專利名稱：利用拉延件掃描結(jié)果設(shè)計后工序模具型面加工數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用拉延件掃描結(jié)果設(shè)計后工序模具型面加工數(shù)據(jù)的方法，適用于制件拉延后第一序修邊模具。
背景技術(shù)：
以往在設(shè)計初期，將全工序加工數(shù)據(jù)型面按理論數(shù)據(jù)全部設(shè)計完成。忽略了拉延后制件回彈和扭曲的因素，導(dǎo)致在拉延工序件調(diào)試基本合格后，放置在第一序修邊模具上產(chǎn)生型面不符、定位不穩(wěn)、空切等現(xiàn)象，需要進行大量的修改，增加了制造成本；延長了模具的制造周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用拉延件掃描結(jié)果設(shè)計后工序模具型面加工數(shù)據(jù)的方法，其將合格拉延件掃描生成點云數(shù)據(jù)，利用掃描點云數(shù)據(jù)作為理論依據(jù)，在軟件中進行逆向設(shè)計拉延件型面，在此基礎(chǔ)上設(shè)計轉(zhuǎn)化拉延后第一序修邊模具加工數(shù)據(jù)型面。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:利用拉延件掃描結(jié)果設(shè)計后工序模具型面加工數(shù)據(jù)的方法，其特征在于:利用德國GOM公司開發(fā)的一種非接觸式ATOS光學(xué)掃描設(shè)備對拉延工序件進行白光掃描(照相)，掃描結(jié)束后在ATOS光學(xué)掃描設(shè)備系統(tǒng)中對掃描結(jié)果進行計算得到三角面片點云數(shù)據(jù)(文件類型:證書信任列表為.stl格式)；在拉延工序模具調(diào)試合格后，開始制造第一序修邊模具，將合格拉延件掃描生成點云數(shù)據(jù)，利用掃描點云數(shù)據(jù)做為理論依據(jù)，在Geomagic studio 11軟件中進行逆向設(shè)計加工數(shù)據(jù)型面，再以逆向后的型面做為依據(jù)，設(shè)計轉(zhuǎn)化第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)型面；
具體步驟如下:
O在拉延模具調(diào)試基本合格后，壓制拉延件，利用ATOS掃描設(shè)備掃描合格拉延件，生成點云數(shù)據(jù)；
2)將生成的點云數(shù)據(jù)通過Geomagicstudio 11軟件逆向生成曲面數(shù)據(jù),作為第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)型面設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)；
3)開始進行第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)型面設(shè)計轉(zhuǎn)化工作，其中包括:下模修邊凸模型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、上模壓料板型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、上模修邊凹模鑲塊的型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化；
(1)、下模修邊凸模型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的設(shè)計分兩種情況，一是拉延工序件的掃描點云最外邊界(即:產(chǎn)品成型后材料收縮后的邊界)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云逆向型面基礎(chǔ)上對局部數(shù)據(jù)進行延伸修整；二是修邊內(nèi)容均為直修邊，個別產(chǎn)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(jié)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云逆向成的曲面作為理論依據(jù)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(shù)據(jù)型面的設(shè)計轉(zhuǎn)化也分兩種情況，一是拉延工序后的第一序修邊內(nèi)容有直修邊，也有斜楔修邊，且拉延工序件的掃描點云最外邊界(即:產(chǎn)品成型后材料收縮后的邊界)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云逆向成曲面基礎(chǔ)上對局部數(shù)據(jù)進行延伸修整，為利于加工，在沖壓方向上斜楔刃口無負(fù)角的情況下，需將壓料板斜楔刃口部位做成型面，便于加工整體型面時將斜刃口處一同加工完畢；二是拉延工序后的第一序修邊內(nèi)容均為直修邊,個別產(chǎn)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云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云逆向成的曲面作為理論依據(jù)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(shù)據(jù)型面的設(shè)計轉(zhuǎn)化:由于存在刃口合入量問題，所以需要全部按點云生成的曲面，重新設(shè)計轉(zhuǎn)化凹模鑲塊的加工型面。