一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，包括以下步驟：輸入覆蓋件參數(shù)化三維曲面模型，讀取三維曲面模型中包含的參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征參數(shù)；根據(jù)設(shè)計凹?；蛲鼓５囊?，對獲得的三維曲面模型中的凹模邊緣、凸包、易干涉型面進(jìn)行空開處理；對凸?；虬寄５膲哼吶芾砻妗毫闲緟^(qū)域進(jìn)行強(qiáng)壓處理；對壓料符型區(qū)內(nèi)起托料作用的凸圓角進(jìn)行增大處理，對凹圓角進(jìn)行凹圓角減小處理，重新創(chuàng)建新圓角曲面；依照三維曲面模型的輸入文件結(jié)構(gòu)，輸出完成間隙設(shè)計后的三維曲面模型。本方法具有操作簡單、算法簡便、變形質(zhì)量和效率高等特點(diǎn)，可以很好的滿足模具設(shè)計各種間隙調(diào)整的需要。
【專利說明】一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車覆蓋件沖壓模具的設(shè)計制造過程主要包括:獲取覆蓋件原始曲面模型，根據(jù)沖壓工藝修改或調(diào)整曲面形狀，然后編制模具型面數(shù)控加工程序，利用數(shù)控機(jī)床加工模具型面，最后由鉗工在實物模具上進(jìn)行清根、研配、調(diào)試。
[0003]目前，各大中型模具企業(yè)用于最后研配調(diào)試的時間普遍較長、工人勞動強(qiáng)度大，費(fèi)時、費(fèi)力，生產(chǎn)效率較低，主要原因是數(shù)控加工前三維模具型面調(diào)整不到位，留到鉗工清根、研配的任務(wù)量太大。造成三維模具型面調(diào)整不到位的原因是，目前主要三維CAD軟件都缺乏針對性的滿足模具設(shè)計要求的曲面局部調(diào)整變形功能，設(shè)計人員通常采用重新創(chuàng)建曲線和曲面的方式，不僅效率低，質(zhì)量也難以保證。
[0004]在覆蓋件模具型面設(shè)計方面，經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn):中南大學(xué)發(fā)明了一種汽車覆蓋件拉延模具精確型面構(gòu)建的方法(專利號CN103617302A)，該方法通過沖壓仿真計算獲得零件成形后各個不同區(qū)域的厚度分布情況，依據(jù)獲得的各節(jié)點(diǎn)的厚度信息，調(diào)整凸凹模工具網(wǎng)格構(gòu)建出適應(yīng)零件厚度分布的精確模面網(wǎng)格模型，構(gòu)建出適應(yīng)零件厚度變化的模具精確型面。該方法在板料塑性變形后減薄率比較大的情況下，能明顯提高模具型面的研配率，但沒有解決造成凹凸模研合干涉的各種細(xì)小間隙設(shè)計。
[0005]四川省宜賓普什模具有限公司發(fā)明了一種汽車覆蓋件模具設(shè)計方法(專利號CN102024081A)，該發(fā)明根據(jù)汽車覆蓋件模型建立模具，根據(jù)該理論模型建立有限元模型，模擬汽車覆蓋件模具成型過程，計算出模型型腔面模擬前后的變形量，基于變形量修正理論模型，從而得到實際需要加工模具的模型，該方法同樣沒解決造成凹凸模研合干涉的各種細(xì)小間隙設(shè)計問題。此外，北汽福田汽車股份有限公司發(fā)明了一種模具加工方法及系統(tǒng)(專利號CN103769487A)，主要方法是根據(jù)模具型面變化的特征對所述數(shù)控數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，用修正后的數(shù)控數(shù)據(jù)進(jìn)行模具加工，從而得到所述模具，該方法屬于數(shù)控加工程序編制范疇，未修改模具型面幾何。
[0006]申請?zhí)枮?01310334085.2的專利《一種汽車覆蓋件拉延模具的凸成形方法》，提供了一種成形方法，該方法雖然計算了凸凹特征曲面邊界線，并進(jìn)行凸凹特征劃分，設(shè)計型面時保持凸特征曲面不變，但是其并沒有說明如何設(shè)計掏空部分的型面；另外，掏空部分型面與不變的凸特征曲面之間如何過渡，過渡面如何計算，并沒有說明；最后，該方法只屬于單一凹特征的空開處理，難以解決研配中的復(fù)雜情況，如因凹模變形需要凹模邊緣空開處理，為減少回彈需要壓邊圈或壓料芯做強(qiáng)壓處理，對僅起托料作用的凸圓角進(jìn)行增大圓角處理，對凹圓角進(jìn)行減小圓角處理，對易干涉型面進(jìn)行空開處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，本方法在汽車覆蓋件產(chǎn)品曲面模型基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計凹模或凸模的要求，對凹模邊緣、凸包、易干涉型面做空開處理；對壓邊圈管理面、壓料芯區(qū)域做強(qiáng)壓處理；對符型區(qū)內(nèi)起托料作用的凸圓角進(jìn)行凸圓角增大處理；最后，對凹圓角進(jìn)行凹圓角減小處理。