“面”覆盖（共4篇）
“面”覆盖 篇1
1 引言
汽车覆盖件与一般冲压件比较,具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大、表面质量要求高及生产成本高等特点。汽车覆盖件大多由复杂的空间曲面组成,成形时坯料各部分变形状态较复杂,差别很大,各处应力也很不均匀。
覆盖件的成形质量,关键在于拉深工序的工艺性。覆盖件一般采用一次拉深成形,为创造良好的拉深条件,通常将翻边展开、孔洞补满、添加压料面和工艺补充面,敷设拉深筋等。工艺补充设计一直以来是拉深成形工艺的难点和关键所在,因此,研究工艺补充面和压料面的设计,对提高覆盖件成形质量及模具设计效率,具有重大的实际意义。
2 压料面和工艺补充面
压料面是指凹模圆角以外的部分,其形状是保证拉深过程中材料不破裂及顺利流入凹模的首要条件。在增加工艺补充时必须正确确定压料面形状,使压料面各部分进料阻力均匀。要做到这一点,必须保证各方向的拉深深度均匀,因为只有在压边圈将拉深毛坯压紧在凹模压料面上,不形成皱纹或折痕,才能保证拉深件不皱不裂。而为了弥补工件的冲压工艺缺陷,在工件本体部分以外,另外添加必要材料,成为工艺补充面。工艺补充部分有利于改造拉深件质量,是拉深件不可缺少的部分,在拉深完成后则需切掉。因此,确定拉深工艺补充部分应遵循以下原则:使拉深深度尽量浅,尽量有利于垂直修边,工艺补充部分应尽量小。
eta/Dynaform是由美国工程技术联合公司开发的一个基于LS-DYNA的板料成形模拟软件包。作为一款专业的CAE软件,主要应用于板料成形工业中模具的设计和开发,可帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间和试模周期。eta/Dynaform不但具有良好的易用性,而且包括了大量的智能化工具,可方便地求解各类板料成形问题。同时,eta/Dynaform也最大限度地发挥了传统CAE技术的作用,减少了产品开发的成本和周期。本文采用该软件对覆盖件进行拉深的工艺补充设计。
3 压料面分类及应用场合
3.1 压料面分类
压料面是覆盖件工艺补充的一部分,是位于凹模圆角半径以外的那部分对应的曲面。该曲面应为平面、圆锥面、两线压料面和边界线压料面等可展开面。平压料面———用一个平整的矩形面来定义压料面形状;锥形压料面———用具有两个半径的锥形面来定义压料面形状;两线压料面———用两条正交曲线来定义压料面形状;边界线压料面———用零件的边界线或创建的边界线来定义压料面。上述几种类型的压料面可作为外压料面,也可作为内压料面。
3.2 压料面的应用场合
平压料面一般应用于拉延深度较浅的地方。锥形压料面是在压料面的每个端点处定义的半径来控制锥度。如图1所示,半径1和半径2可同时改变,也可单独改变。其中半径1是指用箭头标记出来的U方向尾端的起始半径,半径2是指压料面上另一末端的终止半径。两线压料面是一个在U和V方向都具有一定曲率的压料面,创建的压料面受参考点、UV轴方向、UV轴长度及零件几何形状的影响。当凹模是对称件或者对称的一模两件时,不能用两线压料面。当零件的一部分可以成为压料面的一部分时,从零件的边界线产生压料面表面。
平压料面不但有利于坯料成形,而且容易加工,应尽量采用。
4 基于Dynaform压料面及工艺补充面设计实例
4.1 压料面设计
以某汽车厂覆盖件产品为例,利用Dynaform进行压料面的建立,具体操作步骤如下:
(1)将igs格式的文件导入Dynaform界面中,如图2所示,导入后将折弯边移入其他零件层进入预处理划分网格。
(2)划分网格后查看边界,进行曲面检查。此功能主要对曲面进行小曲面、曲面边界、曲面控制顶点分布、曲面自交进行检查,如图3所示;冲压方向调整好后,进行对称操作;从冲压工艺角度分析,该件属自身对称件,因此工艺补充操作时需考虑对称,依此进行冲压方向调整,如图4所示;完成以上操作后,进行边界填充,如图5所示;最后进行边界补充,如图6所示。
(3)压料面设计。首先创建控制线,通过坐标点创建一组控制线并调整控制线,生成压料面。图7为压料面创建界面图,图8为平压料面调整示意图。
4.2 工艺补充面设计
首先选取主截面线,设置参数,主要设置开模线宽度、凹模半径、直壁角度、截面线长度等。若直观发现有些部位不合适,可反复调整,同时也可对压料面进行调整。图9为工艺补充部分生成过程图,通过裁剪压料面得到最终工艺补充面图,最终的压料面和工艺补充部分型面如图10所示。这是一个采用平压料面的工艺补充的典型设计。
5 总结
工艺补充面和压料面是汽车覆盖件拉深模工作型面设计的重要环节,其设计是否合理是决定拉深工序件是否顺利成形和获得合格工序件的关键。本文对覆盖件拉深工艺补充面和压料面进行简要分析,介绍了覆盖件拉深工艺补充设计的一般步骤和方法,对后续复杂覆盖件的工艺补充设计提供了依据,对复杂覆盖件的成形工艺研究奠定了基础,提高了工艺补充面和压料面的设计质量和效率。
参考文献
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[5]孙玉,汪义林.汽车覆盖件模具型面设计方法的研究.锻压装备与制造技术,2007,42(1).
