基于CATIA汽车冲压件拉伸模凸凹模曲面设计

CEPC中国昆山网址WWWSTLJTCORN基于CATIA汽车冲压件拉伸模凸凹模曲面设计杨磊，王中伟奇瑞汽车股份有限公司安徽芜湖241006【摘要】介绍了基于CATIA创成式外形设计模块在汽车冲压拉伸模凸凹模曲面设计中的应用，并以行李箱外板为例，阐述该软件实际操作主要步骤和方法。关键词CATIA软件；拉伸模；冲压；凸凹模曲面中图分类号TP3917；TG3852文献标识码B文章编号20110936352SURFACEDESIGNOFAUTOMOTIVESTAMPINGDRAWINGDIEBASEDONTHECATIA【ABSTRACTTHISPAPERINTRODUCEDTHECATIAGSDINTHEDESIGNOFAUTOMOTIVESTAMPINGDRAWINGDIESURFACEAPPLICATION，ANDWITHPNLTRUNKLIDOTRFOREXAMPLE，EXPOUNDSTHEMAINSTEPSOFTHEACTUALOPERATIONOFTHESOFTWAREANDMETHODKEYWORDSCATIASOFTWARE；DRAWINGDIE；STAMPING；DIESURFACEL引言传统凸凹模曲面设计，模具厂考虑NC加工方便，都采用UG软件设计该曲面。而鉴于CATIA所有的点、线和平面都是参数相关联的，其在特征建模上的参数化关联比UG要强很多，生成的曲面都是高度相关性的，易于修改。其次，由于CATIA的曲面功能比UG丰富，已作为汽车行业的主流软件，汽车冲压件数据多为CATIA格式，若用UG设计凸凹模曲面需要将数据转化成IGS格式，还要重新设置图层。对于外覆盖件，由于A面有曲线和曲面拼接误差要求见表1，而转化JGS的数据会破坏这一要求，对A面质量造成影响。由于设计曲面需要经过多次验证调试修改，而CATIA参数化和曲面建模功能可方便反复修改和创建各种复杂型面，节省修改时间，提高设计效率。表1曲线和曲面拼接误差控制表GOGLG2曲线O0O2001。007。曲面0003005。01。2CATIA创成式外形设计CATIAV5的创成式外形设计GSD模块为用户提供了一系列应用广泛、功能强大、使用方便的工具集，以建立和修改用于复杂外形设计所需的各种曲面。同时，创成式外形设计方法采用了基于特征的设计方法和全相关技术，在设计过程中能有效地捕捉设计者的设计意图，因此极大地提高了设计者的质量与效率，并为后续设计更改提供了强有力的技术支持。本文充分利用图1所示功能，通过具体的阐述操作步骤以简化、优化人工设计操作，使汽车三维凸凹线框造型图标WIREFRAME曲面造型图标SURFACES几何操作图标OPERATIONS阁草绘模式图标SKETCH分析图标ANMYSIS车身模块图标BIWTEMPLATES图1CATIAGSD主要命令栏图模具制造2011年第11期STL淮安仕泰隆国际工业博览城全球招商热线051786299999网址WWWSTLEPCOM模曲面设计过程更加便捷、高效、实用。3拉伸模凸凹模曲面设计拉伸模凸凹模曲面制造需要考虑产品的工艺性、材料利用率及其成形性等很多因素，为了提高凸凹模曲面制造质量和成功率，需要前期经过工艺可行性分析、工法制造、CAE分析后才能确定凸凹模曲面的造型。现假定以下步骤已通过CAEAUTOFORM或DYNAFORM等得到了最基本的曲面形状、冲压中心和方向、虚拟拉伸筋大小等分析结果，由于CAE分析生成的曲面不可加工，因此需要借助CATIA模拟分析数据，将CAE软件生成曲面转化为可加工凸凹模曲面。31冲压方向调整冲压方向是确定拉伸件的第一要素，主要考虑到保证凸模顺利进入凹模；开始拉伸时凸模与毛坯接触面积尽量大，且接触面尽量位于冲模中心；压料面各进料阻力应均匀。