本方法具有操作簡單、算法簡便、變形質(zhì)量和效率高等特點(diǎn)，可以很好的滿足模具設(shè)計各種間隙調(diào)整的需要。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0010](I)輸入覆蓋件參數(shù)化三維曲面模型，讀取三維曲面模型中包含的參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征參數(shù)；
[0011](2)根據(jù)設(shè)計凹?；蛲鼓５囊螅瑢Λ@得的三維曲面模型中的凹模邊緣、凸包、易干涉型面進(jìn)行空開處理；
[0012](3)對凸?；虬寄５膲哼吶芾砻?、壓料芯區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)壓處理；
[0013](4)對壓料符型區(qū)內(nèi)起托料作用的凸圓角進(jìn)行增大處理，對凹圓角進(jìn)行凹圓角減小處理，重新創(chuàng)建新圓角曲面；
[0014](5)依照三維曲面模型的輸入文件結(jié)構(gòu)，輸出完成間隙設(shè)計后的三維曲面模型。
[0015]所述步驟(I)中，根據(jù)具體文件結(jié)構(gòu)，讀取三維曲面模型中包含的參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征參數(shù)，參數(shù)面片圖元包括平面、參數(shù)曲面；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括復(fù)合面、構(gòu)成面、面邊界、參數(shù)曲線、控制點(diǎn)；特征參數(shù)包括基礎(chǔ)曲線曲面表達(dá)參數(shù)、參數(shù)曲線曲面起止點(diǎn)參數(shù)值、切線、法向。
[0016]所述步驟(2)中，具體方法包括:
[0017](2-1)在曲面上定義三個區(qū)域:移動面、過渡面、不變表面，移動面是間隙設(shè)計時需要偏置平移的曲面，不變表面是在編輯過程中不變的部分，過渡面位于移動面和不變表面之間，保持兩者之間光滑過渡，不變表面是移動面和過渡面以外的全部面；
[0018](2-2)采用平移或偏置算法，沿指定方向平移移動面；
[0019](2-3)采用整體變形算法，重新計算過渡面形狀，使之保持移動面與不變表面之間原有的光滑連接關(guān)系。
[0020]所述步驟(2-1)中，移動面及過渡面有兩種定義方式:
[0021](i)通過選擇多個構(gòu)成面組合形成，其定義步驟是用戶選擇多個構(gòu)成面，復(fù)制所選的所有構(gòu)成面，創(chuàng)建一個復(fù)合面，重新計算該復(fù)合面的所有邊界線，更新曲面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計算復(fù)合面邊界的環(huán)數(shù)，根據(jù)環(huán)數(shù)判斷移動面或過渡面的有效性；
[0022](ii)通過定義內(nèi)外邊界線的方式定義，其步驟是用戶選擇一個連續(xù)封閉的邊界線，采用面上偏置算法向內(nèi)或者向外偏置指定距離獲得目標(biāo)邊界線，兩邊界線間的部分就是要定義的移動面或過渡面。
[0023]所述步驟(2-2)的具體方法為:面上偏置:獲取偏置前邊界線，插值獲取邊界線上部分離散點(diǎn)，采用點(diǎn)到平面距離平方和最小方式利用上述離散點(diǎn)擬合一個無限平面，原始邊界線向無限平面投影獲得原始投影線，在無限平面內(nèi)向產(chǎn)品外側(cè)偏置原始投影線，獲得目標(biāo)投影線，將目標(biāo)投影線投影到參數(shù)曲面獲得目標(biāo)偏置線。