覆盖件拉深模压料面设计研究 篇2
1 压料面的设计原则
压料面是位于凹模圆角半径以外的对应曲面, 该曲面一般为平面、圆锥面、两线压料面和边界线压料面等可展开面。压料面的形状是保证在拉深过程中材料不破不裂及顺利流入凹模的首要条件。覆盖件压料面的设计原则如下[3]:
(1) 压料面的形状应当是简化、圆滑、均匀同步压料的, 没有急剧变化的台阶, 一般由平面、圆弧面、圆锥面、曲面等组合而成, 设计压料面应使拉深深度均匀;
(2) 在任意一剖面上, 压料面的长度不得大于相应的凸模顶部的表面长度;
(3) 压料面尽量减少急剧过渡, 当必须存在过渡时, 过渡面之间的夹角越小越好, 过渡半径越大越好;
(4) 压料面要考虑毛坯定位的稳定性和可靠性, 还应使送放件方便。
基于以上分析, 压料面的形状通常有两种情况:一种是由工件本体部分构成, 另一种是由工艺补充部分构成。
2 典型覆盖件的压料面设计实例
2.1 立柱零件的压料面设计
立柱零件属于拉深深度较大的覆盖件, 为防止产生拉深缺陷, 保证各部分塑性变形均匀, 采用与产品型面曲率大致相同的起伏形式的压料面。利用板料成形模拟软件Dynaform进行压料面的设计, 具体分析模拟步骤如下[4,5]:
(1) 将igs格式的文件导入Dynaform界面中, 将折弯边移入其他零件层, 进入预处理划分网格;查看边界, 进行曲面检查, 此功能主要对曲面进行小曲面、曲面边界、曲面控制顶点分布、曲面自交进行检查。
(2) 从冲压工艺角度分析, 该件需成对冲压, 因此工艺补充部分需考虑对称, 基于此进行冲压方向的调整, 如图1所示。
(3) 边界填充。边界填充首先要确定控制线, 调整控制线的方向, 保证控制线的走向一致, 并使填充曲面与原曲面边界相切, 最后填充生成, 如图2所示。
(4) 压料面的设计。通过坐标点创建并调整控制线, 调整完成后生成压料面。图3为随形压料面调整示意图, 图4为生成的压料面。
通过以上操作, 完成了立柱零件压料面的设计, 这是随形起伏压料面的典型设计。
2.2 边梁的压料面设计
图5所示为汽车边梁零件图, 制件整体成形高度较大, 张角偏小。由于此件曲度较大, 两端斜面夹角又较小, 导致拉深成形深度增加, 成形宽度小于高度尺寸, 且拉深时材料的流动与直壁零件存在较大差异。按拉深深度尺寸范围来分, 已属深拉深范围, 成形难度较大。
该零件的压料面根据冲压经验可初步做三种考虑, 首先是将制件的两侧翻边沿延伸, 将此作为一个零件, 并在外侧延出压料面, 做成封闭的盒形拉延件, 如图6所示, 此种压料面用料尺寸过大, 虽然成形也可能实现。第二种是沿着翻边沿做压料面, 将型面有落差处做出凸包, 如图7所示, 此种压料面尺寸较小, 但由于压料面上面局部存在凹坑, 在拉延过程中进料受阻, 成形工艺性差;第三种就是直接采用翻边沿作为压料面, 宽度方向走向随型面形状, 如图8所示, 此种方法剔除了两者的缺点, 并吸收了优点, 将制件两端头曲率延伸20mm, 再做水平压料面, 与延伸面相接, 在长度方向上两端各做终止面, 用以指定终止拉延面的位置。根据以上分析, 图8所示压料面结构符合零件压料要求。
3 小结
(1) 对于拉深深度不大的覆盖件, 宜采用平压料面, 可以降低拉深成形的难度, 减小模具设计难度, 节约模具设计成本。
(2) 对于拉延深度较大的覆盖件, 宜采用与产品型面曲率大致相同的起伏形式的压料面, 可降低拉延高度, 保证各部分塑性变形均匀。
(3) 对于质量要求不高的骨架类覆盖件, 若法兰过度处圆角半径满足成形条件, 可将作为零件本身的翻边作为压料面的一部分。
参考文献
