專利名稱：一種汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車模具設(shè)計(jì)方法，具體指一種基于數(shù)值模擬的汽車覆蓋件模具設(shè) 計(jì)方法，屬于汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域。
技術(shù)背景
汽車覆蓋件的生產(chǎn)制造是汽車制造的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。作為車身生產(chǎn)的重要裝 備，汽車覆蓋件模具對(duì)車身的最終質(zhì)量起到了決定性的作用。由于汽車覆蓋件一般都是 空間曲面結(jié)構(gòu)，形狀較為復(fù)雜且尺寸較大，因此汽車覆蓋件模具與一般沖壓模具相比更 為復(fù)雜，尺寸較大，主要結(jié)構(gòu)和材料也多有不同?；谝陨咸卣鳎嚫采w件模具主體 一般采用鑄造成型，為減輕模具重量，模具采用中空的殼體結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)模具在安裝 于壓力機(jī)上受載工作時(shí)，模具主體將發(fā)生彈性變形。另一方面，模具上下模型腔通過(guò)相 互貼合作用于平面板料，從而得到?jīng)_壓零件的幾何形狀和外形尺寸，因此零件的成型質(zhì) 量是由模具型腔保證的。一般情況下，模具型腔的加工是由數(shù)控機(jī)床通過(guò)零件的數(shù)學(xué)模 型通過(guò)偏移一定的板料厚度后得到的走刀軌跡加工而成，因而理論上講上下模型腔應(yīng)該 有較高的貼合精度，然而由于模具彈性變形的原因，加工完成的上下模型腔之間在受載 情況下往往存在一定間隙，這就給調(diào)試模具帶來(lái)很大困難，從而延長(zhǎng)了模具制造周期。
傳統(tǒng)的汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造忽略了模具變形的因素，假設(shè)其主體為沒(méi)有 變形量的剛性結(jié)構(gòu)，因此模具的加工制造采用的是理論的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)制造完成后進(jìn)入 調(diào)試階段時(shí)，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工不斷對(duì)模具型腔面進(jìn)行打磨和研配，以消除由于模具 受載變形而產(chǎn)生的間隙以及部分加工軌跡間的凸棱，從而使模具型腔面達(dá)到較高的貼合 度。這一過(guò)程將耗費(fèi)大量人力和時(shí)間，且結(jié)果與鉗工個(gè)人經(jīng)驗(yàn)相關(guān)。
汽車覆蓋件模具在調(diào)試及受載工作中會(huì)產(chǎn)生整體變形，該變形結(jié)果會(huì)增加模具 調(diào)試難度，影響零件成形質(zhì)量。同時(shí)由于汽車覆蓋件模具尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，受 載變形量很難通過(guò)常規(guī)方法得到，發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)模具變形量預(yù)先 考慮的汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)手段是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)步驟為(1)根據(jù)汽車覆蓋件幾何結(jié)構(gòu)特征建立對(duì)應(yīng)的CAD三維幾何理論模具的模型；(2)去除理論模型中與模具型腔面變形無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)特征；(3)根據(jù)第(2)步簡(jiǎn)化后的理論模型建立有限元模型，模擬汽車覆蓋件模具成型 過(guò)程；其具體步驟為一、分別對(duì)模型各部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到若干網(wǎng)格單元；二、 為每一個(gè)網(wǎng)格單元選擇單元類型；三、對(duì)模型各部分賦予材料參數(shù)；四、設(shè)置各部分間接觸關(guān)系；五、加載約束與載荷，模擬汽車覆蓋件模具成型過(guò)程。
(4)將有限元模型提交計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出模型型腔面模擬前后的變形 量；(5)基于模型型腔面的變形量，對(duì)第(1)步的理論模具的模型進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)和修 正，從而得到實(shí)際需要加工模具的模型；(6)根據(jù)第(5)步得到的模型制造出實(shí)際模具。
本方法通過(guò)模型模擬的方法能夠快速有效地確定理論上的汽車覆蓋件模具在實(shí) 際受載情況下的變形趨勢(shì)及變形量大小，再基于該變形量大小對(duì)理論模具的模型進(jìn)行補(bǔ) 償設(shè)計(jì)和修正，從而得到實(shí)際需要加工模具的模型，再根據(jù)該模型反過(guò)來(lái)制造出實(shí)際模 具。本方法在設(shè)計(jì)階段即可對(duì)型腔面進(jìn)行相應(yīng)的變形補(bǔ)償，以抵消實(shí)際模具變形帶來(lái)的 影響，提高型腔面貼合度，使模具一次設(shè)計(jì)加工到位，從而縮短模具調(diào)試周期，降低模 具制造成本。


圖1一本發(fā)明設(shè)計(jì)流程圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)于汽車覆蓋件拉延模而言，其主要組成部分為上模、下模和壓邊圈。為減輕 模具重量，這三部分通常為鑄造成型，采用中空殼體結(jié)構(gòu)，因此在受載情況下模具結(jié)構(gòu) 會(huì)發(fā)生彈性變形，從而影響上下模之間型腔面的貼合精度，最終影響汽車覆蓋件的成型 精度。