[0024]所述步驟(2-3)的具體方法為:計算過渡面的內(nèi)外周邊界線，定義變形中位置不動的邊界線為保留邊線，定義隨移動面移動位置的邊界線為匹配邊線，對保留邊線進(jìn)行排序、排方向，離散保留邊線獲得保留點(diǎn)列，對匹配邊線進(jìn)行排序和排方向，離散匹配邊線獲得匹配點(diǎn)列，將開始匹配點(diǎn)列按照平移方向和平移距離移動得到目標(biāo)匹配點(diǎn)列，根據(jù)兩點(diǎn)列及原始斜線方向，采用變形算法計算新的過渡曲面，進(jìn)行誤差判斷，不滿足精度要求重新獲取點(diǎn)列計算過渡曲面。
[0025]所述步驟(2)中，凹模邊緣空開采用方式(ii):移動面在外側(cè)、過渡面在中間、不變面就是覆蓋件產(chǎn)品表面在里側(cè)，用戶選取覆蓋件產(chǎn)品外周邊緣線；采用面上偏置方法，向產(chǎn)品外側(cè)偏置產(chǎn)品外周邊緣線獲得環(huán)狀過渡面；過渡面以外的部分是移動面；
[0026]凸包處理采用方式(i):移動面是凸包頂部曲面，過渡面是與凸包相鄰的環(huán)狀區(qū)域；
[0027]易干涉型面處理采用混合方式:首先選取易干涉型面作為修改面，以及與修改面鄰接的部分過渡面；計算修改面邊界，找出邊界上還沒有指定過渡面的那部分邊界；采用步驟(2-2)的方法，將這部分邊界向修改面內(nèi)側(cè)偏置指定距離，偏置前后兩線間的區(qū)域連同用戶之前選定的部分過渡面組成完整的環(huán)形過渡面；原修改面去除偏置前后兩線間的區(qū)域形成移動面。
[0028]所述步驟(3)的具體方法為:壓邊圈管理面強(qiáng)壓采用步驟(2-1)中所述的方式
(i)定義移動面和方式(ii)定義過渡面:采用交互操作方式選取壓邊圈管理面，即拉延筋以內(nèi)、產(chǎn)品外周邊緣線以外的環(huán)狀曲面片，該管理面就是移動面；提取壓邊圈管理面的外周邊緣線；采用面上偏置方法，向外側(cè)偏置管理面外周邊緣線，建立過渡面外周邊緣線，偏置前后兩線間的區(qū)域就是環(huán)狀過渡面；
[0029]壓料芯強(qiáng)壓采用步驟(2-1)中所述的方式(i)定義移動面和方式(ii)定義過渡面:采用交互操作方式選取環(huán)狀壓料芯區(qū)域，該區(qū)域就是移動面；計算壓料芯內(nèi)周邊緣線；采用面上偏置，向產(chǎn)品側(cè)即壓料芯內(nèi)側(cè)偏置內(nèi)周邊緣線，偏置的距離由用戶指定，獲得過渡面內(nèi)周邊緣線，兩封閉曲線間的曲面片就是過渡面。
[0030]所述步驟(4)的具體方法為:選取要增大的一個或多個連續(xù)的凸圓角，計算凸圓角所有邊界，利用邊界處相切連續(xù)性特征找出進(jìn)行倒圓角的兩個曲面，按照原曲面參數(shù)形式，向圓角方向分別延伸兩原曲面片，獲得兩片新的延伸曲面片，計算兩延伸曲面交線，利用新交線和兩片新延伸曲面，根據(jù)指定的大圓角半徑，重新創(chuàng)建新圓角曲面，刪除并裁減多余部分。
[0031]所述步驟(5)的具體方法為:選取要減小的一個或多個連續(xù)的凹圓角，計算凹圓角所有邊界，利用邊界處相切連續(xù)性特征找出進(jìn)行倒圓角的兩個曲面，按照原曲面參數(shù)形式，向圓角方向分別延伸原曲面片，獲得兩片新的延伸曲面片，計算兩延伸曲面交線，利用新交線和兩片新延伸曲面，根據(jù)指定的小圓角半徑，重新創(chuàng)建新的圓角曲面，刪除并裁減多余部分。
[0032]所述步驟￠)中，輸出完成間隙設(shè)計后的三維曲面模型的信息包括:參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述模型包括NURBS曲面、B樣條曲面、解析曲面。
[0033]本發(fā)明的有益效果為:
[0034](I)在讀入以及輸出三維曲面模型方面，本方法適用于各種參數(shù)化曲面模型，包括解析曲面、B樣條曲面、NURBS 曲面，可以處理UG、ProE、CATIA、STEP、IGES曲面模型；
[0035](2)相比于采用有限元分析的方法，本方法更能滿足工程應(yīng)用，有限元方法計算變薄率、增厚率、彈性變形量，進(jìn)而計算出理論高研配率型面，但這些方法難以滿足工程上復(fù)雜的需要，本方法針對凹模邊緣、凸包、易干涉型面、凸包、壓邊圈管理面、壓料芯、凸圓角、凹圓角，分別提供了相應(yīng)的間隙設(shè)計工具和方法，適用性更好；
[0036](3)在不變面和移動面之間，本方法設(shè)計有過渡曲面，保證了型面處理中曲面的原有連續(xù)性和質(zhì)量；
[0037](4)采用人工交互或自動計算方式，獲得區(qū)域邊界，并可以設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整量、空開/強(qiáng)壓方向、區(qū)域值(偏置距離)、公差，大大提高方法的適應(yīng)面，空開量、強(qiáng)壓量可以根據(jù)經(jīng)驗指定，使用方便靈活，且可以充分利用企業(yè)已經(jīng)積累下來的型面設(shè)計經(jīng)驗數(shù)據(jù)；