本發(fā)明的積極效果是將拉延工序件掃描結(jié)果設(shè)計轉(zhuǎn)化成第一序修邊模具型面加工數(shù)據(jù)，可避免由于拉延后產(chǎn)品回彈局部型面與理論型面不符而導(dǎo)致的定位不準(zhǔn)、修邊狀態(tài)不穩(wěn)定等缺陷所造成的大量修改，降低制造成本，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，并且加快了模具的產(chǎn)出周期。


圖1為本發(fā)明的拉延模具調(diào)試合格后壓制出的拉延件放到下模上的示意圖。圖2為Geomagic studio 11軟件逆向生成曲面數(shù)據(jù)。圖3為本發(fā)明的下模修邊凸模剖面圖。圖4為本發(fā)明的上模壓料板的示意圖。圖5為本發(fā)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(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的描述:如圖1所示，拉延模具調(diào)試合格后壓制出的拉延件，經(jīng)掃描生成點云數(shù)據(jù)，導(dǎo)入加工數(shù)據(jù)環(huán)境中(與模具位置對齊的狀態(tài))。模具的型面是與產(chǎn)品理論數(shù)模一致的，拉延后產(chǎn)品的拉延型面A與模具型面有一定的偏差，主要是產(chǎn)品回彈引起的。所以利用掃描點云數(shù)據(jù)作為理論依據(jù)，進行逆向設(shè)計轉(zhuǎn)化延伸各部件加工數(shù)據(jù)型面，以保證模具與制件型面的伏貼與吻合。
一、拉延工序模具調(diào)試基本合格后，通過模具沖壓、激光切割等手段得到最終工序件。根據(jù)用戶提供的品標(biāo)書中的產(chǎn)品質(zhì)量檢測表對最終工序件進行檢測(采用ATOS白光掃描點云數(shù)據(jù)與理論數(shù)模對比或采用三坐標(biāo)檢測)，而三坐標(biāo)只是對產(chǎn)品的打點檢測，只能作為分析的一個文件。采用ATOS白光掃描檢測內(nèi)容為產(chǎn)品型面、輪廓、孔徑、孔位等。根據(jù)產(chǎn)品性能，檢測結(jié)果滿足產(chǎn)品質(zhì)量檢測表的公差要求，產(chǎn)品型面公差要求控制在±0.8mm以內(nèi)，在±0.8mm以內(nèi)區(qū)域均在合格范圍內(nèi)，個別區(qū)域超差可以根據(jù)沖壓工藝在后工序調(diào)整。當(dāng)最終工序產(chǎn)品合格率達到90%以上時，視為合格，證明拉延模具調(diào)試到位。此時，壓制出合格拉延件并利用ATOS掃描設(shè)備掃描生成點云數(shù)據(jù)，作為第一序修邊模具加工數(shù)據(jù)型面逆向設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)。二、白光掃描相當(dāng)于對整件的全方位檢測，掃描點云數(shù)據(jù)處理過程中，由掃描員負(fù)責(zé)將點云數(shù)據(jù)與理論產(chǎn)品數(shù)模擬合對齊到最佳位置，并保證與模具位置對齊。所生成的拉延件點云數(shù)據(jù)可以通過如圖2所示Geomagic studio 11軟件逆向生成曲面數(shù)據(jù)。
逆向曲面設(shè)計步驟:
1、多邊形網(wǎng)格處理階段
將點云數(shù)據(jù)(Stl格式)導(dǎo)入Geomagic studio 11軟件設(shè)計環(huán)境中，通過使用“網(wǎng)格醫(yī)生”命令，對點云數(shù)據(jù)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(shè)計階段
(I)編輯輪廓線:自動劃分區(qū)域，新建曲面片布局圖，生成曲面片框架。(a)對點云區(qū)域進行合理性劃分，提取特征線，即探測輪廓線，對其進行創(chuàng)建、編輯。(b)對探測輪廓線進行細(xì)分、延伸，使點云局部特征更加清晰、明顯，之后，對延伸線進行編輯，使編輯的結(jié)果與區(qū)域的分隔符相符。(2)調(diào)整構(gòu)造曲面片框架:使用當(dāng)前細(xì)分區(qū)域，調(diào)整構(gòu)造曲面片框架。對曲面片的相交區(qū)域、碎小曲面片、高度點等進行修復(fù)。(3)構(gòu)造格柵:使用合理的分辨率(一般取系數(shù)20)構(gòu)造格柵，通過編輯或松弛格柵，來消除內(nèi)部錯誤。(4)擬合曲面:選擇“適應(yīng)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并和刪除處理，逆向曲面設(shè)計完成。