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“面”覆盖 篇3
坡面流是水力学的重要研究分支之一,目前水力学研究的大多为河道水力学,或者是以水槽实验为基础的河道水力学,对于坡面流而言,由于坡面流水层浅,水力学特征参数不仅与水流有关,而且与下垫面情况关系紧密[1],且坡面流是坡面侵蚀的主要动力,它的流动边界条件较明渠水流要复杂许多,另外还受雨滴滴溅作用影响明显,因此与普通明渠水流相比,坡面流具有一些特殊性[2]。姚文艺等提出,坡面流水动力学特性主要取决于降雨强度和降雨历时、植被覆盖度和植被类型、坡面随机糙率、坡面坡度和长度以及边界稳定等问题[3]。
本文的目的是研究植被覆盖下的坡面流水力学特征,特别是阻力特征,并比较柔性植被和刚性植被对阻力影响的不同之处。因为坡面流水深往往比较小,而床面坡度一般都比较大,并且其流动特性较一般的明渠水流运动受边界条件的影响又相对敏感得多[4],所以坡面流阻力规律与一般的明渠水流阻力规律可能会有非常大的不同。如果植被的存在能使水流产生较大扰动,从而耗散较大的水流能量,增加水流阻力,那么会对控制流域非点源污染和水土流失措施的选择方面起到指导作用。
2 实验设计与方法
2.1 实验装置
本实验在四川大学水力学国家重点实验室的水槽中进行,水槽长6 m,宽0.5 m,水槽坡度分别可调整为5°,10°,15°。水流从水槽的顶部进入水槽,流量控制在0.1 ～3.0 L/s,使水流流态在层流到紊流间变化,每组实验测量6组不同的流量。
植被模拟:柔性植被用5 mm宽,80 mm高,1 mm厚的PVC塑料薄膜来模拟,横向间距为5 mm,塑料薄膜的底端靠坡面一端固定在坡面上,顶端则不被固定,可以随水流自由晃动;刚性植被需将塑料薄膜顶端固定在之前安装好的铁丝上,使其在坡面来水时不被冲倒。植被分布:塑料薄膜的纵向分布密度分别为14排/m、11排/m、7排/m,相应的植被覆盖度分别为50%、37.5%、25%。实验装置如图1。
2.2 实验原理
测量流速:采用染色剂测流速法,在距离水槽收缩出水口1 m处,滴入染色剂的同时计时,当染色水流的前锋到达收缩段时停止计时。同一个流量下测量8组相应流速。测量流量:在测流速的同时用水桶在水槽V型出口处接水,然后称重,从而计算相应流速的流量。
实验开始前,调节水槽坡度和流量使其稳定。用上面方法测得的流速为水流表面流速(Vb),即为测定长度除以时间,在固定的覆盖率、坡度、流量组合下, 重复测定8次,去掉最大值、最小值后取平均值。染色剂法测定的流速需根据流态进行修正,本研究采用的修订值分别为: 0. 67(层流) ,0. 7(过渡流),0.8(紊流)。
Darcy&Weisbach 阻力系数(f)为无量纲因子,而且可以应用到不同流态的水流,因此本研究采用f来衡量水流运动过程中受到的阻力。在本实验中,因为坡面薄层水流为宽浅水流,可用平均水深近似代替水力半径R。
式中:R为水力半径,m;θ为坡度,(°) ;V为水流平均速度,m/s;h为坡面平均水深,m ;Vb为水流表面流速,m/s;α为修正系数;g为重力加速度,m/s2;b为水槽宽,m;v为运动黏滞系数,m2/s;Q为流量,L/s。
本实验采用了3个坡度:5°,10°,15°;流量: 0.1～3 L/ s;3种覆盖率:25%,37.5%,50%。
3 实验结果与分析
3.1 坡面阻力系数和单宽流量的关系分析
(1)柔性植被覆盖。
曹颖、张光辉通过地表模拟覆盖率实验认为在同坡度同覆盖率组合下,不同流量下的阻力系数相差较小, 这说明流量对阻力系数的影响较小[5]。
