Audi车门冲压模具快速制造.doc

西安交通大学博士学位论文6 3D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NUMISHEET99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。6.1 1:5Audi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。CAD模型金属喷涂模具冲压样件冲压样件金属喷涂模具冲压样件修正模型金属喷涂模具冲压样件图6.1 1:5Audi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6.2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。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6.4 Audi车门模具实体CAD模型图6.3 Audi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。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，工艺补充面三角面片数为Na=12346个，节点数2191个；压图6.5 Audi车门模具STL三角面片模型(a)凸模主型面(b)工艺补充面(c)压边面边面三角面片数为Nh=4510个，节点数2246个。（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、降低成本，我们分别只制作凸模主型面、凸模工艺补充面和压边圈的RP原型。凸模主型面部分和凸模工艺补充面部分的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，又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原型上另外制作了新的拉延筋。(b)装配结果拉延筋图6.6 Audi车门模具光固化树脂原型定位孔定位台压边面工艺补充面主型面(a)凸模、压边圈将STL模型数据传入LPS-600A激光快速成型机进行切层（切层厚度0.1mm）、加支撑等操作。制作完成的RP原型见图6.6，经简单抛光打磨后，表面光洁度达到Ra0.8Ra1.6。制作过程耗时30小时。（3）翻制石膏模型由于RP原型的主型面和过渡面是按凸模型面制作的，凸模和压边圈的石膏型可以用图6.6(a)中的RP原型直接翻制获得。翻制得到的石膏型见图6.7。图6.7 凸模、压边圈石膏反型压边圈凸模凹模型面与凸模型面相差一个板料厚度，要得到凹模石膏型则必须对图6.6(b)中装配好的RP原型进行适当的工艺处理，使其增加一个板料厚度才能用来翻制凹模石膏型。工程中的一般做法是在原型表面贴覆铅皮或蜡片来控制凸凹模间隙。本文采用精密轧制的铅皮实现间隙控制，板料厚度t=0.63mm，铅皮厚度在此基础上放大10%，故铅皮厚度取为T=0.70.01mm。用橡皮榔头和塑料棒仔细地将铅皮贴覆在RP原型表面，赶尽铅皮与原型表面之间的空气，将铅皮边缘用胶带封死，然后浇注石膏。图6.8 凹模石膏正型和反型(b)凹模石膏反型(a) 凹模石膏正型由于RP原型是凹模的反型，要得到其石膏反型必须进行两次浇注。首先浇注凹模石膏正型（如图6.8 a），然后用此正型再浇注凹模石膏反型（如图6.8 b）。（4）金属电弧喷涂、模具装配及样件试冲压采用前面3.4节的金属喷涂及环氧树脂加固工艺，制造出Zn-(Al-Cu)伪合金模芯，加装模板后得到实际使用的模具如图6.9所示。试冲压在XP2CEF-100型双动冲压试验机上进行，其主缸压力100吨，压边缸压力20吨。