在通过CAE分析得到冲压中心和方向后，在CATIA中，首先通过点POINT、线LINE功能创建冲压中心点和方向中心点和旋转角度需圆整。通过AXISSYSTEM创建冲压坐标系默认一Z轴为冲压方向；再由AXISTOAXIS将件由整车坐标转移到冲压坐标中去。图2冲压方向调整操作图32产品前处理为了满足拉伸件工艺性要求，且能保证拉伸过程中不起皱、不开裂等质量要求，需要对冲压件数据进行处理。首先将整体面分解DISASSEMBLE成若干面，然后将包边面以及需要通过后序翻边整形的面删除或隐藏；最后就是修补产品面。如修改产品圆角、创建回弹补偿面、对内部规则孑L进行填充FIL1，对大的异型孔要通过延伸EXTRAPOLATE、修剪SPLIT、填充FIL1等命令组合进行填补等。处理完毕后，将面合并JOIN，可检查面是否连续和光顺，并通过BOUNDARY获取产品边界，以为后序修剪提供边界线。由于行李箱外板是对称件，前处理主要是填内部孑L，可将其分成一半进行处理，结果如图3、图4所示。图3产品前处理结果图图4边界延伸结果图33边界延伸为了保证产品边界的连续性，需要将边界面沿原面曲率进行延伸。具体操作先恢复原面UNTRIM，然后通过延伸EXTRAPOLATE、桥接BLEND、修剪SPLIT、倒角FILLET等命令将产品沿边界扩展。扩展后面也要满足曲率和工艺要求，如修边线翻边线要按工艺要求能展开到延伸面上。34压边圈绘制为了保证各方向拉伸深度均匀，压边圈一般与产品随形；但为了加工方便，压边圈衄率尽量小，变化少。为了满足工艺要求，需要通过建立特征线来创建压料面。首先在SKETCH里，通过草绘截面线来创建压边圈的特征线，然后通过拉伸EXTRUDE和桥接BLEND，将面连在一起，合并JOIN成压边圈。35拉伸墙绘制通过CAE获取拉伸的初始分模线PO线，参考其在SKETCH里草绘PO线，然后投影R0IECTION到压边圈上，并对PO线进行光；L,CURVESMOOTH。最后根据不同拉伸墙角度分段扫描SWEEP，拉伸高度要求拉伸墙与压边圈与产品面相交，以便后面操作可修剪。最后通过倒角FILLET或桥接BLEND将各段拉伸墙连2模具制造2011年第11期CEPC中国昆山网址WWWSTLJTCORN接在一起。压边圈与拉伸墙操作结果如图5所示。图5压边圈与拉伸墙操作结果图36创建过渡补充面为满足工艺要求，保证冲压件质量，在拉伸墙与产品延伸面之间有时需创建一些复杂的工艺补充面。如“余肉”、变角度、凸凹槽等特殊造型可以减小起皱或开裂，增加制件刚性。这些造型都可在指定面上PLANE通过草绘SKETCH出特殊的截面线，通过沿PO线扫描SWEEP或沿某一方向拉伸EXTRUDE生成过渡面，并与拉伸墙和产品延伸面相交。37剪切倒角将上述创建好的面单独合并后，需要先进行相互修剪，去除多余延长面，才能进行倒圆角操作。考虑不同拉伸深度，凸模和凹模圆角也不一致，在CATIA中通过可变半径圆角VARIABLERADIUSFILLET能对修剪TRIM好的交线一次性倒角。创建过渡补充面与剪切倒角操作结果如图6所示。网6创建过渡补充面与剪切倒角操作结果图38拉伸筋制作拉伸筋的位置、形状和长短是根据拉伸件形状特点、变形特点和拉伸伸度等因素确定的。通过CAE分析确定虚拟拉伸筋数量和结构参数后，就可以在压边圈上布置实际拉伸筋了。通过偏移PARALLELCHIVE将PO线在压料面上平移2025MM得到拉伸筋中心线，通过SPLIT将不同高度的中心线打断为几部分；然后通过3DCURVEOFFSET将其偏移不同高度；再由CONNECTCURVE将中心线连接起来；最后通过扫描SWEEP得到柱状面，再进行修剪TRIM和倒角EDGEFILLET完成拉伸筋。拉伸筋和倒底标记创建结果如图7所示。