三、在Geomagic studio 11軟件中逆向設(shè)計完成拉延工序件型面后,將此型面導(dǎo)入加工數(shù)據(jù)環(huán)境中(與模具位置對齊的狀態(tài))，在Catia軟件中設(shè)計第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)。其中包括:下模修邊凸模型面加工數(shù)據(jù)的設(shè)計轉(zhuǎn)化、上模壓料板型面加工數(shù)據(jù)的設(shè)計轉(zhuǎn)化、上模修邊凹模鑲塊的型面加工數(shù)據(jù)的設(shè)計轉(zhuǎn)化。1、下模修邊凸模加工數(shù)據(jù)型面的轉(zhuǎn)化:
(O需要對點云數(shù)據(jù)逆向后的型面局部延伸修整用于加工:以合格拉延工序件的掃描點云逆向曲面為主體，由于在結(jié)構(gòu)設(shè)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于理論沖壓工藝邊界。如圖3所示為拉延工序件的掃描點云最外邊界C是產(chǎn)品成型后材料收縮后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云逆向曲面基礎(chǔ)上對局部數(shù)據(jù)進行延伸修整轉(zhuǎn)化成加工型面。由于拉延工序件的掃描點云逆向曲面與理論實體型面不伏貼，所以導(dǎo)致加工余量不均勻，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(wěn)定性和加工精度。(2)點云數(shù)據(jù)逆向后的曲面可直接應(yīng)用于加工:以合格拉延工序件的掃描點云逆向曲面為主體,修邊內(nèi)容均為直修邊,產(chǎn)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云幾乎包含修邊凸模的部件，這時由于生產(chǎn)周期的需要，可以利用拉延工序件的掃描點云逆向曲面作為理論依據(jù)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(zhì)量帶來負(fù)面影響，以達到規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求，對于陡峭面加工刀具軌跡跨步要大，部分區(qū)域要進行補刀加工,之后鉗工可能需要局部手工修整。2、上模壓料板加工數(shù)據(jù)型面的轉(zhuǎn)化:
(O需要對點云數(shù)據(jù)逆向后的型面局部延伸修整用于加工:拉延工序后的第一序修邊內(nèi)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，其余為直修邊)，且拉延工序件的掃描點云最外邊界(即:產(chǎn)品成型后材料收縮后的邊界)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云逆向型面基礎(chǔ)上對局部數(shù)據(jù)進行延伸修整，為利于一次能加工出更多的區(qū)域，在沖壓方向上斜楔刃口無負(fù)角的情況下，需將壓料板斜楔刃口部位做成型面，便于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(jié)省加工時間，降低成本。(2)點云數(shù)據(jù)逆向后的曲面可直接應(yīng)用于加工:以合格拉延工序件的掃描點云逆向曲面為主體,修邊內(nèi)容均為直修邊,產(chǎn)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云幾乎包含壓料板的部件，這時由于生產(chǎn)周期的需要，可以利用拉延工序件的掃描點云逆向曲面作為理論依據(jù)按料厚的正常偏置直接加工上模壓料板型面。部分區(qū)域要進行補刀加工，之后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(shù)據(jù)型面轉(zhuǎn)化:由于修邊凹模鑲塊要考慮刃口合入量R，有些還要合理設(shè)置波浪刃口，所以必須全部按點云數(shù)據(jù)逆向后的型面重新設(shè)計生成凹模鑲塊的加工型面。主要是利用凸模鑲塊轉(zhuǎn)化后的型面，向下偏移一個刃口合入量R并做出高點E低點F (高點合入9mm，低點合3mm)。由于上模修邊凹模鑲塊的主要工作區(qū)為刃口，所以加工時刃口精度要嚴(yán)格保證，型面精度可略低些。
權(quán)利要求