冲压样件见图6.10，坯料为厚度0.63mm的08Al低碳钢板。图6.9 装配好的金属电弧喷涂模具凸模凹模压边圈6.2.2 模具制造误差及冲压件回弹误差分析a 模具及样件型面激光扫描测量及数据处理（1）几点说明图6.10 切掉压边面前后冲压样件形状1）为了获得零件的实际回弹情况，将所有样件的压边面全部用线切割方法予以切除。切边后的样件形状见图6.10，其边界曲线基本与凸模边界曲线相一致。2）车门冲压属于浅拉延成形，在成形过程中板料基本上是包在凸模上的，另外CAD模型是按凸模型面给出的，所以以后的测量及误差评价均对凸模型面进行，冲压样件的测量和评价以内表面为准。3）冲压件测量时，将其按冲压姿态用双面胶带固定在凹模表面，这样冲压样件与模具型面基本对准。（2）数据测量及预处理采用智泰公司LSH300扫描测量仪获取冲压样件表面三维数据。LSH300在200mm测量范围内的测量精度，m =0.05mm。以0.5mm光刀扫描间隔对冲压件进行扫描测量，光刀内测点间隔基本上在0.10.3mm左右，这属于很高的测量密度。凸模表面原始测量数据为14.75万左右，3个冲压样件表面原始测量数据均在15万左右。采用4.1.1节扫描测量数据减缩算法对原始测量数据进行处理（弦高h=0.01mm，跨度L=0.5mm），减缩后的数据量在4.2万左右。（3）获取主型面测量数据图6.11 STL三角面片基准曲面主型面工艺补充面由于工艺补充面在翻边前要被切除，其精度要求较低，所以以后的误差分析以及模具修正只针对主型面进行。然而，凸模和冲压件表面没有明显的主型面标记，在凸模、冲压件型面的扫描测量数据中不能直接分辨出主型面数据和工艺过渡面数据。为此通过与CAD模型对准的办法将主型面测量数据从测量数据集中单独分离出来。如图6.11，首先将凸模CAD模型（不包括压边面）三角面片化，然后采用前面4.2节介绍的最小二乘贴合方法进行曲面对准。称此三角面片曲面为基准曲面SSTL，其三角面片数共13869个，节点数7377个，主型面部分三角剖分弦高约束条件h=0.02mm，工艺补充面部分h=0.05mm。采用4.2节的最小二乘贴合方法使所有测量数据与基准曲面SSTL对准，然后按基准曲面SSTL的主型面部分（记为SSTL_M）边界对测量数据进行裁剪，只保留主型面部分。裁剪以后，得到主型面部分测量数据点，数据量为32780左右。b 模具制造误差和冲压件离散性误差分析（1）模具制造误差从STL三角面片模型到RP原型，再到石膏模型，最后得到金属喷涂模具，其中的每一步都会产生误差。在3.6节中对每一步误差产生的原因及误差大小进行过一般性分析，基本反映了其中的内在规律。考虑到计算的复杂性，这里不再对每一步的误差进行分析，而只关心模具的最终误差。前面4.2节中基于距离的回弹误差计算和表示方法同样适用于模具型面的误差分析。将凸模主型面测量数据与基准主型面SSTL_M比较，得到模具制造误差分布如图6.12所示。误差分布特征值见表6.1。图6.12 凸模制造误差分布曲线误差(mm)误差频率 (个)(a)误差累积分布(100%)误差(mm)(b) 表6.1 凸模制造误差分布特征值双向平均误差(mm)均方差(mm)绝对值平均误差(mm)误差分布(mm)90%99%100%-0.0190.0700.0580.120.180.23（2）冲压件离散性误差由于板料成形过程的复杂性，同一副模具在相同工艺条件下的冲压样件并不完全相同。任取两个样件的测量数据，将其中一个样件的数据三角面片化，然后采用4.2节回弹误差计算方法得到两冲压件之间的离散误差如图6.13所示。误差分布特征值见表6.2。