[0038](5)操作簡單、算法簡便、變形質(zhì)量和效率高等特點(diǎn)，可以很好的滿足模具設(shè)計各種間隙調(diào)整的需要。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是空開處理基本流程圖；
[0040]圖2(a)是移動面和過渡面定義方式一的流程圖；
[0041]圖2(b)是移動面和過渡面定義方式二的流程圖；
[0042]圖3是過渡面整體變形算法流程圖。

【具體實施方式】
:
[0043]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0044]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明方法包括六個基本步驟:
[0045](I)讀入覆蓋件參數(shù)化三維曲面模型
[0046]根據(jù)已知的文件結(jié)構(gòu)，讀取三維曲面模型中包含的參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征參數(shù)，參數(shù)面片圖元包括平面、參數(shù)曲面(B樣條、NURBS曲面)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括復(fù)合面、構(gòu)成面、面邊界、參數(shù)曲線、控制點(diǎn)；特征參數(shù)包括基礎(chǔ)曲線曲面表達(dá)參數(shù)、參數(shù)曲線曲面起止點(diǎn)參數(shù)值、切線、法向；
[0047](2)根據(jù)設(shè)計凹?；蛲鼓５囊螅瑢Σ襟E(I)獲得的三維曲面模型中的凹模邊緣、凸包、易干涉型面做空開處理
[0048]空開處理包括三個基本步驟如圖1所示，步驟一在曲面上定義三個區(qū)域:移動面、過渡面、不變表面，移動面是間隙設(shè)計時需要偏置平移的曲面，不變表面是在編輯過程中不變的部分，過渡面位于移動面和不變表面之間，保持兩者之間光滑過渡；步驟二采用平移或偏置算法，沿指定方向平移移動面；步驟三采用整體變形算法，重新計算過渡面形狀，使之保持移動面與不變表面之間原有的光滑連接關(guān)系。
[0049]不變表面是移動面和過渡面以外的全部，通常不需要定義；
[0050]移動面及過渡面有兩種定義方式如圖2所示，方式一通過選擇多個構(gòu)成面組合形成，其定義步驟是用戶選擇多個構(gòu)成面，復(fù)制所選的所有構(gòu)成面創(chuàng)建一個復(fù)合面，重新計算該復(fù)合面的所有邊界線，更新曲面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計算復(fù)合面邊界的環(huán)數(shù)，根據(jù)環(huán)數(shù)判斷移動面或過渡面的有效性。方式二通過定義內(nèi)外邊界線的方式定義，其步驟是用戶選擇一個連續(xù)封閉的邊界線，采用面上偏置算法向內(nèi)或者向外偏置指定距離獲得目標(biāo)邊界線，兩邊界線間的部分就是要定義的移動面或過渡面。
[0051]面上偏置的步驟是:獲取偏置前邊界線，插值獲取邊界線上部分離散點(diǎn)，采用點(diǎn)到平面距離平方和最小方式利用上述離散點(diǎn)擬合一個無限平面，原始邊界線向無限平面投影獲得原始投影線，在無限平面內(nèi)向產(chǎn)品外側(cè)偏置原始投影線，獲得目標(biāo)投影線，將目標(biāo)投影線投影到參數(shù)曲面獲得目標(biāo)偏置線。
[0052]過渡面整體變形算法的步驟如圖3所示:計算過渡面的內(nèi)外周邊界線，定義變形中位置不動的邊界線為保留邊線，定義隨移動面移動位置的邊界線為匹配邊線，對保留邊線進(jìn)行排序、排方向，離散保留邊線獲得保留點(diǎn)列，對匹配邊線進(jìn)行排序和排方向，離散匹配邊線獲得匹配點(diǎn)列，將開始匹配點(diǎn)列按照平移方向和平移距離移動得到目標(biāo)匹配點(diǎn)列，根據(jù)兩點(diǎn)列及原始斜線方向，采用變形算法計算新的過渡曲面，進(jìn)行誤差判斷，不滿足精度要求重新獲取點(diǎn)列計算過渡曲面。
[0053]三種空開處理中，移動面和過渡面的定義方式分別如下:
[0054]凹模邊緣空開采用方式二:移動面在外側(cè)、過渡面在中間、不變面就是覆蓋件產(chǎn)品表面在里側(cè)，用戶選取覆蓋件產(chǎn)品外周邊緣線；采用面上偏置方法，向產(chǎn)品外側(cè)偏置產(chǎn)品外周邊緣線獲得環(huán)狀過渡面；過渡面以外的部分是移動面。
