本文探討研究了TD回彈補(bǔ)償功能模具設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。

　　一、前言

　　經(jīng)濟(jì)全球化的今天，汽車行業(yè)的國際競爭日益激烈，近年來各大汽車廠商頻頻降價(jià)，利潤日趨單薄。07年以來，金融風(fēng)暴襲卷全球，國際汽車行業(yè)也遭受重創(chuàng)，盡管國內(nèi)的汽車市場仍在逆市中保持著強(qiáng)勁的增長勢頭，但新一輪的優(yōu)勝劣汰仍不可避免。

　　這對于國內(nèi)的汽車廠商來說，是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。要想在復(fù)雜多變的經(jīng)濟(jì)形勢中取勝，汽車廠商必須不斷縮短產(chǎn)品上市周期，并不斷推出新產(chǎn)品，同時(shí)，市場還要求汽車低消耗、更加輕便安全。這就驅(qū)動(dòng)了汽車制造廠商對于高強(qiáng)度鋼、鋁合金及復(fù)雜合成材料的使用。

　　隨著新材料的應(yīng)用，回彈現(xiàn)象便成為板料成形過程中常見的缺陷，嚴(yán)重影響了模具設(shè)計(jì)的正確性和準(zhǔn)確性，回彈使按照零件的理論形狀設(shè)計(jì)制造出的模具生產(chǎn)出的零件不符合零件設(shè)計(jì)的要求。因此，要想得到符合零件設(shè)計(jì)要求的形狀，就必須改變模具型面的形狀，而模具型面的修改有如下的一些問題：

　　傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)補(bǔ)償方法是在模具車間現(xiàn)場試模實(shí)施，通過人工手動(dòng)修模實(shí)現(xiàn)的，修改模具型面的次數(shù)較多，增加了模具的試模次數(shù)，模具的設(shè)計(jì)與制造周期長。

　　采用CAD軟件來手工修改模具的型面，修改過程是一個(gè)費(fèi)時(shí)的、落后的回彈補(bǔ)償方法，并且修改后的模型曲面質(zhì)量不好。

　　工程師通過優(yōu)化FEA步驟，獲得盡可能準(zhǔn)確的板料成型和回彈結(jié)果。但是FEA工作和CAD模具設(shè)計(jì)工作是獨(dú)立的，需要客戶花費(fèi)大量的時(shí)間和精力把結(jié)果反饋到模具設(shè)計(jì)的型面修改設(shè)計(jì)中去。

　　ThinkDesign早在1979年就在歐洲誕生了，歷經(jīng)近三十年的發(fā)展，它已經(jīng)幫助全球上萬家企業(yè)解決了設(shè)計(jì)生產(chǎn)中存在的問題，提高了工作效率。本文以ThinkDesign軟件的GSM功能和專業(yè)的回彈補(bǔ)償模塊TD Compensator為基礎(chǔ)，來說明如何輕松解決模具型面的修改問題。

　　二、 使用GSM功能修改模具型面

　　全局形狀建模技術(shù)(Global Shape Modeling，簡稱GSM)。GSM為工程師提供了一種簡單易用、極具創(chuàng)新的高級(jí)建模方式!它是目前唯一的快速創(chuàng)建和修改的工具，用戶在設(shè)計(jì)的任何階段都可以迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，而不必重新建模。

　　圖1為GSM的工具欄，其功能強(qiáng)大，由于篇幅有限，下面僅用兩個(gè)具體的實(shí)例來介紹如何應(yīng)用GSM的功能來修改模具的型面。

　　2.1采用GSM功能做回彈補(bǔ)償案例一

　　對于一些產(chǎn)品的回彈補(bǔ)償，我們可以根據(jù)實(shí)際測量或者經(jīng)驗(yàn)知道需要回彈的補(bǔ)償量，通過給定的補(bǔ)償量來修改曲面的形狀，其過程只需簡單的兩個(gè)步驟：

　　·根據(jù)已知的回彈補(bǔ)償值繪制相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)或目標(biāo)線。

　　·采用圖1中的高級(jí)GSM功能來修改曲面的形狀。

　　在圖2中，可以應(yīng)用ThinkDesign的截面線工具快速的繪制出需要的截面線，然后使用圖1中的高級(jí)GSM功能就可以輕松完成模具型面的修改。其結(jié)果見圖3所示，修改后的曲面保持原有曲面的質(zhì)量、數(shù)量和曲面拓補(bǔ)關(guān)系。