图2、图3、图4给出了柔性植被覆盖的不同坡度下坡面阻力系数和单宽流量的关系,通过比较可以看到坡面阻力系数随单宽流量增大均变化不大。5°坡面在3种覆盖度下阻力系数主要集中在0～0.2;10°坡面阻力系数主要集中在0～0.1;15°坡面阻力系数主要集中在0.05～0.15。柔性植被覆盖下的坡面阻力系数和单宽流量的关系符合曹颖、张光辉的结论。
(2)刚性植被覆盖。
图2、图3、图4同时给出了刚性植被覆盖的不同坡度下坡面阻力系数和单宽流量的关系,观察可知它们呈现明显的正向幂函数关系,且刚性植被覆盖的坡面阻力系数在同等其他条件下要大于柔性植被覆盖的坡面阻力系数。单宽流量较小时,刚性植被覆盖的和柔性植被覆盖的坡面阻力系数相差不大。
3.2 坡面阻力系数和坡度的关系分析
(1)柔性植被覆盖。
张光辉在坡面薄层水流水槽实验中得到在不同坡度情况下随着坡度的增大,阻力系数也随着增大,这种趋势在小流量时更明显[6]。而在我们的实验中,坡面水槽上的PVC塑料薄膜模拟了柔性植被和刚性植被覆盖的情况,区别于张光辉实验中水槽底部的平滑塑料板,实验结果自然有所差异。
图5、图6、图7给出了柔性植被覆盖的不同坡度下坡面流阻力系数和坡面流量的变化关系,通过比较可以看出随着坡度的增大,坡面流阻力系数是减小的,并且随着坡面流量的增大这种减小的趋势更加明显。表1给出了不同坡度下柔性植被50%覆盖度时坡面流阻力系数f随坡面流量的变化关系。
(2)刚性植被覆盖。
图8、图9、图10给出了刚性植被覆盖的不同坡度下坡面流阻力系数和坡面流量的变化关系,通过观察可以发现它们之间的关系和柔性植被覆盖的坡面具有一致性,但在刚性植被覆盖的坡面上还有其他更显著的特征:10°坡面和15°坡面上的坡面流阻力系数曲线非常接近,这说明当坡度大于10°时,坡度对坡面流阻力系数的影响就比较小了,这点与曹颖、张光辉通过地表模拟覆盖率实验得到的同流量同覆盖率组合下不同坡度的阻力系数大小接近的结论相似[5]。
3.3 坡面阻力系数和雷诺数的关系分析
(1)柔性植被覆盖。
王文龙、雷阿林认为黄土丘陵区坡面薄层水流基本上处于过渡流和紊流的范畴,阻力系数是雷诺数的减函数,它随雷诺数的增大有减小的趋势,同时在不同坡度和雨强条件下,递减的速率亦有差异[7]。
图11、图12、图13给出了不同坡度不同植被覆盖度下坡面流阻力系数和雷诺数的双对数关系图,可以看出当坡面为柔性植被覆盖时,15°坡面的3种覆盖度和10°坡面25%覆盖度下阻力系数和雷诺数呈现负相关关系,符合王文龙、雷阿林的结论,并且覆盖度越小,负相关关系越显著。这说明大坡度小覆盖度下的坡面流阻力系数和雷诺数的关系与丘陵区坡面薄层水流更接近。
(2)刚性植被覆盖。
图11、图12、图13同时给出了刚性植被覆盖下坡面流阻力系数和雷诺数的双对数关系,可以看出由于刚性植被的覆盖改变了水流的物理流态,坡面流阻力系数和雷诺数不是负相关关系,相反呈现一定的正比关系,并且覆盖度越大,正相关关系越显著。
3.4 坡面阻力系数和植被覆盖度的关系分析
(1)柔性植被覆盖。
从图2、图3、图4中可以看出当坡面为柔性植被覆盖时,5°坡面和10°坡面下覆盖度对坡面流阻力系数影响不大,15°坡面下覆盖度越小,坡面流阻力系数和坡面流量的负相关关系越明显,即15°坡面相同的流量下,覆盖度越大坡面流阻力系数也越大。
张光辉在坡面薄层水流水槽实验中得到坡面流阻力系数总是随着坡面流量的增大呈幂函数形式减小的结论[6]。而在图2中可以从整体上看出只有当坡度为15°,柔性植被覆盖下且植被覆盖度为25%和37.5%的情况下坡面流阻力系数才随着单宽流量的增大而呈幂函数形式减小;当覆盖度为50%时坡面流阻力系数基本不随单宽流量的变化而变化,相关关系呈现一条平行于坐标轴的直线,实验结果见图5、图6、图7中15°趋势线。这一现象说明柔性植被覆盖的大坡度小覆盖率下的实验结果和张光辉的无植被覆盖的坡面薄层水流水槽实验结果相似。表2给出了15°柔性植被覆盖坡面不同覆盖度下坡面流阻力系数f随坡面流量的变化关系。