[0055]凸包處理采用方式一:移動面是凸包頂部曲面，過渡面是與凸包相鄰的環(huán)狀區(qū)域。
[0056]易干涉型面處理采用混合方式:首先選取易干涉型面作為修改面，以及與修改面鄰接的部分過渡面；計算修改面邊界，找出邊界上還沒有指定過渡面的那部分邊界；采用面上偏置方法，將這部分邊界向修改面內(nèi)側(cè)偏置指定距離，偏置前后兩線間的區(qū)域連同用戶之前選定的部分過渡面組成完整的環(huán)形過渡面；原修改面去除偏置前后兩線間的區(qū)域形成移動面。
[0057](3)對壓邊圈管理面、壓料芯區(qū)域做強(qiáng)壓處理
[0058]強(qiáng)壓處理的基本步驟與步驟(2)空開處理中的相同，也包括三個步驟。移動面及過渡面定義方式與步驟(2)空開處理中的相同，有兩種定義方式。面上偏置算法和過渡面整體變形算法與步驟(2)空開處理中的相同。兩種強(qiáng)壓處理中，移動面和過渡面的定義方式分別如下:
[0059]壓邊圈管理面強(qiáng)壓采用方式一定義移動面和方式二定義過渡面:采用交互操作方式選取壓邊圈管理面，即拉延筋以內(nèi)、產(chǎn)品外周邊緣線以外的環(huán)狀曲面片，該管理面就是移動面；提取壓邊圈管理面的外周邊緣線；采用面上偏置方法，向外側(cè)偏置管理面外周邊緣線，建立過渡面外周邊緣線，偏置前后兩線間的區(qū)域就是環(huán)狀過渡面。
[0060]壓料芯強(qiáng)壓采用方式一定義移動面和方式二定義過渡面:采用交互操作方式選取環(huán)狀壓料芯區(qū)域，該區(qū)域就是移動面；計算壓料芯內(nèi)周邊緣線；采用面上偏置，向產(chǎn)品側(cè)即壓料芯內(nèi)側(cè)偏置內(nèi)周邊緣線一定距離獲得過渡面內(nèi)周邊緣線，兩封閉曲線間的曲面片就是過渡面。
[0061](4)對符型區(qū)內(nèi)起托料作用的凸圓角進(jìn)行凸圓角增大處理
[0062]具體步驟是:用戶選取要增大的一個或多個連續(xù)的凸圓角，計算凸圓角所有邊界，利用邊界處相切連續(xù)性特征找出進(jìn)行倒圓角的兩個曲面，按照原曲面參數(shù)形式，向圓角方向分別延伸兩原曲面片，獲得兩片新的延伸曲面片，計算兩延伸曲面交線，利用新交線和兩片新延伸曲面，根據(jù)指定的大圓角半徑，重新創(chuàng)建新圓角曲面，刪除并裁減多余部分。
[0063](5)對凹圓角進(jìn)行凹圓角減小處理
[0064]具體步驟是:用戶選取要減小的一個或多個連續(xù)的凹圓角，計算凹圓角所有邊界，利用邊界處相切連續(xù)性特征找出進(jìn)行倒圓角的兩個曲面，按照原曲面參數(shù)形式，向圓角方向分別延伸原曲面片，獲得兩片新的延伸曲面片，計算兩延伸曲面交線，利用新交線和兩片新延伸曲面，根據(jù)指定的小圓角半徑，重新創(chuàng)建新的圓角曲面，刪除并裁減多余部分。
[0065](6)輸出參數(shù)化的模具型面三維曲面模型
[0066]按照讀入時的文件結(jié)構(gòu)，輸出完成間隙設(shè)計后的三維曲面模型，輸出的信息包括:參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征參數(shù)。
[0067]實施例一:
[0068](I)將汽車覆蓋件參數(shù)化三維曲面模型讀入計算機(jī)，解析文件格式，獲取曲面模型的曲面圖元、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及參數(shù)信息；
[0069](2)進(jìn)行凹模邊緣空開處理的實施步驟是:用戶通過圖形區(qū)交互操作選取產(chǎn)品表面與非產(chǎn)品表面的交線，即產(chǎn)品外周的若干條邊緣線，首尾相連形成封閉連續(xù)的外周邊緣線；然后，設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整量是空開時移動面偏置或平移的距離，空開方向是移動面平移偏置的方向，區(qū)域值是用于面上偏置形成過渡面的長度數(shù)值，空開后的曲面顏色、圖層，公差是計算過渡曲面時，控制其與新移動面和不變曲面間連接時允許的最大誤差距離，變形系數(shù)、最大迭代次數(shù)、材質(zhì)剛度參數(shù)是計算過渡曲面的變形函數(shù)需要的計算參數(shù)；最后，計算機(jī)按照產(chǎn)品外周邊界線及區(qū)域值，自動計算出過渡面，進(jìn)而自動計算出移動面，自動沿空開方向平移移動面指定調(diào)整量，迭代調(diào)用變形函數(shù)，計算新的過渡曲面，滿足公差要求則完成，不滿足精度要求，重新調(diào)整參數(shù)再次調(diào)用變形函數(shù)，直到獲得滿足公差要求的過渡面，屏幕提示用戶是否刪除原始過渡面和平移面。
