[发明专利]一种汽车覆盖件拉延模具精确型面构建的方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车覆盖件拉延模具精确模面的构建方法。

背景技术

随着CAE(ComputerAided Engineering)技术的发展，并成功地应用到板料成型的数值模拟中，基于CAE的数值仿真分析为模具的设计开发提供了一个有力工具并发挥着越来越大的作用。对汽车覆盖件拉延模具进行设计时，为了使零件成形后与设计模具型面具有一致的形状，凸模和凹模的型面必须与零件型面形状一致，这样冲压合模后零件的形状即可依赖模具型面的形状而获得。由于板料成形过程中会出现减薄或增厚，而且这种变化在零件各个不同的区域都不尽相同，因此需要根据实际的拉延成形件的厚度变化情况反复修正模具型面，直到凸凹模型面在合模时均能与零件成形后的表面完全贴合，这种贴合程度在拉延成形过程中称为“研合率”或“研配率”，一般要求达到80％左右，这个过程需要钳工反复调试修整模具型面周期较长。本文提出了一种汽车覆盖件拉延模具精确型面构建的方法，该方法基于板料数值分析先构建出模具精确型面的网格模型，再用冲压模具CAD／CAM系统中广泛采用的IGES，即基本图形交换规范，作为数据交换标准，通过C++软件开发平台编程实现原始模面曲面模型到精确模面网格模型的曲面映射，实现精确模面的曲面重构。

发明内容

鉴于有限元仿真可以很好的模拟板料拉延成形过程，可以获得很精确的板料拉延成形之后各单元节点的厚度分布，因此本发明以有限元模拟板料成形过程为基础，考虑板料成形后厚度的分布情况，从而高精度地建立模具精确型面的网格模型，进而重构出模具精确型面的NURBS曲面模型，提高了模具型面的精度，大大缩减钳工反复调试修整模具型面的研配时间，缩短制造周期，降低生产成本。

为了解决目前冲压模具修模过程中存在的问题，本发明提出的一种汽车覆盖件拉延模具精确型面构建的方法。

采用以下技术方案，该方案包含以下步骤：

步骤一：从模具三维模型中抽取出模具型面并转换成NURBS曲面形式，并对其划分大小合适的网格作为模具原始型面网格模型。

步骤二：将板料划分成三角形壳单元，对板料拉延成形过程进行计算机仿真分析，确定合理的冲压工艺参数，其CAE仿真分析结果基本能避免出现拉裂及起皱等重大缺陷，同时材料的减薄及增厚率均符合工程实际需求，仿真分析后板料网格的厚度分布情况。

步骤三：计算板料网格中各个节点的厚度，将模具原始型面网格的各个节点向板料网格做网格映射，搜寻映射投影点所落在的板料的三角形网格单元，通过三角形形函数插值计算出各投影点的厚度H_O。

步骤四：将模具原始型面网格的各个节点按其法向量方向偏置距离Δh=1/2(H-H_O)，其中H为板料的初始厚度，H_O为对应的投影点厚度。通过调整原始网格模型的节点，从而构建出适应零件厚度分布的精确模面网格模型。

步骤五：以调整好的精确模面网格模型为基准，根据网格节点的偏移量，对模具型面相应的NURBS曲面面片及其剪裁线的控制顶点进行相应的偏移而不改变相应的曲面权因子的大小，并保留原始曲面的拓扑结构不作变化对曲面进行曲面微调，从而重构出模具的精确型面。具体操作过程见步骤六、七、八、九。

步骤六：对模具原始型面的NURBS曲面面片及其剪裁线的各个控制顶点，搜寻到其在模具原始型面网格模型中与其距离最近的三个节点，构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为控制顶点的投影方向建立一一对应的映射关系，计算出各个控制点在其各个投影基面上投影点D_j的坐标。

步骤七：由于精确网格模型和原始网格模型具有一一对应的单元信息，根据三角形的面积坐标可插值计算出投影点对应在精确网格模型中的相应的投影点d_j的坐标。

步骤八：将模具原始型面的NURBS曲面面片及其剪裁线各个控制顶点按投影点D_j和d_j构成的向量，偏移同样的向量从而构建出对应的模具精确型面的曲面面片。

步骤九：最后对所有精确型面的曲面面片进行缝合和简单的光顺处理，便重构出了模具的精确型面。

其中，步骤一中根据板材的厚度在CAD软件中偏置出相应的模具凸模型面、凹模型面和压边圈型面；

进一步的，在步骤二中，由传统冲压模具设计方法，结合CAE仿真软件，如Autoform、Dynaform、Pamstamp等冲压仿真软件对板料成形过程进行仿真计算，分析获得满足要求的板料成形仿真结果，从而得到板料成形完成后的厚度分部情况。