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《大连理工大学》 2012年
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汽车覆盖件模面柔性参数化设计关键技术研究

鲍镜如  
【摘要】:汽车覆盖件模具的设计水平是制约汽车产品开发速度和品质的核心因素。模具型面设计作为模具设计的首要环节,直接决定了模具结构的复杂程度和模具的可成形性,在模具设计中占据着举足轻重的地位。随着CAD/CAE集成技术的快速发展,面向CAE的覆盖件模具型面的参数化设计方法得到了广泛的研究。目前,一些现有的商业化CAE分析软件已经推出了相应的模面设计模块,然而这些软件系统在特征截面线的编辑、工艺补充的曲面构造等方面还存在不足。与此同时,我国在模具CAD/CAE集成技术方面的研究相对落后,亟需开展面向CAE的模具型面参数化设计方法的自主研发工作。为此,本文以构建面向CAE的模具型面设计系统为研究的核心目的,运用NURBS方法进行模具型面构造,借助其与网格设计相比更加“柔性”的设计优势,对模具型面设计中的部分关键技术进行了深入的研究,主要内容如下: (1)基于ACIS几何造型引擎,实现了覆盖件模具型面设计环节中的零件边界提取、翻边隐藏、冲压方向确定等功能; (2)针对覆盖件模具型而设计中零件边界凹入区域的工艺补充问题,提出了一种基于平面多段线offset技术的边界光顺算法,并通过NURBS方法构建了光顺曲线及与零件C1连续的光顺曲面。结果表明该方法可避免出现细小误差和重复修正问题,具有良好的适用性和可靠性; (3)为提高覆盖件模具型面设计的效率和稳定性,以模板技术为基础,提出了2D特征截面线的编辑策略及其优化算法,有利于规范用户的操作习惯,同时避免了截面线越界、飞逸等异常现象的发生,提高了设计的鲁棒性;采用蒙皮技术生成工艺补充面的分片曲面并将其光滑拼接,可有效降低曲面的阶数与算法复杂度,且支持局部形状的柔性修改。本方法采用统一的NURBS的曲面曲线表达形式,为型面设计提供了强大的柔性编辑功能。以汽车前翼子板为例,验证了该方法的有效性及适用性; (4)针对汽车覆盖件在冲压过程中出现的表面凹陷/畸变问题,提出了一种基于几何morphing的模具修正方案。采用具有典型反拉延特征形状的试验模具进行冲压试验,并分别运用凹模内加垫法、坯料打孔法及本文方法对模具进行修正处理及冲压成形试验,然后通过激光扫描方法对试验件进行凹陷测量。结果表明,该方法可以有效地降低试验件表面的凹陷/畸变程度,从而大大降低了反复试模及修改带来的成本消耗,缩短了模具的设计周期。该方法具有较好的工程应用前景。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U466

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