[0070](3)進(jìn)行凸包處理的實施步驟是:用戶通過圖形區(qū)交互操作選取產(chǎn)品表面上的一個凸包頂面作為移動面，選取與凸包頂面相鄰的一個環(huán)狀曲面作為過渡面；然后，設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整量、空開方向、空開后曲面顏色、圖層、公差、變形系數(shù)、最大迭代次數(shù)、材質(zhì)剛度參數(shù)；最后，計算機(jī)自動沿空開方向平移移動面指定調(diào)整量，迭代調(diào)用變形函數(shù)，計算新的過渡曲面，直到獲得滿足公差要求的過渡面，屏幕提示用戶是否刪除原始過渡面和平移面。
[0071](4)進(jìn)行易干涉型面處理空開處理的實施步驟是:用戶通過圖形區(qū)交互操作選取一個需要進(jìn)行空開處理的易干涉型面作為修改面，選取與該修改面相鄰的幾個圓角面作為過渡面的一部分，注意此時過渡面還不完整，移動面也還沒有計算出來；然后，設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整量、空開方向、區(qū)域指、空開后曲面顏色、圖層、公差、變形系數(shù)、最大迭代次數(shù)、材質(zhì)剛度參數(shù)；最后，計算機(jī)自動計算修改面的邊界，計算出未與已選過渡面相鄰的部分邊界線，采用面上偏置算法按區(qū)域值參數(shù)向修改面內(nèi)側(cè)偏置該部分邊界線，修改面位于原角邊線及新偏置的邊界線內(nèi)的部分定義為移動面，修改面其余部分連同原來選取的圓角面定義為過渡面，沿空開方向平移移動面指定調(diào)整量，迭代調(diào)用變形函數(shù)，計算新的過渡曲面，直到獲得滿足公差要求的過渡面，屏幕提示用戶是否刪除原始過渡面和平移面。
[0072](5)進(jìn)行壓邊圈管理面強(qiáng)壓處理的實施步驟是:用戶通過圖形區(qū)交互操作選取壓邊圈管理面，即拉延筋以內(nèi)、產(chǎn)品外周邊緣線以外的環(huán)狀曲面片，作為移動面；然后，設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整量、空開方向、空開后曲面顏色、圖層、公差、變形系數(shù)、最大迭代次數(shù)、材質(zhì)剛度參數(shù)；最后，計算機(jī)自動提取壓邊圈管理面的外周邊緣線，采用面上偏置方法，向外側(cè)偏置管理面外周邊緣線，建立過渡面外周邊緣線，計算出過渡面，沿空開方向平移移動面指定調(diào)整量，迭代調(diào)用變形函數(shù)，計算新的過渡曲面，直到獲得滿足公差要求的過渡面，屏幕提示用戶是否刪除原始過渡面和平移面。
[0073](6)進(jìn)行壓料芯強(qiáng)壓處理的實施步驟是:用戶通過圖形區(qū)交互操作選取環(huán)狀壓料芯區(qū)域作為移動面；然后，設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整量、空開方向、空開后曲面顏色、圖層、公差、變形系數(shù)、最大迭代次數(shù)、材質(zhì)剛度參數(shù)；最后，計算機(jī)自動提取壓料芯區(qū)域內(nèi)周邊緣線，采用面上偏置方法，向內(nèi)側(cè)偏置內(nèi)周邊緣線一定距離獲得過渡面內(nèi)周邊緣線，計算出過渡面，沿空開方向平移移動面指定調(diào)整量，迭代調(diào)用變形函數(shù)，計算新的過渡曲面，直到獲得滿足公差要求的過渡面，屏幕提示用戶是否刪除原始過渡面和平移面。
[0074](7)進(jìn)行凸圓角增大處理的實施步驟是:用戶通過圖形區(qū)交互操作選取只起托料作用的符型區(qū)內(nèi)的某凸圓角面；設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整圓角的方法，這里有“按比例變大(% ) ”、“指定半徑值”和“指定變大值”三種，變大量是設(shè)置圓角變大多少的參數(shù)，三種方法分別對應(yīng)百分?jǐn)?shù)、最終半徑值、半徑增量值，參數(shù)還包括調(diào)整后曲面顏色、圖層；最后，計算機(jī)自動計算圓角面邊界、計算圓角面的鄰接面，自動計算兩鄰接面的延伸面及交線，利用新交線、新延伸面重新創(chuàng)建設(shè)定半徑的圓角面，屏幕提示用戶是否刪除原始過渡面和平移面。