误差(mm)误差频率 (个)(a)误差累积分布(100%)误差(mm)(b)图6.13 冲压件离散性误差分布曲线 表6.2 冲压件离散性误差分布特征值双向平均误差(mm)均方差(mm)绝对值平均误差(mm)误差分布(mm)90%99%100%-0.0020.0400.0300.060.130.16c冲压件回弹误差分析从不同的分析角度看，回弹误差有两方面的含义，从回弹误差补偿目标来看，回弹误差是指实际冲压件与零件CAD设计之间的形状差异，本文称之为目标回弹误差；从冲压过程来看，回弹误差是指实际冲压件与模具型面之间的形状差异，本文称之为冲压回弹误差。下面分别对其进行计算。（1）冲压回弹误差误差(mm)误差频率 (个)(a)误差累积分布(100%)误差(mm)(b)图6.14 样件冲压回弹误差分布曲线将模具主型面测量数据三角面片化，然后采用4.2节回弹评价方法计算得到冲压件回弹误差分布如图6.14所示。误差分布特征值见表6.3。 表6.3 样件冲压回弹误差分布特征值双向平均误差(mm)均方差(mm)绝对值平均误差(mm)误差分布(mm)90%99%100%-0.0060.1270.1030.200.320.38从误差分布数值上看，回弹误差只有模具制造误差的1.8倍和冲压件离散误差的2.5倍左右，其实它们的误差分布有本质的区别。以每一点上的误差值为纵坐标，以该点的(x,y)为水平坐标，将误差值以3D形式显示出来，就可以看到回弹误差与模具制造误差以及冲压件离散误差的区别。图6.15是凸模制造误差的3D表示图，为了显示清楚，图中误差轴的比例放大了30倍。图6.16是样件冲压回弹误差的3D表示图，其误差轴的比例同样放大30倍。从误差3D分布图中可以看出，冲压件离散误差在整个型面上的分布基本上是随机的，而回弹误差的分布则有明显的系统性。事实上，由于曲面对准采0.6-0.30.3 0误差(mm)x(mm)y(mm)图6.16 样件离冲压回弹误差的3D表示图0.4-0.20.2 0误差(mm)x(mm)y(mm)图6.15 样件离散性误差的3D表示图用的是最小二乘贴合方法，回弹误差的某些系统性质有可能被掩盖。图6.17是一个简单说明，(a)图中实线表示冲压件某一截面回弹前的形状，虚线表示其回弹后的形状；在最小二乘贴合时，回弹前后的截面线可能出现(b)图所示xzxz(a)(b)图6.17 最小二乘贴合对回弹误差计算值的影响的相对关系，回弹的实际影响被掩盖掉一部分。（2）目标回弹误差0.6-0.30.3 0误差(mm)x(mm)y(mm)图6.19 样件目标回弹误差的3D表示图误差(mm)误差频率 (个)(a)误差累积分布(100%)误差(mm)(b)图6.18 样件目标回弹误差分布曲线-0.4-0.200.20.4050010001500200000.10.20.30.400.20.40.60.81目标回弹误差是指实际冲压件与零件CAD设计之间的形状差异。Audi车门模具CAD主型面与其零件CAD设计是一致的，所以通过比较冲压样件与模具CAD主型面之间的差异即得到其目标回弹误差。在实际计算时，采用4.2节的回弹评价方法，计算冲压样件测量数据点到图6.5(a)中凸模主型面三角面片曲面的距离，得到目标回弹误差分布如图6.18所示。表6.4是目标回弹误差分布的特征值。图6.19是目标回弹误差的3D表示形式，可以看出目标回弹误差的分布特点与冲压回弹基本上是一致的，只是误差值更大一些。 表6.4 样件目标回弹误差分布特征值双向平均误差(mm)均方差(mm)绝对值平均误差(mm)误差分布(mm)90%99%100%0.0020.1350.1050.220.350.426.3 由冲压样件制造金属喷涂模具过程图6.20 第二副模具制造工艺过程及相关技术手段凸模金属喷涂、环氧树脂浇注由第一副模具的冲压件翻制新的凸模石膏型MS-400金属喷涂机凹模金属喷涂、环氧树脂浇注凸模及冲压件扫描测量模具误差/回弹误差分析翻制凹模石膏正型反型模具装配样件试冲压凸模、压边圈装配前面6.2实现了实验迭代法模具制造的第一个循环，即由CAD模型出发制造金属喷涂模具，本节将实现实验迭代法模具制造的第二个循环，即由第一副模具冲压的样件来制造第二副模具。