利用拉延件掃描結果設計後工序模具型面加工數據的方法
2023-08-11 01:28:51 1
專利名稱：利用拉延件掃描結果設計後工序模具型面加工數據的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用拉延件掃描結果設計後工序模具型面加工數據的方法，適用於製件拉延後第一序修邊模具。
背景技術：
以往在設計初期，將全工序加工數據型面按理論數據全部設計完成。忽略了拉延後製件回彈和扭曲的因素，導致在拉延工序件調試基本合格後，放置在第一序修邊模具上產生型面不符、定位不穩、空切等現象，需要進行大量的修改，增加了製造成本；延長了模具的製造周期。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用拉延件掃描結果設計後工序模具型面加工數據的方法，其將合格拉延件掃描生成點雲數據，利用掃描點雲數據作為理論依據，在軟體中進行逆向設計拉延件型面，在此基礎上設計轉化拉延後第一序修邊模具加工數據型面。本發明的技術方案是這樣實現的:利用拉延件掃描結果設計後工序模具型面加工數據的方法，其特徵在於:利用德國GOM公司開發的一種非接觸式ATOS光學掃描設備對拉延工序件進行白光掃描(照相)，掃描結束後在ATOS光學掃描設備系統中對掃描結果進行計算得到三角面片點雲數據(文件類型:證書信任列表為.stl格式)；在拉延工序模具調試合格後，開始製造第一序修邊模具，將合格拉延件掃描生成點雲數據，利用掃描點雲數據做為理論依據，在Geomagic studio 11軟體中進行逆向設計加工數據型面，再以逆向後的型面做為依據，設計轉化第一序修邊模的加工數據型面；
具體步驟如下:
O在拉延模具調試基本合格後，壓制拉延件，利用ATOS掃描設備掃描合格拉延件，生成點雲數據；
2)將生成的點雲數據通過Geomagicstudio 11軟體逆向生成曲面數據,作為第一序修邊模的加工數據型面設計的基礎和依據；
3)開始進行第一序修邊模的加工數據型面設計轉化工作，其中包括:下模修邊凸模型面加工數據轉化、上模壓料板型面加工數據轉化、上模修邊凹模鑲塊的型面加工數據轉化；
(1)、下模修邊凸模型面加工數據轉化的設計分兩種情況，一是拉延工序件的掃描點雲最外邊界(即:產品成型後材料收縮後的邊界)不能將工作部件包含進去，所以修邊凸模在拉延工序件掃描點雲逆向型面基礎上對局部數據進行延伸修整；二是修邊內容均為直修邊，個別產品拉延成型時材料不走動或走動很小，拉延工序件的掃描結果足以包含修邊凸模的部件，這時可以利用拉延工序件的掃描點雲逆向成的曲面作為理論依據按料厚的正常偏置直接加工下模型面；
(2)、上模壓料板加工數據型面的設計轉化也分兩種情況，一是拉延工序後的第一序修邊內容有直修邊，也有斜楔修邊，且拉延工序件的掃描點雲最外邊界(即:產品成型後材料收縮後的邊界)不能將工作部件包含進去，所以修邊凸模在拉延工序件掃描點雲逆向成曲面基礎上對局部數據進行延伸修整，為利於加工，在衝壓方向上斜楔刃口無負角的情況下，需將壓料板斜楔刃口部位做成型面，便於加工整體型面時將斜刃口處一同加工完畢；二是拉延工序後的第一序修邊內容均為直修邊,個別產品拉延成型時材料不走動或走動很小，拉延工序件的掃描點雲足以包含修邊凸模的部件，這時可以利用拉延工序件的掃描點雲逆向成的曲面作為理論依據按料厚的正常偏置直接加工上壓料板型面；
(3)、上模修邊凹模鑲塊加工數據型面的設計轉化:由於存在刃口合入量問題，所以需要全部按點雲生成的曲面，重新設計轉化凹模鑲塊的加工型面。本發明的積極效果是將拉延工序件掃描結果設計轉化成第一序修邊模具型面加工數據，可避免由於拉延後產品回彈局部型面與理論型面不符而導致的定位不準、修邊狀態不穩定等缺陷所造成的大量修改，降低製造成本，產生可觀的經濟效益，並且加快了模具的產出周期。
圖1為本發明的拉延模具調試合格後壓製出的拉延件放到下模上的示意圖。圖2為Geomagic studio 11軟體逆向生成曲面數據。圖3為本發明的下模修邊凸模剖面圖。圖4為本發明的上模壓料板的示意圖。圖5為本發明上模凹模修邊鑲塊與下模修邊凸模工作剖面圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述:如圖1所示，拉延模具調試合格後壓製出的拉延件，經掃描生成點雲數據，導入加工數據環境中(與模具位置對齊的狀態)。模具的型面是與產品理論數模一致的，拉延後產品的拉延型面A與模具型面有一定的偏差，主要是產品回彈引起的。所以利用掃描點雲數據作為理論依據，進行逆向設計轉化延伸各部件加工數據型面，以保證模具與製件型面的伏貼與吻合。