[0075](8)最后進(jìn)行凹圓角減小處理的實施步驟是:用戶通過圖形區(qū)交互操作選取凹圓角面；設(shè)定如下參數(shù):調(diào)整圓角的方法，這里有“按比例變小) ”、“指定半徑值”和“指定減小值”三種，減小量是設(shè)置圓角減小多少的參數(shù)，三種方法分別對應(yīng)百分?jǐn)?shù)、最終半徑值、半徑減小值，參數(shù)還包括調(diào)整后曲面顏色、圖層；最后，計算機(jī)自動計算圓角面邊界、計算圓角面的鄰接面，自動計算兩鄰接面的延伸面及交線，利用新交線、新延伸面重新創(chuàng)建設(shè)定半徑的圓角面，屏幕提示用戶是否刪除原始過渡面和平移面。
[0076](9)完成所有間隙調(diào)整后，按讀入的文件格式，保存輸出調(diào)整后的模具型面參數(shù)化三維曲面模型。
[0077]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:包括以下步驟: (1)輸入覆蓋件參數(shù)化三維曲面模型，讀取三維曲面模型中包含的參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征參數(shù)； (2)根據(jù)設(shè)計凹?；蛲鼓５囊?，對獲得的三維曲面模型中的凹模邊緣、凸包、易干涉型面進(jìn)行空開處理； (3)對凸?；虬寄５膲哼吶芾砻?、壓料芯區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)壓處理； (4)對壓料符型區(qū)內(nèi)起托料作用的凸圓角進(jìn)行增大處理，對凹圓角進(jìn)行凹圓角減小處理，重新創(chuàng)建新圓角曲面； (5)依照三維曲面模型的輸入文件結(jié)構(gòu)，輸出完成間隙設(shè)計后的三維曲面模型。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(I)中，根據(jù)具體文件結(jié)構(gòu)，讀取三維曲面模型中包含的參數(shù)面片圖元及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征參數(shù)，參數(shù)面片圖元包括平面、參數(shù)曲面；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括復(fù)合面、構(gòu)成面、面邊界、參數(shù)曲線、控制點(diǎn)；特征參數(shù)包括基礎(chǔ)曲線曲面表達(dá)參數(shù)、參數(shù)曲線曲面起止點(diǎn)參數(shù)值、切線、法向。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(2)中，具體方法包括: (2-1)在曲面上定義三個區(qū)域:移動面、過渡面、不變表面，移動面是間隙設(shè)計時需要偏置平移的曲面，不變表面是在編輯過程中不變的部分，過渡面位于移動面和不變表面之間，保持兩者之間光滑過渡，不變表面是移動面和過渡面以外的全部面； (2-2)采用平移或偏置算法，沿指定方向平移移動面； (2-3)采用整體變形算法，重新計算過渡面形狀，使之保持移動面與不變表面之間原有的光滑連接關(guān)系。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(2-1)中，移動面及過渡面有兩種定義方式: (i)通過選擇多個構(gòu)成面組合形成，其定義步驟是用戶選擇多個構(gòu)成面，復(fù)制所選的所有構(gòu)成面，創(chuàng)建一個復(fù)合面，重新計算該復(fù)合面的所有邊界線，更新曲面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計算復(fù)合面邊界的環(huán)數(shù)，根據(jù)環(huán)數(shù)判斷移動面或過渡面的有效性； (?)通過定義內(nèi)外邊界線的方式定義，其步驟是用戶選擇一個連續(xù)封閉的邊界線，采用面上偏置算法向內(nèi)或者向外偏置指定距離獲得目標(biāo)邊界線，兩邊界線間的部分就是要定義的移動面或過渡面。