　　2.2采用GSM功能做回彈補(bǔ)償案例二

　　如圖4所示的產(chǎn)品，在成型中存在回彈，需要對其模型進(jìn)行修改來消除回彈對成型的影響。我們需要在保持扭轉(zhuǎn)棱線位置不變的情況下，需要從垂直扭轉(zhuǎn)棱線的多個(gè)截面上去調(diào)整角度來改變模型。

　　采用GSM的棱線扭轉(zhuǎn)功能可以很方便的完成上述修改，其優(yōu)點(diǎn)如下：

　　只需做出扭轉(zhuǎn)棱線，垂直扭轉(zhuǎn)棱線的截面會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生。

　　垂直扭轉(zhuǎn)棱線的截面可以增加或刪除，各個(gè)截面的角度可以自定義。

　　三、使用TD Compensator 自動(dòng)回彈補(bǔ)償

　　TD Compensator是基于GSM技術(shù)開發(fā)的用于進(jìn)行板料回彈補(bǔ)償?shù)腃AD工具。Compensator在FEA和優(yōu)化模具設(shè)計(jì)之間搭建了溝通的橋梁，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　·它能夠?qū)崿F(xiàn)回彈補(bǔ)償過程自動(dòng)化，大大節(jié)省修改模具型面的時(shí)間。

　　·修改后的型面保持和原先型面相同的曲面結(jié)構(gòu)和曲面質(zhì)量。

　　將Compensator技術(shù)和FEA數(shù)據(jù)配合使用能夠提高模具設(shè)計(jì)效率，設(shè)計(jì)師再也不必花費(fèi)大量時(shí)間來重建回彈補(bǔ)償?shù)那?，其工作過程為圖5所示的3個(gè)步驟：

　　·根據(jù)FEA獲取成型MESH和回彈MESH。

　　·運(yùn)用Compensator技術(shù)自動(dòng)獲取回彈的變形數(shù)據(jù)以確定位移區(qū)域。

　　·采用GSM功能，根據(jù)回彈變形數(shù)據(jù)自動(dòng)修改CAD模型。

　　下面用汽車內(nèi)板件為例來說明上述的3個(gè)過程。

　　第一步：采用FEA軟件獲取回彈數(shù)據(jù)

　　第二步：Compensator獲取FEA的回彈變形數(shù)據(jù)來確定位移區(qū)域

　　·分別從initial mesh和springback mesh中或取節(jié)點(diǎn)信息，要求兩種mesh的節(jié)點(diǎn)數(shù)量一致，且或取的節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)。

　　·計(jì)算分析，得出3D變形數(shù)據(jù)，變形結(jié)果保存到新的參考曲面中。

　　第三步：采用GSM功能，根據(jù)回彈變形數(shù)據(jù)自動(dòng)修改CAD模型

　　·模具型面的加工是一個(gè)減料的過程，在圖8中的【比率】選項(xiàng)中可以調(diào)整回彈補(bǔ)償量。

　　五、結(jié)束語

　　降低模具成本、處理具有挑戰(zhàn)性的新材料(如高強(qiáng)度板)，實(shí)現(xiàn)回彈補(bǔ)償過程的自動(dòng)化等等是當(dāng)今制造業(yè)面臨的主要問題之一。TD Compensator能夠在保持原有曲面的質(zhì)量上對模具型面進(jìn)行修改，從而大大減少模具設(shè)計(jì)工程師修改模型的時(shí)間，減少模具試模的次數(shù)，極大的提高了模具設(shè)計(jì)能力，降低了模具設(shè)計(jì)與制造的成本。Extech多年來一直致力于為制造企業(yè)提供最適用的、優(yōu)秀的、高性價(jià)比的解決方案，TD Compensator只是其中的一部分。其完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)全的，全集成的，覆蓋產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)到制造管理全流程的PLM產(chǎn)品將進(jìn)一步幫助企業(yè)解決設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理中出現(xiàn)的各種問題，幫助企業(yè)在激烈的市場競爭中始終保持領(lǐng)先地位。