audi车门冲压模具快速制造

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1、西安交通大学博士学位论文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，通过前面第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。本章通过一个具体3D自由曲面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，几乎所有的外覆盖件都是3D自由曲面，因此本章选用轿车外覆盖件拉伸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NUMISHEET’99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义[35]。考虑到成本、时间及一些实

2、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，并进行零件试冲压。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之间产生微小变化，模具的变化中隐含有冲压件的回弹变形。用第二副模具进行零件试冲压，并对冲压件进行回弹误差分析。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

3、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6.1所示的流程框图来表示。图中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K1、K2、K3、K4。前3者内容基本相同，涉及的是模具制造问题，其中K1，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，与模具制造工艺无关，其中主要内容是曲面扫描测量和误差分析，以及频域模具修正计算。下面从图6.1技术路线框图出发，详细讨论每一步骤的实现过程和结果。145西安交通大学博士学

4、位论文CAD模型金属喷涂模具Ⅰ冲压样件Ⅰ冲压样件Ⅰ金属喷涂模具Ⅱ冲压样件Ⅱ修正模型金属喷涂模具Ⅲ冲压样件Ⅲ图6.11:5Audi车门拉伸模具制造技术路线框图扫描测量模具修正算法K1K2K3K46.2由CAD模型制造金属喷涂模具过程CAD模型→STL模型RP原型Pro-E造型系统MS-400金属喷涂机LPS-600A快速成型机凸模及冲压件扫描测量模具误差/回弹误差分析凹模石膏正型→反型压边圈石膏反型凸模石膏反型凸、凹模及压边圈金属喷涂及环氧树脂浇注模具装配板料试冲压图6.2第一副模具制造工艺过程及相关技术手段由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.

5、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。145西安交通大学博士学位论文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曲面模型数据（如图6.3），必须首先扩充为实体模型，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。图6.4Audi车门模具实体CAD模型图6.3Audi车门模具IGES曲面模型压边面工艺补充面主型面模型扩充和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6.4。按原设计思想，车门拉伸模具型面由三部分组成，即主

6、型面、工艺补充面和压边面。主型面是拉伸成形并切边后需要保留的部分型面，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压件成形性，防止起皱或拉裂而在主型面之外增加的部分曲面，拉伸成形完成后，工艺补充面即被切掉，所以对工艺补充面的精度要求较低。压边面也属于工艺面，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，一般无精度要求。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原型组合的需要，在各部分之间增加了定位孔和定位台，另外考

7、虑到RP原型制作工艺性，依据3.2.2节中提出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。145西安交通大学博士学位论文分别对三部分实体模型进行三角面片化，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；工艺补充面和压边面的三角剖分弦高为h=0.05mm，工艺补充面