本發明專利技術公開了創建表示工藝補充面部分的計算機化數字模型的改進方法。通過在沿著產品設計面的閉合修邊線和對應壓料面分模線的脫離位點放置多個曲面片創建計算機化數字模型。每個曲面片由分別與所述閉合修邊線和壓料面分模線相符的底邊和頂邊界定。每個曲面片進一步由連接所述頂邊和底邊的對應端部的兩個側邊界定。為了確保在產品設計面和壓料面之間的連續平滑過渡，調節每個曲面片的多個參數以獲得期望的表面幾何形狀。通過倒角程序采用填充面片填充相鄰曲面片對之間的任何縫隙。該倒角程序確保相鄰曲面片對的兩個相鄰側邊的連續平滑過渡。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬片成形，更具體地說，涉及一種用于在金屬片成形中設計模具(die)的工藝補充面部分(addendum section)的方法和系統。
技術介紹
多年來，在工業生產中一直使用金屬片成形來將毛坯金屬片制造成金屬部件，例如汽車制造廠和其供應商使用金屬片成形來生產許多部件。最常使用的一種金屬片成形方法是拉伸法，其采用水力或機械壓力將特定形狀的沖壓機擠壓到匹配的模具上，在模具和沖壓機之間，設有毛坯金屬片。由該方法 制造的示例產品包括但不限于汽車引擎蓋、擋泥板、門、汽車燃料槽、廚房水槽、鋁罐等等。在模具的某些區域，部件或產品的深度通常大于其直徑的一半。因此，由于零件或者產品的幾何形狀，拉伸毛坯使其在不同的位點變薄。該部件或產品僅在沒有結構缺陷(如材料缺陷，例如破裂、撕裂、起皺、縮頸等)是良好的。為了生產沒有這些缺陷的部件，設計產品設計區域和壓料面區域(binder region)之間的工藝補充面部分至關重要。圖I是金屬片成形的拉伸模具的示例裝配的截面的正視圖。圖I中示出，毛坯120 (也就是在成形之前的未成形的金屬片板材)停靠在位于上模具腔110和沖壓機130之間的毛坯支撐器108上。當模具沿拉伸軸線(示出為箭頭140)方向下壓到沖壓機130上時，毛坯110形成金屬片部件。模具110具有產品設計部102、壓料面部分106a-b和工藝補充面部分104a-b。工藝補充面部分104a_b和設計面部分102之間的邊界稱為修邊線103a_b，而工藝補充面部分104a_b和壓料面部分106a_b之間的直接相交線(direct intersection)稱為理論沖壓分模線(opening line)105a_b。修邊線大部分是閉合的，且在金屬片部件中，可有一條以上的閉合修邊線。可具有上百條閉合修邊線以形成復雜的金屬片部件。產品設計面是在成形過程最后的金屬片部件的期望圖樣/形狀，在成形過程之后即是修邊操作。壓料面部分用于在成形過程中支撐毛坯。工藝補充面部分在產品設計面部分和壓料面部分之間提供緩沖或過渡區。在毛坯經沖壓成形以后，沿著閉合修邊線剪切出金屬片部件。良好或恰當設計的模具工藝補充面部分可生產無缺陷(也就是，設計限值以內的起皺、拉伸和/或變薄)金屬片產品或部件。因此，在生產環境中具有盡快設計的優良工藝補充面部分是極為關鍵的。傳統地，在計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助工程分析(例如，有限元分析(FEA))廣泛使用之前，工藝補充面部分設計非常昂貴和繁重，因為必須制作原型來驗證試驗設計。稍后，使用計算機執行方法來輔助工藝補充面部分的設計，這些計算機執行方法包括使用CAD生成工藝補充面部分的表面模型且接著使用FEA來模擬金屬成型過程。計算機模擬用來驗證具有特定工藝補充面的模具是否能夠實際產生期望的產品。然而，創建表面模型的現有方法具有一些缺陷。一種創建表面模型的方法需要用戶(也就是設計者)通過多個橫截面輪廓擬合曲線，這不但麻煩還很耗時。因此，較為理想的是，提供一種創建表示將在金屬片部件或產品的金屬片成形的計算機模擬中使用的工藝補充面部分的計算機化數字模型的有效方法。
技術實現思路
本專利技術涉及創建表示工藝補充面部分的計算機化數字模型的改進方法。該計算機化數字模型適用于使用計算機輔助工程分析(例如，有限元分析)的金屬片成形過程的計算機模擬。根據本專利技術的一個方面，工藝補充 面部分由產品設計面的一條閉合修邊線和模面上的壓料面部分的壓料面分模線界定。對于將要成形的特定金屬片部件，定義產品設計面和相關閉合修邊線。另外，用于夾持毛坯的模具壓料面部分位于已知位置。通過在閉合修邊線和對應的壓料面分模線之間的脫離位點(disjoint location)放置多個曲面片創建工藝補充面部分的計算機化數字模型。每個曲面片(surface patch)分別由與該閉合修邊線和壓料面分模線相符的頂邊和底邊界定。每個曲面片進一步由連接頂邊和底邊的對應端的兩個側邊界定。為了確保產品設計面和壓料面之間的連續平滑過渡，可為每個曲面片調節多個參數以獲得期望的表面幾何形狀。