[发明专利]模具型面的设计方法及覆盖件模具

说明书

本发明提供了一种模具型面的设计方法及覆盖件模具，以解决现有技术中存在的模具型面的预先补偿精度低的技术问题。所述模具型面的设计方法，包括以下步骤：1)模具在冲压力下的弹性变形量的计算；2)基于模具变形有限元计算网格节点点云的提取和耦合；3)基于有限元计算精细模面生成。所述模具型面的设计方法用于设计覆盖件模具且提高模具型面的预先补偿精度。

技术领域

本发明涉及模具设计技术领域，尤其是涉及一种模具型面的设计方法及覆盖件模具。

背景技术

汽车覆盖件模具在进行冲压时需要保证所冲压出的覆盖件的精度符合设计要求并且质量稳定，因此，覆盖件模具在工作时需要保证凸模型面、凹模型面与板料在冲压成形的最终时刻能够均匀接触。通常汽车覆盖件模具的凸模型面和凹模型面均为均匀偏置料厚的型面，但在使用过程中，由于压力机成形力的存在，模具会发生不均匀的弹性变形，该弹性变形造成模具的凸模型面和凹模型面及板料不能均匀接触，最终导致制件精度低且质量不稳定的问题。

为解决上述问题，出现了基于有限元数值模拟技术的精细模面设计技术，该技术主要是利用有限元数值模拟技术对覆盖件在冲压过程中的减薄量和模具整体的弹性变形进行分析，并对模具型面进行预先补偿，即在获得最终成形的模具型面之前，对覆盖件的减薄量和弹性形变进行补偿，最后曲面设计工程师可根据上述分析结果对模具精细模面进行设计，这种方法可有效减少传统钳工的研配工作量，同时可缩短模具的制造周期。

然而，上述相关技术存在以下缺陷：使用上述方法对模具精细模面进行设计，其中人工参与的部分为：曲面设计工程师通过有限元数值模拟技术获取覆盖件的减薄量和模具整体的弹性变形量，通过人眼观察变形区域的大致变形情况，并对所观察到的变形区域的减薄量进行大致计算，然后对同一变形区域的弹性变形量进行大致计算，最终再将两个数据进行合并得到一个简单的模面补偿报告，曲面设计师再根据此报告做出相应曲面。因此，上述分析结果所获取的最终结果仅为一个大致结果，并非模具变形区域上每个位置的精准数据，从而导致最终成形的模具型面的精度低、准确性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模具型面的设计方法及覆盖件模具，以解决现有技术中存在的模具型面的预先补偿精度低的技术问题。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种模具型面的设计方法，包括以下步骤：

1)模具在冲压力下的弹性变形量的计算：

首先建立成形零件的有限元CAD数字模型，并将所述CAD数字模型的结构进行简化，然后利用Unigraphics NX软件对简化后的所述CAD数字模型进行实体网格划分，最后利用LS－DYNA软件对简化后的所述CAD数字模型进行在冲压力下的弹性变形量计算；

2)基于模具变形有限元计算网格节点点云的提取和耦合：首先对所述CAD数字模型在成形压力下弹性变形有限元计算得到的有限元网格的所述CAD数字模型的工作型面进行节点坐标、网格节点点云的提取，其次根据网格分布情况确定工作型面节点坐标、网格节点点云提取后的所述CAD数字模型的工作型面的反向补偿法线方向和反向节点移动数值，再次确定网格节点的投影，最后对补偿后的所述CAD数字模型的工作型面进行网格节点合并且得到一致性点云；

3)基于有限元计算精细模面生成：利用GeomagicStudio软件将所述CAD数字模型的工作型面获得的一致性点云进行非均匀有理B样条拟合，并建立基于有限元计算耦合点云的精细模面。

进一步地，在步骤2)中，利用LS－DYNA软件对网格划分后的所述CAD数字模型的工作型面进行有限元数值模拟计算并得到DYNAIN文件，通过坐标系平面分块算法，沿所述CAD数字模型的工作型面的高度方向获取边长为1mm方格范围内，利用最近邻点插值法计算得到每一个1mm方格四节点的空间坐标值，获取由以上1mm方格节点组成所述CAD数字模型的工作型面的有限元网格节点点云。