【硕士论文】覆盖件模具三维CAD设计及型面处理技术的研究.pdf

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要覆盖件模具设计制造周期的长短和质量对新车型的开发周期汽车产品的质量和竞争力有着直接影响传统方法制造模具工艺流程长且模具精度不易保证和传统的模具设计相比采用CAD模具设计方法具有模具质量高可靠性好节省了大量的模具设计和制造时间因此CAD技术在模具工业中得到了广泛的应用本文对覆盖件模具三维CAD设计理论进行深入阐述引入了曲面特征概念由此将覆盖件CAD三维设计分为模具型面设计和模具结构设计两大部分为开发覆盖件模具CAD软件奠定了基础模具型面设计主要指冲压件的三维设计以及工艺补充面的三维设计设计型面

2、好坏直接影响覆盖件模具制造精度和质量本文对长期困绕汽车覆盖件模具三维设计的复杂型面处理问题进行了研究总结了模具型面在设计过程中失败和产生缺陷的原因及相应的处理方法当型面存在数据量过大或裂缝等缺陷时后续对型面的几何操作往往难于进行所以有必要对型面进行简化处理作者在深入分析各种型面重构算法的基础上提出了一种基于点云的型面简化方法提取型面数据用插值处理点最后,利用插值点云重构曲面由于覆盖件模具为薄壁箱体结构在设计过程中曲面的偏置是必须的本文对各种型面偏置算法进行深入讨论并采用距离反比加权法求出偏置点再由偏置点云构造出偏置面在

3、上述型面处理算法的基础上作者对已有的拉延模翻边模和修边冲孔模设计模块进行整合结合面向功能思想以UG为平台建构成一个完整的三维覆盖件模具CAD系统该系统包括工程初始化型面处理减轻筋布置工作零件设计功能组件库和总装设计模块关键词覆盖件模具CAD特征建模曲面特征型面处理I华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题来源目的及意义汽车覆盖件是指覆盖发动机底盘等部分构成汽车车身的自由曲面型零件与一般冲压件相比覆盖件的型面复杂多为自由型曲面表面质量要求高结构尺寸大覆盖件的可见表面一般带有装饰性除好用好修好造外还要力求美[1]观大方汽车

4、覆盖件作为汽车的外型主体是市场上变化最快产品生命周期最短的汽车组成部分车身造型的空气动力学和美学要求使得汽车车身覆盖件的型面[2]日趋复杂覆盖件模具作为汽车车身生产的基础工艺装备一直是汽车产品开发生产准备的薄弱环节严重制约着我国汽车工业的发展随着中国进入WTO汽车工业得到了快速发展但目前我国一些大型汽车制造公司如第一汽车集团公司东风汽车公司和上海大众汽车公司大部分汽车模具特别是大型复杂模具还是依靠[3]进口据中国模协的统计这些模具的进口每年要要花2亿多美元的外汇其原因有二个一是模具的生产质量还不能满足用户的要求二是模具

5、的设计与制造周期长因此在汽车车身和覆盖件模具的设计制造中采用计算机辅助技术以提高产[4]品质量增强企业的市场竞争能力是发展我国汽车工业和模具工业的必然趋势随着计算机及相关技术的高速发展CAD/CAM技术已广泛地应用于制造业极大地推动了制造业的发展对传统的设计制造方法以及组织生产的模式带来了深刻的变革并被视为自电力发明以来对促进生产最具潜力的手段CAD/CAM技术已成为衡量一个国家工业水平的重要尺度之一也是衡量一个国家汽车工业水平衡量一个汽车制造公司技术水平的重要标志之一计算机辅助技术已成为国外汽车工业开发新产品组织规模

6、生产增强市场竞争能力的重要手段在缩短产品开发周[3]期提高产品质量性能可靠性和降低产品成本等方面起到了决定性的作用为了加快我国汽车工业的发展实现多品种高质量短周期低成本生产必须改变传统的设计制造模式大力推广应用计算机辅助技术我国目前模具CAD/CAM技术水平还处于实用化商品化和产业化过渡的时期自主开发的覆盖件模具CAD/CAM软件的稳定性和可靠性与国外CAD/CAM软件如UnigraphicsPro/ENGINGEECATIA等软件相比仍有相当的差距此外目前我国自主开发的CAD/CAM多是二维软件有一定的实用性但是从长

7、远的发展来看三1华中科技大学硕士学位论文维CAD软件是CAD发展的必然趋势其次覆盖件模具因其具有精度高形状复杂结构尺寸大配合协调性要求高等特点常常成为制约汽车生产的主要因素通用的CAD系统如AutoCADPro/Engineering和UG等无法满足模具设计中的一些[6,7]特殊要求因此在引进国外先进的三维CAD/CAM软件的基础上开发针对汽车[8,9]覆盖件模具设计三维CAD系统是一条可行和经济之路因此国家十五科技攻关项目智能化大型复杂模具设计与制造成套技术与装备的研究把覆盖件模具设计与制造作为主要的研究对象华中科技

8、大学作为主要单位之一承担了该项目进行了车身与覆盖件模具CAD/CAM/CAPP集成系统的开发与应用该项目主要针对汽车覆盖件模具开发智能化的模具设计制造成套技术实现汽车大型覆盖件模具的智能化设计攻克关键的制造技术建成一个先进的规模化生产的汽车覆盖件模具制造基地本课题作为该项目的子课题模块化的覆盖件模具智能设计的一部分讨论了覆盖件模具