化模面的過程。產(chǎn)生“良好”模面設(shè)計(jì)所需的重復(fù)(iteration)的平均數(shù)量大約為四次，但可以多至十次或更多。一旦模面正生產(chǎn)可接受質(zhì)量的零件，那么將模具運(yùn)送到?jīng)_壓廠，因此它可以用于生產(chǎn)生產(chǎn)零件。

雖然現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)成功使用多年，但存在一些限制。生產(chǎn)良好模面所需的重復(fù)的數(shù)量未預(yù)定且使得計(jì)劃困難。每次需要修改模面時(shí)，花費(fèi)大約四周。這添加生產(chǎn)模具的大量成本和努力，并且可能延遲產(chǎn)品的投放市場。

新模面的計(jì)算是基于經(jīng)驗(yàn)的手動(dòng)過程。存在所涉及的一些試錯(cuò)，并且經(jīng)常新模面不修正現(xiàn)有模面的所有問題。因?yàn)榛ㄙM(fèi)多年經(jīng)驗(yàn)來變成該過程中的專家，所以對(duì)高技術(shù)工程師的需要也是限制因素。

將FE分析用于幫助設(shè)計(jì)模面具有提高的初始模面質(zhì)量，但不能完全解釋金屬的行為(因?yàn)榻饘僭谀＞唛]合時(shí)變形)。諸如高強(qiáng)度鋼和鋁的更新材料的行為甚至更難以預(yù)測(cè)，并且導(dǎo)致重復(fù)至可接受質(zhì)量的大體上更長的時(shí)間段。

發(fā)明內(nèi)容