一、拉延工序模具調試基本合格後，通過模具衝壓、雷射切割等手段得到最終工序件。根據用戶提供的品標書中的產品質量檢測表對最終工序件進行檢測(採用ATOS白光掃描點雲數據與理論數模對比或採用三坐標檢測)，而三坐標只是對產品的打點檢測，只能作為分析的一個文件。採用ATOS白光掃描檢測內容為產品型面、輪廓、孔徑、孔位等。根據產品性能，檢測結果滿足產品質量檢測表的公差要求，產品型面公差要求控制在±0.8mm以內，在±0.8mm以內區域均在合格範圍內，個別區域超差可以根據衝壓工藝在後工序調整。當最終工序產品合格率達到90%以上時，視為合格，證明拉延模具調試到位。此時，壓製出合格拉延件並利用ATOS掃描設備掃描生成點雲數據，作為第一序修邊模具加工數據型面逆向設計的基礎和依據。二、白光掃描相當於對整件的全方位檢測，掃描點雲數據處理過程中，由掃描員負責將點雲數據與理論產品數模擬合對齊到最佳位置，並保證與模具位置對齊。所生成的拉延件點雲數據可以通過如圖2所示Geomagic studio 11軟體逆向生成曲面數據。
逆向曲面設計步驟:
1、多邊形網格處理階段
將點雲數據(Stl格式)導入Geomagic studio 11軟體設計環境中，通過使用「網格醫生」命令，對點雲數據的尖點、折射邊、重疊面、相交孔等進行修補處理。2、曲面逆向設計階段
(I)編輯輪廓線:自動劃分區域，新建曲面片布局圖，生成曲面片框架。(a)對點雲區域進行合理性劃分，提取特徵線，即探測輪廓線，對其進行創建、編輯。(b)對探測輪廓線進行細分、延伸，使點雲局部特徵更加清晰、明顯，之後，對延伸線進行編輯，使編輯的結果與區域的分隔符相符。(2)調整構造曲面片框架:使用當前細分區域，調整構造曲面片框架。對曲面片的相交區域、碎小曲面片、高度點等進行修復。(3)構造格柵:使用合理的解析度(一般取係數20)構造格柵，通過編輯或鬆弛格柵，來消除內部錯誤。(4)擬合曲面:選擇「適應性擬合方式」定義，對格柵進行曲面生成，同時要對較小曲面片和錯誤曲面進行合併和刪除處理，逆向曲面設計完成。三、在Geomagic studio 11軟體中逆向設計完成拉延工序件型面後,將此型面導入加工數據環境中(與模具位置對齊的狀態)，在Catia軟體中設計第一序修邊模的加工數據。其中包括:下模修邊凸模型面加工數據的設計轉化、上模壓料板型面加工數據的設計轉化、上模修邊凹模鑲塊的型面加工數據的設計轉化。1、下模修邊凸模加工數據型面的轉化:
(O需要對點雲數據逆向後的型面局部延伸修整用於加工:以合格拉延工序件的掃描點雲逆向曲面為主體，由於在結構設計時考慮保證將廢料完全修掉，所以模具工作部件邊界要大於理論衝壓工藝邊界。如圖3所示為拉延工序件的掃描點雲最外邊界C是產品成型後材料收縮後的最外邊界不能將工作部件包含進去，所以修邊凸模最外邊界D在拉延工序件掃描點雲逆向曲面基礎上對局部數據進行延伸修整轉化成加工型面。由於拉延工序件的掃描點雲逆向曲面與理論實體型面不伏貼，所以導致加工餘量不均勻，在加工時要考慮影響刀具切削層面積的變化和刀具載荷的變化，控制切削過程中的穩定性和加工精度。(2)點雲數據逆向後的曲面可直接應用於加工:以合格拉延工序件的掃描點雲逆向曲面為主體,修邊內容均為直修邊,產品拉延成型時材料不走動或走動很小,拉延工序件的掃描點雲幾乎包含修邊凸模的部件，這時由於生產周期的需要，可以利用拉延工序件的掃描點雲逆向曲面作為理論依據按料厚的正常偏置直接加工下模型面。加工時保證主要支撐面使用同一把刀具進行加工，避免加工中接刀給模具型面質量帶來負面影響，以達到規定的尺寸精度和表面粗糙度要求，對於陡峭面加工刀具軌跡跨步要大，部分區域要進行補刀加工,之後鉗工可能需要局部手工修整。2、上模壓料板加工數據型面的轉化:
(O需要對點雲數據逆向後的型面局部延伸修整用於加工:拉延工序後的第一序修邊內容有直修邊M，也有斜楔修邊N (如圖4中除三處斜楔修邊外，其餘為直修邊)，且拉延工序件的掃描點雲最外邊界(即:產品成型後材料收縮後的邊界)不能將工作部件包含進去，所以上壓料板在拉延工序件掃描點雲逆向型面基礎上對局部數據進行延伸修整，為利於一次能加工出更多的區域，在衝壓方向上斜楔刃口無負角的情況下，需將壓料板斜楔刃口部位做成型面，便於加工整體型面時將斜刃口處一同加工完畢，以避免斜楔刃口的擺角加工，降低加工難度，節省加工時間，降低成本。(2)點雲數據逆向後的曲面可直接應用於加工:以合格拉延工序件的掃描點雲逆向曲面為主體,修邊內容均為直修邊,產品拉延成型時材料不走動或走動很小,拉延工序件的掃描點雲幾乎包含壓料板的部件，這時由於生產周期的需要，可以利用拉延工序件的掃描點雲逆向曲面作為理論依據按料厚的正常偏置直接加工上模壓料板型面。部分區域要進行補刀加工，之後鉗工可能需要局部手工修整。(加工原理同修邊凸模)
