Audi车门冲压模具快速制造.doc

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1、63D自由曲面冲压模具快速制造实例在第2章本文提出了板料冲压模具快速制造系统构架，通过前而第3、4、5各章的理论及实验分析，已经具备了实现该系统的必要技术手段。木章通过一个具体3D自由曲而板料冲压模具的制造实例说明该系统的具体运行过程以及回弹控制效果。轿车外覆盖件是冲压模具制造和冲压工艺最高技术水平的典型代表，儿乎所有的外覆盖件都是3D自由曲而，因此本章选用轿车外覆盖件拉仲模具作为模具快速制造系统的工程应用实例。本实验所用Audi车门CAD模型来自NUMISHEEF99的回弹仿真计算考题，由Audi公司直接提供，具有很强的实际工程意

2、义⑴】。考虑到成本、时间及一些实际的工程技术困难，本文采用原CAD设计的1:5缩比模型，模具制造以缩比模型为基准。6.11:5Audi车门拉伸模具制造技术路线按照本文提出的试验迭代方法，整个模具制造过程分为三大步骤：1）按照原CAD设计制作第一副金属喷涂冲压模具，并进行零件试冲圧。对模具进行制造误差分析，对冲压件进行回弹误差分析。2）用第一副模具冲压得到的冲压样件作为原型，制作第二副金属喷涂模具,则第二副模具型面与第一副模具型面Z间产生微小变化，模具的变化中隐含有冲压件的凹弹变形。用第二副模具进行零件试冲压，并对冲压件进行凹弹误差分

3、析。3）在前两次实验基础上，采用第2章提出的频域模具修正算法预测新的模具型面数据。根据预测结果制做修正后的金属喷涂模具。用修正模具进行零件试冲压，并进行冲压件误差分析，评价模具修正效果。以上步骤可以用图6」所示的流程框图来表示。图屮细实线表示回弹控制技术路线，中空粗箭头线表示模具制造工艺路线。图中每个虚线框代表一个相对独立的工艺或技术环节，分别标记为KI、K2、K3、K4o前3者内容基本相同，涉及的是模具制造问题，其中KI,K3是由数字化模型到金属喷涂模具；K2则是由实物样件到金属喷涂模具。K4涉及的是数学处理问题，与模具制造T•艺

4、无关，其中主耍内容是曲而扫描测量和误差分析，以及频域模具修正计算。下面从图6」技术路线框图出发，详细讨论每一步骤的实现过程和结果。图6.1l:5Audi车门扌立伸模具制造技术路线框图6.2由CAD模型制造金属喷涂模具过程由CAD模型出发制造金属喷涂模具是实验迭代法模具制造的第一个循环,其详细工艺过程如图6.2所示。图中虚线框中给出的是相应工步的实现技术手段或需要进行的测量和误差分析内容。图6.2第一副模具制造工艺过程及相关技术手段6.2.1工艺实现过程(1)CAD模型扩充生成STL实体模型Audi公司提供的原始CAD模型是IGES曲

5、面模型数拯(如图6.3),必嶺*先扩充为实体模型，并进行三角剖分转换为STL三角面片模型，然后才能输入RP制造系统进行原型制作。模型扩充和STL三角面片模型的生成均在Pro-E系统中实现。由IGES曲面模型扩充得到的实体模型见图6.4o图6.4Audi车门模具实体CAD模型按原设计思想，车门拉伸模具型面由三部分组成，即主型面、工艺补充面和压边面。主型面是拉伸成形并切边后需耍保留的部分型面，将来真正形成车门的就是这一部分，其精度要求最高。工艺补偿面是为了改善冲圧件成形性，防止起皱或拉裂而在主型面Z外增加的部分曲面，拉伸成形完成后，工艺

6、补充面即被切掉，所以对工艺补充面的精度要求较低。压边面也属丁工艺面，是防止冲压件起皱和拉裂的主要调节手段，冲压完成后，相应部分的板料将被作为废料切掉，一般无精度耍求。所以在以后讨论中，只对模具主型面进行误差分析和模具型面修正计算。按以上设计思想将实体模型分割为三部分，即主型面部分、工艺补充面部分和压边面部分。分割时，考虑到RP原型组合的需耍，在各部分Z间增加了定位孔和定位台，另外考虑到RP原型制作工艺性，依据3.2.2节中提岀的面向板料冲压成形模具的RP原型制作工艺原则对实体模型结构进行了二次设计。分别对三部分实体模型进行三角面片化

7、，形成三角面片模型如图6.5所示。其中主型面精度要求最高，三角剖分时弦高参数设置为h=0.02mm,主型面三角面片数为Nm=5780个，节点数2927个；工艺补充而和压边面的三角剖分弦高为h=0.05mm,工艺补充面三角面片数为Na=12346个，节点数2191个；压边面三角面片数为Nh=4510个，节点数2246个。(a)凸模主型面(b)工艺补充面图6.5Audi车门模具STL三角血片模型(c)压边面(2)RP原型制作完整的车门模具应该包括凸模、凹模和压边圈，为了提高效率、降低成木,我们分别只制作凸模主型面、凸模工艺补充面和压边圈

8、的RP原型。凸模主型面部分和凸模丁•艺补充面部分的RP原型组装后即形成凸模原型，压边圈RP原型既可单独使用，乂可与其它两部分组装形成凹模原型。由于对于原CAD模型进行了缩比处理，原设计的拉延筋对1:5的缩比模型已不再适用，为此在RP原