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反求工程在复杂冲压零件及成形模具设计中的应用研究

沈继刚  
【摘要】: 反求工程(Reverse Engineering, RE)是产品创新设计和快速开发的重要手段,是各种先进制造模式的关键使能技术。本文根据反求工程在曲面形状复杂产品设计的特点,并结合冲压模具设计中的要点,在研究一般反求工程关键技术和冲压模具设计特点的基础上,通过对复杂曲面数字化、曲面重构、CAD建模和坯料尺寸反求等关键技术的研究,较完整地建立了一套适合复杂曲面形状冲压模具反求工程的方法和手段,以此来适应产品快速开发的需要。 在深入分析了复杂曲面数字化的各种测量方法的应用特点及其适用范围的基础上,提出了适合复杂冲压零件曲面数字化的方法。为了提高曲面数字化的效率和精度,探讨了用CMM进行数字化时的测点路径规划问题;为增强数据点的合理性及完备性,需对原始测量数据进行预处理,分析了数据预处理的各种手段,重点探讨了基于曲面曲率的一种自适应数据压缩方法。 根据复杂曲面及其反求的特点,以重构适应性好、编辑快捷的连续的Bezier曲面为最终目标,研究了适合复杂曲面冲压模具反求工程的几何建模技术及相应的关键技术,即:离散点集的三角划分,网格优化、网格简化、基于型曲面重构及其曲面光顺处理技术。 详尽地探讨了冲压毛坯尺寸形状的反求技术——逐次逼近法、拼合法、滑移线法、几何映射法,以及基于有限元技术的板料成形毛料计算方法,并分析了各自在冲压坯料反求中特点的及其适用范围。对油箱底壳冲压成形进行了力学分析,考虑了凸凹模尺寸、模具型腔参数、润滑和模具材料等因素对成形的影响,以及对成形中可能出现的各种缺陷进行了预测。在此的基础上,确定了初步的模具参数和工艺方案。对于毛坯形状的反求,提出了在造型软件UG中展开获得初始的毛坯形状,然后在板料成形模拟仿真软件Dynaform进行模拟修正,获得最终的毛坯形状的基于有限元技术的试错修改法。为了满足快速设计的需要,解决毛坯初步确定时手工展开毛坯费时、费力的问题,开发了一套采用VC++6.0语言,集成于UG造型软件中的计算毛坯形状自动提取软件。此软件的应用,可以很大程度提高效率,并为以后解决工程实际中的类似问题提供实际设计经验。


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