CAD/CAE/CAM在汽车钣金模具开发中的应用

【导读】
摘要:以某型号微型面包车的顶盖中间撑条为原型,运用逆向工程技术得到CAD模型。采用有限元软件Autoform对该模型进行了模拟仿真,结果表明修改后的形状成形性良好。以模拟结果为依
摘要:以某型号微型面包车的顶盖中间撑条为原型,运用逆向工程技术得到CAD模型。采用有限元软件Autoform对该模型进行了模拟仿真,结果表明修改后的形状成形性良好。以模拟结果为依据,设计出模具,生产出了合格产品。
 
概述
  在科技日益精进的今日,综合运用CAD/CAE/CAM技术于汽车钣金模具的设计与制造已经成为一种趋势,积极推动计算机辅助研发工程技术的运用能够实现汽车钣金模具的高效率、高质量、低成本设计与制造。本文以某型号微型面包车的顶盖中间撑条为开发对象,整合逆向工程(RE)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)等计算机辅助研发技术进行开发研究。先利用RE逆向工程设备采集产品点云数据,准确地进行实体及曲面设计,然后采用CAD进行数字化设计、CAE快速分析及测试来确保设计产品质量、CAM进行模具数控加工控制,最终完成顶盖中间撑条的样件试制。
 
1 逆向建模与曲面重构
  首先采用TRITOP非接触式光学量测系统对某型号微型面包车的顶盖中间撑条样品的所有基准点进行测量后,再以ATOS光栅扫描仪进行该零件表面点数据(点云)采集,避免了在较长的样品测量时的累积误差。开始测量后,由于ATOS系统测量范围有限,每次测量只能够得到部分零件表面的点云数据,需要将测量得到的单张点云数据根据预设的基准点拼接成整张点云数据。接着根据点云的造型,利用三维造型软件进行曲面造型,随后进行曲面的连续性、平滑性分析,完成顶盖中间撑条钣金曲面的创建,如图1所示。
 
图1顶盖中间撑条CAD曲面造型
 
2 型面设计
  将顶盖中间撑条CAD曲面造型修改成将加工的型面,再为加工的型面增加工艺补充面、压边圈。完成的顶盖中间撑条拉延模具型面如图2所示。
 
图2顶盖中间撑条拉延模具型面
 
3 数值模拟分析
    将重构的CAD几何模型导入到专用的板料冲压成形分析软件Autoform中,利用自动划分网格工具使其自动生成网格,并通过偏置分别生成凹模和凸模单元。将已导出的igs文件导人Autoform系统中,自动划分网格,按照成形需要定义各个成形工具,分别为:Die、Punch、Binder。有限元网格模型如图3所示。
 
图3有限元模型
 
    设置Blank,保存文件,点击运行,开始计算。计算结束后,点击相应命令,分别查看成形极限图、厚度云图、变薄率云图、过程数据图,如图4~图7所示。分析缺陷产生原因,经多次成形性分析确认型面设计的可行性,最终获得优化型面。
 
图4成形极限图
 
 
图5厚度云图
 
 
图6变薄率云图
 
 
图7过程数据图
 
4 模具实体设计与数控加工

  当设计完成的型面经过CAE成形分析得到优化型面后,按照工艺方案设计模具实体。将三维实体文件转入加工模块,将加工的外形、刀具参数、路径等参数设定完成之后进行模拟,确认结果可行后,将输出的程序代码文件输入数控机床中,便可进行加工。
 
5 装配试模
  将凹模、凸模、压边圈等组装成完整的模具,进行试模与品质确定取样。试模后取样用检具或CMM测量比对,完成单件钣金样件试制工作,顶盖中间撑条试件如图8所示。
 
图8顶盖中间撑条试件
 
6 结论
  本文以产品设计开发为出发点,综合采用RE/CAD/CAE/CAM技术完成了某型号微型面包车顶盖中间撑条的开发设计,达到了减少产品开发时间、提升产品质量、节省开发成本的优化目标。
 

  • 2019-04-29 10:35
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