設計的表面幾何形狀包括整個表面的連續平滑過渡、以及與產品設計面幾何形狀和壓料面幾何形狀的切線過渡。通過適用倒角程序(blendingprocedure)、采用裝填曲面片裝填相鄰曲面片對之間的任何間隙，該倒角程序確保相鄰對曲面片的兩個相鄰側邊的連續平滑過渡。另外，裝填曲面片的頂邊和底邊分別精確匹配閉合修邊線和壓料面分模線的對應部分。此外，還可以維持頂邊和底邊的連續平滑過渡。根據另一方面，多個預定曲面片可供選擇以用于創建工藝補充面部分。這些預定曲面片配置成可采用一組參數進行調節，這些參數可包括但不限于，沿任一垂直側的直線段和/或徑向過渡(radial transition),在曲面片上不同位點的曲面法線矢量和深沖壓軸線的平面法線之間的角度、水平側的寬度和/或曲率等。本專利技術的一個目的是使用該改進的方法有效檢驗模面設計，以創建模面設計的計算機化數字模型。附圖說明參照下列描述、附加的權利要求和附圖可以更好地理解本專利技術的這些和其它特征、方面和優點。圖I是金屬片成形的拉伸模具的示例裝配的正視截面圖；圖2A是根據本專利技術的一個實施例的、包括閉合修邊線的示例模面的平面示意圖；圖2B是根據本專利技術的、示例模面的閉合修邊線和壓料面分模線的一部分的示意圖；圖3是根據本專利技術的實施例的、創建表示在金屬片部件成形中使用的模具的工藝補充面部分的計算機化數字模型的示例的方法的流程圖；圖4A-4C是根據本專利技術的一個實施例的、創建表示工藝補充面部分的計算機化數字模型的示例方法的各個階段的示意圖5. 1-5. 3共同示出了根據本專利技術實施例的、能在圖3示出的示例方法中使用的示例曲面片；圖6. 1-6. 2示出了根據本專利技術另一實施例的、能在圖3示出的示例方法中使用的可選示例曲面片；圖7. 1-7. 4示出了根據本專利技術再一實施例的、能在圖3示出的示例方法中使用的另一可選示例曲面片；圖8. 1-8. 4示出了根據本專利技術又一實施例的、能在圖3示出的示例方法中使用的又一可選示例曲面片；圖9是示例的計算機的主要部件的功能框圖，其中可執行本專利技術的實施例。具體實施方式 本專利技術涉及創建表示工藝補充面部分的計算機化數字模型的改進方法。該計算機化數字模型適合使用計算機輔助工程分析(例如有限元分析)的金屬片成形過程的計算機模擬。參照圖2A,示出了示例簡化模面200。模面200包括部件或產品設計區域212、壓料面區域216和將要被工藝補充面部分填充或連接的區域214。示出了兩個閉合修邊線213和理論沖壓分模線(點劃線)215。圖2B是示例模面(例如模面200)的閉合修邊線222和壓料面分模線224的一部分的示意圖。圖2B還示出了產品設計面區域202和壓料面區域206。閉合修邊線222和壓料面分模線224之間的區域204將由工藝補充面部分填充或連接。根據實施例，圖3示出了創建表示用于金屬片部件成形的模具的工藝補充面部分的計算機化數字模型的示例的方法300的流程圖。方法300可在軟件中執行，并優選參照其他附圖，如圖 2A-2B、4A-4C、5. 1-5. 3、6· 1、6· 2、7· 1_7· 4 和 8. 1-8. 4 理解。方法300始于步驟302本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種創建表示用于金屬片部件成形的模具的工藝補充面部分的計算機化數字模型的方法，其特征在于，所述金屬片部件是由被模具沖壓到沖壓機上的毛坯金屬片成形的，而所述毛坯金屬片由壓料面夾持，接著沿一條或多條閉合修邊線裁剪所述金屬片部件，且所述工藝補充面部分位于一條所述閉合修邊線和壓料面分模線之間，所述方法包括：接收閉合修邊線和對應壓料面分模線、以及壓料面幾何形狀和金屬片部件設計面幾何形狀的定義；將多個曲面片放置在所述閉合修邊線和所述壓料面分模線之間的脫離位點；調節每個所述曲面片的一組參數以在對應的脫離位點獲得工藝補充面表面幾何形狀，所述工藝補充面表面幾何形狀包括從所述壓料面幾何形狀和所述金屬片部件設計表面幾何形狀的連續平滑過渡；如果所述每個相鄰曲面片對之間存在間隙，采用倒角程序以填充面片連接每個相鄰曲面片對，；以及從所述多個曲面片和填充面片獲得工藝補充面部分的計算機化數字表示，其中所述計算機化數字表示配置成在金屬片成形方法的計算機模擬中使用，以驗證是否該工藝補充面部分已經被適當設計，以用于生產所述金屬片部件。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：朱新海，菲利普·何，張力，
申請(專利權)人：利弗莫爾軟件技術公司，
類型：發明
國別省市：
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