(2)刚性植被覆盖。
从图2、图3、图4中也可以看出同样的流量变化下当坡面为刚性植被覆盖时,坡面流阻力系数随着坡面植被覆盖度的增加而增加,但小流量时不同的植被覆盖度对坡面流阻力系数影响较小。
4 实验结论
本文采用变坡水槽, 在流量0.1～3.0 L/ s、坡度5°～ 15°、模拟植被覆盖度25%～ 50%时,对柔性植被和刚性植被覆盖下的坡面流阻力规律进行了深入探讨,有助于认识坡面流阻力特征与一般明渠水流阻力的差别。研究结果表明:柔性植被覆盖下的坡面流阻力系数随单宽流量变化不显著,但随着坡度的增大,阻力系数是减小的,大坡度小覆盖度下的坡面流阻力系数和雷诺数呈现负相关关系,同时植被覆盖度越大坡面流阻力系数也越大。而刚性植被覆盖下的坡面流阻力系数和单宽流量呈现良好的正向幂函数关系,同雷诺数、植被覆盖度也都有明显的正比关系,同坡度的变化关系和柔性植被覆盖相似,并且刚性植被覆盖下的阻力系数在同等其他条件下明显大于柔性植被覆盖下的阻力系数。
综上,为了减小坡面水力侵蚀、减小水流速度、增加坡面水流阻力系数,建议在控制非点源污染和减小坡面水土流失的措施中,尽量选择刚性植被来覆盖坡面,并提高植被的覆盖度,同时减小坡面的坡度,采用乔冠草结合的种植方式,这些措施将会起到明显的控制径流作用。
摘要：主要讨论植被覆盖下的坡面流水力学特征,特别是阻力特征,并比较柔性植被和刚性植被对阻力影响的不同之处,系统地研究了坡面流阻力系数与单宽流量、雷诺数、覆盖度、坡度的关系。研究结果表明:柔性植被覆盖下的坡面流阻力系数随单宽流量变化不显著,但随着坡度的增大,阻力系数是减小的,大坡度小覆盖度下的坡面流阻力系数和雷诺数呈现负相关关系,同时植被覆盖度越大坡面流阻力系数也越大。而刚性植被覆盖下的坡面流阻力系数和坡面单宽流量呈现良好的正向幂函数关系,同雷诺数、植被覆盖度也都有明显的正比关系,同坡度的变化关系和柔性植被覆盖相似,并且刚性植被覆盖下的阻力系数在同等其他条件下明显大于柔性植被覆盖下的阻力系数。
关键词：坡面流,柔性植被,刚性植被,阻力系数,覆盖度
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“面”覆盖 篇4
覆盖件模具是决定产品外形、质量、性能、安全的薄板覆盖件的制造工具和方法,将知识工程这一国际研究热点融入覆盖件模具的设计当中,已成为覆盖件模具开发的发展趋势。当前,我国汽车需求量急剧增长,在这一背景之下,我国的汽车工业必然会面临着快速的增长。同时,我国的CAD/CAM在快速的应用过程之中,也促进了我国的汽车制造技术的大幅提高。但是,在工艺设计方面,我国的水平依然比较低,这已经成为了制约我国汽车工业发展的一个的瓶颈。因此,通过运用先进的汽车制造思想以及信息技术来有效地提升我国的汽车覆盖件的工艺设计水平,对于我国的汽车工业的快速发展具有非常重要的现实意义,这也要求我们必须不断地提升汽车覆盖件的模具设计核心技术,进而推动我国整个模具工业的发展以及我国汽车工业的进步。
1 知识工程的定义和关键技术
1.1 知识工程的定义
任何问题的解决都需要一定的知识或者经验作为基础,而知识工程的核心问题就在于如何获取经验和知识,并且将其表达出来。通过决策、分析、设计、规划以及实施,使得相关的问题,能够在现有的条件之下得到解决。其主要的研究对象是如何利用计算机信息技术来获取需要的知识和经验,并且通过计算机信息技术对相应的知识进行组织分析,确保建立的知识库的质量,并且在此基础上运用相应的知识来对实际的问题进行分析和处理,以期能够顺利的解决实际问题。知识工程相较于以数据为主的信息处理其处理的对象时只是,因此涉及到大的问题也非常的宽泛,同时也更为复杂[2]。
