audi車門沖壓模具快速制造

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1、西安交通大學(xué)博士學(xué)位論文63D自由曲面沖壓模具快速制造實(shí)例在第2章本文提出了板料沖壓模具快速制造系統(tǒng)構(gòu)架，通過前面第3、4、5各章的理論及實(shí)驗(yàn)分析，已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的必要技術(shù)手段。本章通過一個(gè)具體3D自由曲面板料沖壓模具的制造實(shí)例說明該系統(tǒng)的具體運(yùn)行過程以及回彈控制效果。轎車外覆蓋件是沖壓模具制造和沖壓工藝最高技術(shù)水平的典型代表，幾乎所有的外覆蓋件都是3D自由曲面，因此本章選用轎車外覆蓋件拉伸模具作為模具快速制造系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)例。本實(shí)驗(yàn)所用Audi車門CAD模型來自NUMISHEET’99的回彈仿真計(jì)算考題，由Audi公司直接提供，具有很強(qiáng)的實(shí)際工程意義[35]。考慮到成本、時(shí)間及一些實(shí)

2、際的工程技術(shù)困難，本文采用原CAD設(shè)計(jì)的1:5縮比模型，模具制造以縮比模型為基準(zhǔn)。6.11:5Audi車門拉伸模具制造技術(shù)路線按照本文提出的試驗(yàn)迭代方法，整個(gè)模具制造過程分為三大步驟：1）按照原CAD設(shè)計(jì)制作第一副金屬噴涂沖壓模具，并進(jìn)行零件試沖壓。對(duì)模具進(jìn)行制造誤差分析，對(duì)沖壓件進(jìn)行回彈誤差分析。2）用第一副模具沖壓得到的沖壓樣件作為原型，制作第二副金屬噴涂模具，則第二副模具型面與第一副模具型面之間產(chǎn)生微小變化，模具的變化中隱含有沖壓件的回彈變形。用第二副模具進(jìn)行零件試沖壓，并對(duì)沖壓件進(jìn)行回彈誤差分析。3）在前兩次實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用第2章提出的頻域模具修正算法預(yù)測(cè)新的模具型面數(shù)據(jù)。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果

3、制做修正后的金屬噴涂模具。用修正模具進(jìn)行零件試沖壓，并進(jìn)行沖壓件誤差分析，評(píng)價(jià)模具修正效果。以上步驟可以用圖6.1所示的流程框圖來表示。圖中細(xì)實(shí)線表示回彈控制技術(shù)路線，中空粗箭頭線表示模具制造工藝路線。圖中每個(gè)虛線框代表一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工藝或技術(shù)環(huán)節(jié)，分別標(biāo)記為K1、K2、K3、K4。前3者內(nèi)容基本相同，涉及的是模具制造問題，其中K1，K3是由數(shù)字化模型到金屬噴涂模具；K2則是由實(shí)物樣件到金屬噴涂模具。K4涉及的是數(shù)學(xué)處理問題，與模具制造工藝無關(guān)，其中主要內(nèi)容是曲面掃描測(cè)量和誤差分析，以及頻域模具修正計(jì)算。下面從圖6.1技術(shù)路線框圖出發(fā)，詳細(xì)討論每一步驟的實(shí)現(xiàn)過程和結(jié)果。145西安交通大學(xué)博士學(xué)

4、位論文CAD模型金屬噴涂模具Ⅰ沖壓樣件Ⅰ沖壓樣件Ⅰ金屬噴涂模具Ⅱ沖壓樣件Ⅱ修正模型金屬噴涂模具Ⅲ沖壓樣件Ⅲ圖6.11:5Audi車門拉伸模具制造技術(shù)路線框圖掃描測(cè)量模具修正算法K1K2K3K46.2由CAD模型制造金屬噴涂模具過程CAD模型→STL模型RP原型Pro-E造型系統(tǒng)MS-400金屬噴涂機(jī)LPS-600A快速成型機(jī)凸模及沖壓件掃描測(cè)量模具誤差/回彈誤差分析凹模石膏正型→反型壓邊圈石膏反型凸模石膏反型凸、凹模及壓邊圈金屬噴涂及環(huán)氧樹脂澆注模具裝配板料試沖壓圖6.2第一副模具制造工藝過程及相關(guān)技術(shù)手段由CAD模型出發(fā)制造金屬噴涂模具是實(shí)驗(yàn)迭代法模具制造的第一個(gè)循環(huán)，其詳細(xì)工藝過程如圖6.

5、2所示。圖中虛線框中給出的是相應(yīng)工步的實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段或需要進(jìn)行的測(cè)量和誤差分析內(nèi)容。145西安交通大學(xué)博士學(xué)位論文6.2.1工藝實(shí)現(xiàn)過程（1）CAD模型擴(kuò)充生成STL實(shí)體模型Audi公司提供的原始CAD模型是IGES曲面模型數(shù)據(jù)（如圖6.3），必須首先擴(kuò)充為實(shí)體模型，并進(jìn)行三角剖分轉(zhuǎn)換為STL三角面片模型，然后才能輸入RP制造系統(tǒng)進(jìn)行原型制作。圖6.4Audi車門模具實(shí)體CAD模型圖6.3Audi車門模具IGES曲面模型壓邊面工藝補(bǔ)充面主型面模型擴(kuò)充和STL三角面片模型的生成均在Pro-E系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。由IGES曲面模型擴(kuò)充得到的實(shí)體模型見圖6.4。按原設(shè)計(jì)思想，車門拉伸模具型面由三部分組成，即主

6、型面、工藝補(bǔ)充面和壓邊面。主型面是拉伸成形并切邊后需要保留的部分型面，將來真正形成車門的就是這一部分，其精度要求最高。工藝補(bǔ)償面是為了改善沖壓件成形性，防止起皺或拉裂而在主型面之外增加的部分曲面，拉伸成形完成后，工藝補(bǔ)充面即被切掉，所以對(duì)工藝補(bǔ)充面的精度要求較低。壓邊面也屬于工藝面，是防止沖壓件起皺和拉裂的主要調(diào)節(jié)手段，沖壓完成后，相應(yīng)部分的板料將被作為廢料切掉，一般無精度要求。所以在以后討論中，只對(duì)模具主型面進(jìn)行誤差分析和模具型面修正計(jì)算。按以上設(shè)計(jì)思想將實(shí)體模型分割為三部分，即主型面部分、工藝補(bǔ)充面部分和壓邊面部分。分割時(shí)，考慮到RP原型組合的需要，在各部分之間增加了定位孔和定位臺(tái)，另外考

7、慮到RP原型制作工藝性，依據(jù)3.2.2節(jié)中提出的面向板料沖壓成形模具的RP原型制作工藝原則對(duì)實(shí)體模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了二次設(shè)計(jì)。145西安交通大學(xué)博士學(xué)位論文分別對(duì)三部分實(shí)體模型進(jìn)行三角面片化，形成三角面片模型如圖6.5所示。其中主型面精度要求最高，三角剖分時(shí)弦高參數(shù)設(shè)置為h=0.02mm，主型面三角面片數(shù)為Nm=5780個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)2927個(gè)；工藝補(bǔ)充面和壓邊面的三角剖分弦高為h=0.05mm，工藝補(bǔ)充面