之所以采用第一副模具的样件来制造第二副模具，其主要目的是保证两副模具之间的形状变化不太大，而又包含有样件的回弹变形量。图6.20给出了第二副模具制造的详细工艺和技术流程。6.3.1 模具制造工艺实现过程第二副模具制造过程与第一副模具制造过程有所不同，其工艺过程如下：1）用第一副模具冲压出的样件直接翻制凸模石膏型，省去了RP原型制作过程。2）由凸模石膏型制造金属喷涂凸模。工艺流程如图6.21所示，其中(a)样件，(b)凸模石膏正型，(c)凸模石膏反型，(d)金属喷涂凸模。3）将制造好的金属喷涂凸模与第一副模具的压边圈在模架上装配好，并将二者的相对位置固定在合模状态，然后铺上铅皮翻制凹模石膏型。图6.21 第二副模具凸模制造过程示意图(a)(c)(d)(b)4）由凹模石膏型制造凹模金属喷涂模具的工艺过程与第一副模具完全相同，这里不再赘述。6.3.2 冲压件离散性误差和冲压回弹误差第二副模具制造好后，在与第一副模具样件冲压相同的工艺条件下，用第二副模具冲压新的样件。采用与6.2.2节相同的测量和分析方法，得到第二副模具冲压件离散性误差和冲压回弹误差分别如图6.22和图6.23所示。表6.5、表6.6是相应的误差特征值。-0.15-0.1-0.0500.050.10.15010002000300000.050.10.1500.20.40.60.81图6.22 冲压件离散性误差分布曲线误差(mm)误差频率 (个)(a)误差累积分布(100%)误差(mm)(b)比较表6.2、6.3和表6.5、6.6可以看出，第一、二副模具冲压件的冲压离散性误差和冲压回弹误差基本相同，说明冲压工艺过程是稳定的。 表6.5 样件离散性误差分布特征值双向平均误差(mm)均方差(mm)绝对值平均误差(mm)误差分布(mm)90%99%100%误差(mm)误差频率 (个)误差累积分布(100%)误差(mm)(a)-0.3-0.2-0.100.10.20.3050010001500图6.23 样件冲压回弹误差分布曲线(b)0.10.20.300.20.40.60.810.0050.0400.0310.060.120.15 表6.6 样件冲压回弹误差分布特征值双向平均误差(mm)均方差(mm)绝对值平均误差(mm)误差分布(mm)90%99%100%-0.0010.1390.1120.230.320.386.4 模具修正及回弹控制效果分析通过前两副模具试制和试冲压，在目标模具附近已经找到了两个“冲压状态点”，通过这两个“冲压状态点”，应用第二章提出的频域模具修正算法即可得到针对回弹误差补偿的修正模具形状。修正模具的制造工艺和技术流程如图6.24所示。与第一副模具制造过程的最大不同点在于模具型面数据的来源不同，前者来源于设计数据，这里是通过模具修正算法得到的。由模具修正数据制造RP原型，以后的模具制造过程与第一副模具完全相同，所以对这一部分流程图进行了简化处理。在以上模具制造流程中，最重要步骤是应用频域模具修正算法获曲修正模具型面数据。6.4.1 修正模具主型面计算设第1副模具及冲压件型面测量数据为D1、P1；第2副模具和冲压件的测量数据为D2、P2；这样就得到了两个相近的冲压状态点，(D 1, P 1)、(D 2, P 2)。冲压件的目标形状由CAD设计给出，设为P*，相应的模具形状设为D*，则(D *, P *)构成目标状态点，其中P*为已知量。在前2副模具制造时，D1是按P *制造的，D2是按P1制造的，所以保证了3个冲压状态点(D1, P1)、(D2, P2)、(D *, P *)是邻近的。根据第2章提出模具频域修正算法，能够从3个冲压状态点中求出未知量D*，即模具目标形状。