1.2 知识工程的关键技术
科学技术的迅速发展及计算机应用领域的日益广泛,使得计算机已经从传统的数据处理转变为知识处理,数值处理转变为非数值处理。在数据库技术人工智能的有效结合和相互促进下,演绎数据库、专家数据链、知识数据库方面的研究成果显著,这些都为知识驱动的工程应用奠定了坚实的基础。归结起来,知识工程的关键技术包括:知识获取、知识建模、知识推理和知识管理[3]。
2 基于知识驱动的覆盖件模具型面设计流程
如图1所示,为基于知识驱动的覆盖面模具型面设计流程模型。在模具型面的设计过程当中,采用面向对象的框架结构来对工艺知识进行描述,包括冲压方向类、截面线类等,且每一类都具有一组知识参数和设计方法。
实施对冲压件的预处理,工艺方案设计结果为系统初始输入,对导入UG后的产品零件,确定其拉伸工序相关内容。为便于对工艺的设计补充,对初始模型中的缺角、边界缺口和孔等部位进行填充处理,形成光滑的孤独,以保证曲面的连续性。
实施对冲压方向的设计。应用交互式或自动化方式来对冲压方向加以确定,以便利后续对工艺补充面和压料面的设计。应用三维优化算法来对冲压方法进行判断,实现自动化的冲压方向。
实施对压料面的设计。以冲压件模型的轮廓和边界信息及冲压方向为依据,转复杂零件形状为截面线,截面线是零件走向的代表,用以满足压料面的设计准则。
实施对凹模口的设计。在冲压方向制约下,以预处理制件信息为依据,控制零件边界线在一个可控距离,并按照一定规则将偏置曲线整合成光滑的一条曲线,通过压料面曲面投影,来得到凹模口的轮廓线。
实施对工艺补充面截面线的设计。以匹配的工艺补充面截面线类型、凹模口线、压面料、零件主体曲面模型为依据,生成约束于凹模口线下的工艺补充截面线。
实施对工艺补充面的设计。将合理的曲线构造方法匹配于截面线信息,应用变量化、参数化技术,由相应的截面线对象驱动和知识,来形成工艺补充面的型面[4]。
实施对拉伸筋的布置设计。以拉伸凹模口的拉伸件结构和轮廓特点,来对拉伸筋的位置、类型和几何参数进行确定。
实施对毛坯修边线设计。将一步法有限元程序集成与UG环境中,便可准确高效地确定毛坯的修边线位置和形状。
3 压料面参数化设计研究
3.1 压料面的定义
压料面是覆盖件工艺补充面的组成部分,即凹模圆角半径外的那部分毛坯。
3.2 压料面的造型选择
依据创建顺序的差异,压料面造型包括三种形式:第一种,工艺补充部分、压料面依次生成;第二种,通过截面特征同工艺部分一同创造;第三种,压料面、工艺补充部分依次生成。实践表明,前两种方式在保证压料面平滑简单方面很难做到。故选用第三种方式。此时,一般由零件边界、零件截面、直线来生成压料面外轮廓曲线。本文应用第三种方式来对压料面参数设计进行系统研究。
3.3 压料面参数化的知识表达
压料面外轮廓线参数槽包括:对象的基准点、对象的参数、对象的类型等,规则槽包含了各种外轮廓线的设计规则,关系槽主要为线和零件的连接。归结压料面参数如下:对象单元包括组成压料面的线和基准点;参数槽包括类型(用户自定义曲面、单曲面、双曲面、平面)、范围(拉延极限值、拉延主特征尺寸)、基准点;关系槽包括面与零件(近似、平行)、面与凹模口线(内边界)、面与拉延筋;规则槽包括规则一(光滑平顺、形状简单)、规则二(拉延深度均匀)、规则三(极限值大于拉延深度)、规则四(凹模口线内,凹模顶部表面长度大于压料面长度)。归结压料面外轮廓线参数如下:对象单元为基准点;参数槽包括类型(曲线、直线)、参数(控制点、类型)、基准点;关系槽为零件与线(近似、平行);规则槽包括规则一(线曲率变化不大,且不能过小)、规则二(与线垂直的零件截面小于极限值,且拉延深度相差不大)、规则三(零件对应截面线长度大于线长度)。