1.利用拉延件掃描結(jié)果設(shè)計后工序模具型面加工數(shù)據(jù)的方法，其特征在于:利用德國GOM公司開發(fā)的一種非接觸式ATOS光學(xué)掃描設(shè)備對拉延工序件進行白光掃描或照相，掃描結(jié)束后在ATOS光學(xué)掃描設(shè)備系統(tǒng)中對掃描結(jié)果進行計算得到三角面片點云數(shù)據(jù)即文件類型:證書信任列表為.stl格式；在拉延工序模具調(diào)試合格后，開始制造第一序修邊模具，將合格拉延件掃描生成點云數(shù)據(jù)，利用掃描點云數(shù)據(jù)做為理論依據(jù)，在Geomagic studio 11軟件中進行逆向設(shè)計加工數(shù)據(jù)型面，再以逆向后的型面做為依據(jù)，設(shè)計轉(zhuǎn)化第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)型面； 具體步驟如下: 1)在拉延模具調(diào)試基本合格后，壓制拉延件，利用ATOS掃描設(shè)備掃描合格拉延件，生成點云數(shù)據(jù)； 2)將生成的點云數(shù)據(jù)通過Geomagicstudio 11軟件逆向生成曲面數(shù)據(jù),作為第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)型面設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)； 3)開始進行第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)型面設(shè)計轉(zhuǎn)化工作，其中包括:下模修邊凸模型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、上模壓料板型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、上模修邊凹模鑲塊的型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化； (1)、下模修邊凸模型面加工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的設(shè)計分兩種情況，一是拉延工序件的掃描點云最外邊界即:產(chǎn)品成型后材料收縮后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云逆向型面基礎(chǔ)上對局部數(shù)據(jù)進行延伸修整；二是修邊內(nèi)容均為直修邊，個別產(chǎn)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(jié)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云逆向成的曲面作為理論依據(jù)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(shù)據(jù)型面的設(shè)計轉(zhuǎn)化也分兩種情況，一是拉延工序后的第一序修邊內(nèi)容有直修邊，也有斜楔修邊，且拉延工序件的掃描點云最外邊界即:產(chǎn)品成型后材料收縮后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云逆向成曲面基礎(chǔ)上對局部數(shù)據(jù)進行延伸修整，為利于加工，在沖壓方向上斜楔刃口無負(fù)角的情況下，需將壓料板斜楔刃口部位做成型面，便于加工整體型面時將斜刃口處一同加工完畢；二是拉延工序后的第一序修邊內(nèi)容均為直修邊，個別產(chǎn)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云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云逆向成的曲面作為理論依據(jù)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(shù)據(jù)型面的設(shè)計轉(zhuǎn)化:由于存在刃口合入量問題，所以需要全部按點云生成的曲面，重新設(shè)計轉(zhuǎn)化凹模鑲塊的加工型面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用拉延件掃描結(jié)果設(shè)計后工序模具型面加工數(shù)據(jù)的方法，其特征在于利用德國GOM公司開發(fā)的一種非接觸式ATOS光學(xué)掃描設(shè)備對拉延工序件進行白光掃描(照相),掃描結(jié)束后在ATOS光學(xué)掃描設(shè)備系統(tǒng)中對掃描結(jié)果進行計算得到三角面片點云數(shù)據(jù)；在拉延工序模具調(diào)試合格后，開始制造第一序修邊模具，將合格拉延件掃描生成點云數(shù)據(jù)，利用掃描點云數(shù)據(jù)做為理論依據(jù)，在Geomagicstudio11軟件中進行逆向設(shè)計加工數(shù)據(jù)型面，再以逆向后的型面做為依據(jù)，設(shè)計轉(zhuǎn)化第一序修邊模的加工數(shù)據(jù)型面;其將合格拉延件掃描生成點云數(shù)據(jù)，利用掃描點云數(shù)據(jù)作為理論依據(jù)，在軟件中進行逆向設(shè)計拉延件型面，在此基礎(chǔ)上設(shè)計轉(zhuǎn)化拉延后第一序修邊模具加工數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)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