5.如權(quán)利要求3所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(2-2)的具體方法為:面上偏置:獲取偏置前邊界線，插值獲取邊界線上部分離散點(diǎn)，采用點(diǎn)到平面距離平方和最小方式利用上述離散點(diǎn)擬合一個無限平面，原始邊界線向無限平面投影獲得原始投影線，在無限平面內(nèi)向產(chǎn)品外側(cè)偏置原始投影線，獲得目標(biāo)投影線，將目標(biāo)投影線投影到參數(shù)曲面獲得目標(biāo)偏置線。
6.如權(quán)利要求3所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(2-3)的具體方法為:計算過渡面的內(nèi)外周邊界線，定義變形中位置不動的邊界線為保留邊線，定義隨移動面移動位置的邊界線為匹配邊線，對保留邊線進(jìn)行排序、排方向，離散保留邊線獲得保留點(diǎn)列，對匹配邊線進(jìn)行排序和排方向，離散匹配邊線獲得匹配點(diǎn)列，將開始匹配點(diǎn)列按照平移方向和平移距離移動得到目標(biāo)匹配點(diǎn)列，根據(jù)兩點(diǎn)列及原始斜線方向，采用變形算法計算新的過渡曲面，進(jìn)行誤差判斷，不滿足精度要求重新獲取點(diǎn)列計算過渡曲面。
7.如權(quán)利要求3所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(2)中，凹模邊緣空開采用方式(ii):移動面在外側(cè)、過渡面在中間、不變面就是覆蓋件產(chǎn)品表面在里側(cè)，用戶選取覆蓋件產(chǎn)品外周邊緣線；采用面上偏置方法，向產(chǎn)品外側(cè)偏置產(chǎn)品外周邊緣線獲得環(huán)狀過渡面；過渡面以外的部分是移動面； 凸包處理采用方式(i):移動面是凸包頂部曲面，過渡面是與凸包相鄰的環(huán)狀區(qū)域； 易干涉型面處理采用混合方式:首先選取易干涉型面作為修改面，以及與修改面鄰接的部分過渡面；計算修改面邊界，找出邊界上還沒有指定過渡面的那部分邊界；采用步驟(2-2)的方法，將這部分邊界向修改面內(nèi)側(cè)偏置指定距離，偏置前后兩線間的區(qū)域連同用戶之前選定的部分過渡面組成完整的環(huán)形過渡面；原修改面去除偏置前后兩線間的區(qū)域形成移動面。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(3)的具體方法為:壓邊圈管理面強(qiáng)壓采用步驟(2-1)中所述的方式(i)定義移動面和方式(ii)定義過渡面:采用交互操作方式選取壓邊圈管理面，即拉延筋以內(nèi)、產(chǎn)品外周邊緣線以外的環(huán)狀曲面片，該管理面就是移動面；提取壓邊圈管理面的外周邊緣線；采用面上偏置方法，向外側(cè)偏置管理面外周邊緣線，建立過渡面外周邊緣線，偏置前后兩線間的區(qū)域就是環(huán)狀過渡面； 壓料芯強(qiáng)壓采用步驟(2-1)中所述的方式(i)定義移動面和方式(ii)定義過渡面:采用交互操作方式選取環(huán)狀壓料芯區(qū)域，該區(qū)域就是移動面；計算壓料芯內(nèi)周邊緣線；采用面上偏置，向產(chǎn)品側(cè)即壓料芯內(nèi)側(cè)偏置內(nèi)周邊緣線用戶指定的距離值，獲得過渡面內(nèi)周邊緣線，兩封閉曲線間的曲面片就是過渡面。
9.如權(quán)利要求1所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(4)的具體方法為:選取要增大的一個或多個連續(xù)的凸圓角，計算凸圓角所有邊界，利用邊界處相切連續(xù)性特征找出進(jìn)行倒圓角的兩個曲面，按照原曲面參數(shù)形式，向圓角方向分別延伸兩原曲面片，獲得兩片新的延伸曲面片，計算兩延伸曲面交線，利用新交線和兩片新延伸曲面，根據(jù)指定的大圓角半徑，重新創(chuàng)建新圓角曲面，刪除并裁減多余部分。
10.如權(quán)利要求1所述的一種用于汽車覆蓋件模具的間隙設(shè)計方法，其特征是:所述步驟(5)的具體方法為:選取要減小的一個或多個連續(xù)的凹圓角，計算凹圓角所有邊界，利用邊界處相切連續(xù)性特征找出進(jìn)行倒圓角的兩個曲面，按照原曲面參數(shù)形式，向圓角方向分別延伸原曲面片，獲得兩片新的延伸曲面片，計算兩延伸曲面交線，利用新交線和兩片新延伸曲面，根據(jù)指定的小圓角半徑，重新創(chuàng)建新的圓角曲面，刪除并裁減多余部分。
【文檔編號】G06T17/00GK104200054SQ201410502844
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】梅敬成, 張道忠, 蘇新新, 趙曉峰, 魏威, 狄林林, 王會林, 陳榮昌 申請人:山東山大華天軟件有限公司