图7拉伸筋和倒底标记创建结果图39仓0建至0底标记和CH孔通过BIWTEMPLATES下DIABLO命令创建“阴阳台”，然后由DGEFILLET进行倒圆角，最后HOLECURVE命令创建孑L线即可在指定位置创建到底标记和CHFL。31O对整体凸凹模曲面曲率分析为了提高凸凹模曲面加工质量，需要对凸凹模曲面曲率进行检查，尤其是外覆盖件，防止因曲面不规则导致的冲压变形，或局部应力集中对模具造成损伤。CATIA提供了各种曲率检查工具，可方便对局部或整体面进行检查，对曲率突变或不合理之处可进行修改。311整理目录树为便于审查、归档，需要将凸凹模曲面上相关信息分类放置到目录树中，以便更直观的显示和操作。其次，因产品设变或调试引起的凸凹模曲面修改都可在CATIA中，通过在目录树上修改属性PROPERTIES标识或直接进行注释ANNOTATIONS来说明。对汽车冲压件都可经过以上步骤来完成拉伸凸凹模曲面的创建。完成后还需再通过CAE分析软件对该曲面进行模拟分析，对有问题之处需对工艺补充面进一步修改优化，以得到最好的分析结果。虽然CATIA曲面功能强大，但在操作过程中需将其一些功能组合起来灵活应用才能完成每个环节，而且各环节息息相关，每个环节完成后都要认真检查才能进入下一环节操作。CATIA曲面目录树如图8所示。模具制造2011年第11期3STL淮安仕泰隆国际工业博览城全球招商热线051786299999网址WWWSTLEPCOMJSTAMPNV26新增功能介绍李彦波，刘红武广州中国科学院工业技术研究院，广州，511458【摘要】详细论述了JSTAMPNV26版新增功能及其应用方法。关键词JSTAMPNV；26版新增功能；应用方法中图分类号TP3917文献标识码B文章编号20111021386INTR0DUCTI0NOFJSTAMPNV26VERSIONNEWFEATURES【ABSTRACT】INTHISPAPER，NEWFEATURESANDITSAPPLICATIONMETHODSINJSTAMPNVVERSION26WASINTRODUCEDINDETAILKEYWORDSJSTAMPNV；NEWFEATURESINV26；APPLICATIONMETHODSL引言2011年9月份，JSOL公司以加速软件的计算为开发点，发布了JSTAMPNV26版本。更新的功能更易于使用者设定快速计算，同时也补充了许多用户要求的功能和更新。JSTAMPNV26版本更新的内容主要包括分析参数设定；自适应网格；回弹分析的约束条件设定；板材的平行移动和旋转移动；翻边操作中模具的自动定位；自动预测切裁线；回弹补偿功能；部分分析；壳单元分析中考虑敦实；材料模型；加速前后处理的部分操作。以下将详细概述JSTAMPNV26版本中上述新增的功能及其使用方法。2新增功能详述21分析参数设定通过新增48个项目模板、分析参数可自动设定及默认分析参数的改进来帮助用户十分便捷地设定成形分析参数。当追加一个新的工序时，用户仅需在追加工序】对话框中选择一种32序类型拉伸翻边成形回弹1和一个分析参数设定的精度等级快速标准精确，即已完成该工序的全部工艺参数和成形条件的设定。如图1所示。当使用LSDYNA作为回弹分析的求解器时，可选择具有更好收敛性的参数设定，如图2所示。22自适应网格RPT【严曲筒A乜乜I趣工艺赴杰面PRESSLINE冲压方向F卜机床中心IL影产品中心_分模线POLINE卜拉延筋中心线HOLE卜GBMHOLE到底标I己_气项杆坯料线卜扔始坯料线ILG最终坯科线L送科方向图8CATIA曲面目录树图4结论通过CATIA创成式外形设计在凸凹模曲面设计中的运用，对比传统UG曲面设计，其快捷简便的操作方法可减少曲面设计周期，其参数化功能可方便用