本發(fā)明正是預(yù)先考慮到汽車覆蓋件模具有這樣的變形，而將其納入汽車覆蓋件 模具設(shè)計(jì)過(guò)程，如圖1所示，其設(shè)計(jì)步驟為(1)根據(jù)汽車覆蓋件幾何結(jié)構(gòu)特征建立對(duì)應(yīng)的CAD三維幾何理論模具的模型；確 定模型各部分間的運(yùn)動(dòng)和接觸關(guān)系；(2)去除理論模型中與模具型腔面變形無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)特征；由于模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)中存在吊耳、起吊棒、限位塊、耐磨板、壓板槽等細(xì)節(jié)特征， 而這些細(xì)節(jié)特征對(duì)于模具整體變形的影響可以忽略不計(jì)，但在有限元分析時(shí)卻會(huì)增加對(duì) 網(wǎng)格劃分的困難，甚至?xí)斐删W(wǎng)格扭曲較嚴(yán)重，產(chǎn)生應(yīng)力奇點(diǎn)，影響模型收斂。因此， 在進(jìn)行有限元分析之前可將模型進(jìn)行一定程度簡(jiǎn)化處理，忽略這些細(xì)節(jié)特征。
(3)根據(jù)第(2)步簡(jiǎn)化后的理論模型建立有限元模型，模擬汽車覆蓋件模具 成型過(guò)程；其具體步驟為一、分別對(duì)模型各部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到若干網(wǎng)格單元； 二、為每一個(gè)網(wǎng)格單元選擇單元類型；因本模擬對(duì)象是三維實(shí)體，故選擇的是實(shí)體單元 類型。三、對(duì)模型各部分賦予材料參數(shù)，包括密度、彈性模量、屈服極限、泊松比等； 四、模型各部分間接觸設(shè)置，主要是接觸體間的相互關(guān)系，避免模型運(yùn)算過(guò)程中相互穿 透，包括設(shè)置靜摩擦，動(dòng)摩擦以及接觸類型等；五、加載約束與載荷，模擬汽車覆蓋件 模具成型過(guò)程。
(4)將有限元模型提交計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出模型型腔面模擬前后的變形 量；(5)基于模型型腔面的變形量，對(duì)第(1)步的理論模具的模型進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)和修 正，從而得到實(shí)際需要加工模具的模型；(6)根據(jù)第(5)步得到的模型制造出實(shí)際模具。
利用本方法能快速有效地預(yù)測(cè)汽車覆蓋件模具受載變形趨勢(shì)及變形量，為調(diào)試 模具節(jié)省時(shí)間，從而縮短模具調(diào)試周期，降低模具制造成本。
本發(fā)明將有限元數(shù)值模擬技術(shù)與模具制造相結(jié)合，利用了數(shù)值模擬技術(shù)易于實(shí) 現(xiàn)、結(jié)果直觀、精度可靠、可以處理復(fù)雜物理問(wèn)題等特點(diǎn)，對(duì)汽車覆蓋件模具受載變形 進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，而不用通過(guò)真實(shí)的模具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到變形量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)表 明，利用本方法預(yù)測(cè)的模具受載變形結(jié)果與實(shí)際相符，完全可以用于指導(dǎo)生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)方法，其特征在于，其設(shè)計(jì)步驟為(1)根據(jù)汽車覆蓋件幾何結(jié)構(gòu)特征建立對(duì)應(yīng)的CAD三維幾何理論模具的模型；(2)去除理論模型中與模具型腔面變形無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)特征；(3)根據(jù)第(2)步簡(jiǎn)化后的理論模型建立有限元模型，模擬汽車覆蓋件模具成型過(guò)程；(4)將有限元模型提交計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出模型型腔面模擬前后的變形量；(5)基于模型型腔面的變形量，對(duì)第(1)步的理論模具的模型進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)和修 正，從而得到實(shí)際需要加工模具的模型；(6)根據(jù)第(5)步得到的模型制造出實(shí)際模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述第(3)步有 限元模型的建立步驟為分別對(duì)模型各部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到若干網(wǎng)格單元； 為每一個(gè)網(wǎng)格單元選擇單元類型； 對(duì)模型各部分賦予材料參數(shù)； 設(shè)置各部分間接觸關(guān)系；加載約束與載荷，模擬汽車覆蓋件模具成型過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)方法，(1)根據(jù)汽車覆蓋件幾何結(jié)構(gòu)特征建立對(duì)應(yīng)的理論模型；(2)去除理論模型中與模具型腔面變形無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)特征；(3)根據(jù)第(2)步簡(jiǎn)化后的理論模型建立有限元模型，模擬汽車覆蓋件模具成型過(guò)程；(4)由計(jì)算機(jī)計(jì)算出模型型腔面模擬前后的變形量；(5)基于模型型腔面的變形量，對(duì)第(1)步的理論模型進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)和修正，從而得到實(shí)際需要加工模具的模型；(6)根據(jù)第(5)步得到的模型制造出實(shí)際模具。本方法在設(shè)計(jì)階段即可對(duì)型腔面進(jìn)行相應(yīng)的變形補(bǔ)償，以抵消實(shí)際模具變形帶來(lái)的影響，提高型腔面貼合度，使模具一次設(shè)計(jì)加工到位，從而縮短模具調(diào)試周期，降低模具制造成本。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102024081SQ20101058487
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者倪志鴻, 劉啟奎, 周杰, 李慧, 楊明, 段彥賓, 田飛, 譚毅, 費(fèi)偉, 趙維川, 閆慶禹, 陸演, 陳科 申請(qǐng)人:四川省宜賓普什模具有限公司, 重慶大學(xué), 重慶聚歐科技發(fā)展有限公司