3、如圖5上模修邊凹模鑲塊的加工數據型面轉化:由於修邊凹模鑲塊要考慮刃口合入量R，有些還要合理設置波浪刃口，所以必須全部按點雲數據逆向後的型面重新設計生成凹模鑲塊的加工型面。主要是利用凸模鑲塊轉化後的型面，向下偏移一個刃口合入量R並做出高點E低點F (高點合入9mm，低點合3mm)。由於上模修邊凹模鑲塊的主要工作區為刃口，所以加工時刃口精度要嚴格保證，型面精度可略低些。
權利要求
1.利用拉延件掃描結果設計後工序模具型面加工數據的方法，其特徵在於:利用德國GOM公司開發的一種非接觸式ATOS光學掃描設備對拉延工序件進行白光掃描或照相，掃描結束後在ATOS光學掃描設備系統中對掃描結果進行計算得到三角面片點雲數據即文件類型:證書信任列表為.stl格式；在拉延工序模具調試合格後，開始製造第一序修邊模具，將合格拉延件掃描生成點雲數據，利用掃描點雲數據做為理論依據，在Geomagic studio 11軟體中進行逆向設計加工數據型面，再以逆向後的型面做為依據，設計轉化第一序修邊模的加工數據型面； 具體步驟如下: 1)在拉延模具調試基本合格後，壓制拉延件，利用ATOS掃描設備掃描合格拉延件，生成點雲數據； 2)將生成的點雲數據通過Geomagicstudio 11軟體逆向生成曲面數據,作為第一序修邊模的加工數據型面設計的基礎和依據； 3)開始進行第一序修邊模的加工數據型面設計轉化工作，其中包括:下模修邊凸模型面加工數據轉化、上模壓料板型面加工數據轉化、上模修邊凹模鑲塊的型面加工數據轉化； (1)、下模修邊凸模型面加工數據轉化的設計分兩種情況，一是拉延工序件的掃描點雲最外邊界即:產品成型後材料收縮後的邊界不能將工作部件包含進去，所以修邊凸模在拉延工序件掃描點雲逆向型面基礎上對局部數據進行延伸修整；二是修邊內容均為直修邊，個別產品拉延成型時材料不走動或走動很小，拉延工序件的掃描結果足以包含修邊凸模的部件，這時可以利用拉延工序件的掃描點雲逆向成的曲面作為理論依據按料厚的正常偏置直接加工下模型面； (2)、上模壓料板加工數據型面的設計轉化也分兩種情況，一是拉延工序後的第一序修邊內容有直修邊，也有斜楔修邊，且拉延工序件的掃描點雲最外邊界即:產品成型後材料收縮後的邊界不能將工作部件包含進去，所以修邊凸模在拉延工序件掃描點雲逆向成曲面基礎上對局部數據進行延伸修整，為利於加工，在衝壓方向上斜楔刃口無負角的情況下，需將壓料板斜楔刃口部位做成型面，便於加工整體型面時將斜刃口處一同加工完畢；二是拉延工序後的第一序修邊內容均為直修邊，個別產品拉延成型時材料不走動或走動很小，拉延工序件的掃描點雲足以包含修邊凸模的部件，這時可以利用拉延工序件的掃描點雲逆向成的曲面作為理論依據按料厚的正常偏置直接加工上壓料板型面； (3)、上模修邊凹模鑲塊加工數據型面的設計轉化:由於存在刃口合入量問題，所以需要全部按點雲生成的曲面，重新設計轉化凹模鑲塊的加工型面。
全文摘要
本發明涉及一種利用拉延件掃描結果設計後工序模具型面加工數據的方法，其特徵在於利用德國GOM公司開發的一種非接觸式ATOS光學掃描設備對拉延工序件進行白光掃描(照相),掃描結束後在ATOS光學掃描設備系統中對掃描結果進行計算得到三角面片點雲數據；在拉延工序模具調試合格後，開始製造第一序修邊模具，將合格拉延件掃描生成點雲數據，利用掃描點雲數據做為理論依據，在Geomagicstudio11軟體中進行逆向設計加工數據型面，再以逆向後的型面做為依據，設計轉化第一序修邊模的加工數據型面;其將合格拉延件掃描生成點雲數據，利用掃描點雲數據作為理論依據，在軟體中進行逆向設計拉延件型面，在此基礎上設計轉化拉延後第一序修邊模具加工數據型面。
文檔編號B21D37/20GK103143633SQ201310064339
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者王忠華, 王強, 張健, 張立彪, 陳超, 楊德軍, 李龍一 申請人:中國第一汽車股份有限公司