3.4 压料面设计的实现
确定压料面外轮廓线是设计实现的首要工作,获取零件信息是创建压料面的关键,以零件的外边界线或截面线为依据确定其外沦陷,进而依据系统构造方法来对其完成其曲面的构造。压料面参数化设计的实现流程如下:第一,依据压料面设计知识规则以及具体汽车覆盖件的零件特点,来对压料面的类型进行确定;第二,根据用户交互输入,从汽车覆盖件的零件之上提出相对比较合适的截面线,以完成外轮廓线的初始构造;第三,根据用户实际输入的参数来对压料面的外轮廓线进行修改、优化;第四,将优化生成的汽车覆盖件零件外轮廓线作为依据,并且生成曲面;第五,对生成的曲面实施有限元分析,并且依据分析的结果进行改进;第六,依据汽车覆盖件的设计规则、生成曲面以及具体的零件信息来生成凹模口线;第七,对曲面实施剪切,然后据此得出压料面。
4 工艺补充面参数化设计研究
工艺补充面的创建在实际的应用过程之中,大多为手动方式,通过运用CAD造型的方法对零件的边缘曲面进行关键部分的而为截面线优化。这种手动形式完全依赖于设计人员经验,加之复杂的造型过程,很难保障设计精度,且对于设计的修改难度极大。本文应用运用工艺补充面引导线和截面线,来完成对压料面的分段创建,因截面线的参数化定义,使得表达式同截面线相关联,使得所在修改工艺补充面时十分简单,流畅了覆盖件冲压工艺设计,有效提升了设计的整体效率。
1)实施对工艺补充面截面线的设计
模板法可以实现对截面曲线全参数化特征的创建,在设计模具型面过程中,应用这种全参数化的界面曲线,便可促进设计和修改效率的大大提升。在实施设计修改时,只需要对其截面线参数进行修改,便可自动完成截面线的更新,进而驱动引导线的更新,从而更新工艺补充面的特征,实现对型面设计的修改。依据模板法来实现工艺补充面截面线创建的设计思想是:以用户输入截面线起点为依据,对起点所在边界条件进行计算,得出其坐标系,通过运用截面线的控制线以及坐标系能够得出截面线的终点,然后运用上述的个点来对截面线的末班进行约束处理,得到覆盖件所需的截面线。在系统之中,可以对典型的覆盖件截面线进行定义,将每一种典型都固定一个特征,在进行修改的时候,就能够运用参数化的截面线坐标更为便利的进行控制。
2)实施对工艺补充面的设计
因网格方法构建的曲面精度高,且可对边界连续性进行控制,故本文采用这一方法来生成工艺补充面。以保证不同工艺补充面间的连续性。在实际设计应用当中,来对零件周边截面线的分布密度进行控制[6],以保障曲面的设计质量。在实施曲面构建时,首先将截面线关键点炼成一条一条的引导线,用引导线和控制线来共同完成工艺补充面曲面网格的组建,从而生成工艺补充面。
5 结束语
模具型面设计是冲压工艺设计的关键环节,通过本文对基于知识驱动的覆盖件模具型面参数化设计的研究得出以下成果:分析了现代制造环境下的覆盖件模具设计过程,阐述了基于知识驱动的模具型面设计的理论依据和组织方法;与有限元分析软件相结合,分析了压料面的生成,并依据分析结果完成设计优化;实现了利用零件本体和压料面来生成工艺补充面截面线的方法;实现了对压料面、工艺截面线、工艺补充面的一体化设计。虽然本文研究取得了一定的成果,但其仍需在日后实践中不断完善和扩充设计功能,以进一步提升系统的稳定性、实用性和通用性。
参考文献
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