第一副模具及冲压件主型面测量数据第一副模具及冲压件主型面测量数据图6.24 目标模具制造工艺过程及相关技术手段目标模具主型面数据模具频域修正算法由目标模具主型面数据生成STL模型目标模具凸模主型面RP原型制造LPS-600A快速成型机翻制石膏型凸、凹模金属喷涂MS-400金属喷涂机凸模及冲压件扫描测量模具误差/回弹误差分析模具装配及试冲压由于Audi车门型面属于不规则边界自由曲面，其激光扫描测量数据是稠密散乱数据，不能直接进行FFT变换，所以在应用频域模具修正算法以前需要对测量数据进行必要的处理，主要是数据规则化。a 测量数据规则化需要进行数据规则化的曲面共有5个，即D1、P1、D2、P2和P*，其中前4个是密集散乱离散数据点集，而P*是IGES模型。为了统一计算过程，先采用截面法将P*离散化，生成基本均布的离散数据点集，为方便起见，仍以P*表示其离散化点集。截面方向与其它曲面的扫描测量方向相同，截面间距同扫描间距d=0.5mm，截面线内点距t=0.5mm，这样P*离散化以后的数据量与其它4个曲面的离散数据量基本相等，为32780个。为了在精度和计算效率间取得平衡，这里采用适当密度的规则化网格，采样点数K=mn=12864=8192个，基本上将原来0.5mm0.5mm的数据点密度减小到了1mm1mm左右。采用前面4.1.2节的数据规则化方法，以P*为基准对所有测量数据进行规则化处理，得到各曲面的规则化数据点集。规则化数据点可表示为Dij(xi,yj,zij)形式，以Dij(xi,yj)表示其在xoy平面内的投影。数据规则化后，不同曲面数据点的xoy平面投影是相同的。x(mm)y(mm)ij图6.25 规则化数据点在xoy面投影的下标参数映射下标映射(s, t)Dst数据点规则化后，即可以其下标为参数坐标进行FFT变换。物理坐标到下标参数坐标的映射关系如图6.25所示。这种映射关系无法写出具体的函数关系，只能以映射表格形式给出，即Dij(xi,yj)(i, j)。在参数坐标下规则化数据点可表示为Dij(i, j, zij)。b 用频域模具修正法计算目标模具主型面为方便叙述，仍以D1、P1、D2、P2、P*表示参数坐标下的规则化数据点，则从第一组冲压状态到第二组冲压状态模具和冲压件形状的变化分别为： D12= D1D2, P12= P1P2 。则模具冲压件偏差传递函数： (6.1)其中，F2()表示二维FFT变换。如图6.25，规则化数据点的分布为i方向m = 128个点，以自然数编号， i = 0,1,m-1；j方向n = 64个点，以自然数编号，j = 0,1,n-1。以自然数为采样点，则采样周期i =j =1；频域采样点， fi = i /m, i = 0,1,2,., m/2；fj = j /n，j = 0,1,2,., n/2。由于采用参数坐标，这里采样周期和频率已没有明确的物理意义。传递函数H的幅值频谱分布如图6.26所示（高频部分未显示）。图6.26 模具冲压件偏差传递函数幅值频谱图fifj幅值|H|可以看出，|H|具有低通特性，与模具冲压件偏差的实际传递情况是相符的。定义冲压件目标形状偏差，P*=P*P1则根据第2章模具频域修正算法公式（2.9）有，F2(D*)=F2(D1)HF2(P*) (6.2)将参数坐标表示的模具和冲压件规则化数据代入式（6.1）、（6.2）可以得到目标模具在参数坐标下的FFT变换F2(D*)。对F2(D*)进行FFT反变换即可得到目标模具在参数坐标下的型面离散数据点集：D*=F2-1F2(D*) (6.3)通过物理坐标与下标参数坐标的映射表格Dij(xi,yj)(i, j)，将参数坐标下的型面离散数据点集映射回物理坐标系，得到目标模具主型面几何形状如图6.27所示。目标模具主型面与CAD模型主型面相比修正量分布情况如图6.28所示，其分布特征值如表6.7。 表6.7 目标模具修正量分布特征值双向平均修正量(mm)均方差(mm)绝对值平均修正量(mm)修正量分布(mm)90%99%100%-0.0020.1110.0880.180.280.36-0.2-0.100.10.20.3020040060000.10.20.300.20.40.60.81图6.28 目标模具修正量分布曲线误差(mm)误差频率 (个)误差累积分布(100%)误差(mm)(a)(b)x(mm)z (mm)y(mm)图6.27 由模具频域修正算法预测的目标模具主型面从修正量的数值来看，其大小与回弹误差基本在同一水平上，而且其修正量分布形态也与回弹误差基本相同（图6.29）。0.4-0.20.2 0修正量(mm)x(mm)y(mm)图6.29 目标模具修正量3D分布表示图6.4.2 修正模具制造由模具频域修正算法得到的修正模具（凸模）主型面是规则化的离散数据点，数据量为K=mn=12864=8192个，数据点密度基本上在1mm1mm左右。有两种途径可以获得修正后凸模的STL模型，以供激光快速制造系统用来制作新的光固化树脂原型。1）离散数据直接三角剖分法将修正模具型面数据向xoy平面内投影，则型面数据、投影数据以及它们之间的侧面可以包围成一个封闭体，由于型面数据是规则化的，所以投影数据点也是规则化的，采用简单的算法很容易将此封闭体表面数据点三角化，生成封闭的STL三角片面模型（图6.30），此模型即可输入快速成型系统。x(mm)z (mm)y(mm)图6.30 由模具修正规则化数据点直接生成STL模型此方法的优点是，算法简单，而且不经过中间转换过程，所以精度较高。其不足点在于，对模型进一步操作比较困难，目前还没有现成的CAD系统能直接对STL模型进行修改。2）曲面拟合法先由修正后模具主型面规则化数据点拟合B样条曲面，生成IGES曲面模型（图6.31），然后输入CAD造型系统生成实体模型，最后三角剖分生成STL模型。该方法的优点是操作灵活，在CAD造型系统中可根据需要对实体模型进行自由修改；其不足点在于，算法复杂，中间环节多，而且在曲面拟合和CAD实体模型三角剖分时会产生一定的精度损失。考虑到修正后凸模主型面RP原型要与工艺补充面原型及压边面原型装配（见图6.5, 图6.6），另外主型面实体模型设计时要考虑RP原型的制作工艺性问题，所以我们采用第二种方法制作了新的凸模主型面光固化树脂原型（图6.32）。将修正后凸模的主型面原型分别与原来的工艺补充面原型和压边面原型装配即可用于翻制石膏型。由于主型面发生了变化，在装配时根据具体情况对工艺补充面原型进行小量修磨，以保证整个冲压面的光顺性。图6.31 修正后凸模主型面IGES曲面模型图6.32 修正后凸模主型面光固化RP原型获得原型以后，修正模具制造过程与第一副模具的制造过程完全相同，这里不再赘述。6.4.3 修正后模具回弹补偿效果分析用修正后模具进行试冲压，得到新的冲压样件，采用与前面同样的测量方法和数据处理方法，得到其主型面测量数据点。为了评价修正后模具的回弹补偿效果，将新冲压件主型面测量数据与其CAD设计模型比较，考察其误差水平，也就是所谓的冲压件目标回弹误差评价。由于凸模CAD主型面与其零件CAD设计是一致的，通过比较冲压样件与模具CAD主型面之间的差异即得到其目标回弹误差。在实际计算时，采用4.2节的回弹评价方法，计算冲压样件测量数据点到图6.5(a)中凸模主型面三角面片曲面的距离，得到目标回弹误差分布如图6.33所示。表6.8是目标回弹误差分布特征值。冲压件目标回弹误差的3维分布如图6.34所示。误差(mm)误差频率 (个)误差累积分布(100%)误差(mm)(a)(b)00.050.10.150.20.2500.20.40.60.81图6.33 新样件目标回弹误