一种针对汽车车身外覆盖件厚度减薄的模具型面补偿方法与流程

本发明属于模具设计制造技术领域。

背景技术：

汽车外覆盖件主要由a级曲面区域和结构面区域两部分组成，其中a级曲面区域主要是指车身装配后裸露在外的外表面，而结构面区域主要是指装配后隐藏在车身内部的与其他零件搭接的区域，如图1所示。汽车外覆盖件主要通过模具冲压成形的方式来制造，其中a级曲面区域的成形质量决定了汽车的外观品质。在传统汽车外覆盖件模具制造中，上、下模具型面间隙按照零件成形前初始板料厚度来设计。然而，板料在实际拉延成形过程中必然发生厚度减薄现象，且各处的减薄量是不同的，如图2所示，导致模具闭合后模具型面与板料无法完全接触，极易产生成形缺陷，影响外覆盖件的外观品质。目前生产中主要依靠钳工对模具型面进行手工研配来消除这种接触间隙不均匀的现象，并通过反复的蓝油试模检验型面的研配效果。蓝油试模是指在成形前的板料上、下两侧涂刷蓝油，冲压成形后检验零件上的蓝油接触痕迹，板料与模具型面接触的部位在压强作用下蓝油颜色变浅，未接触的部位蓝油颜色不变，其中颜色变浅的区域占整个a级曲面区域的比重被定义为着色率，着色率越高意味着研配质量越好。通常模具研配和蓝油检查的时间在整个模具调试周期中占有较大的比重，钳工劳动强度较大，且研配质量和时间严重依赖于钳工的个人经验及熟练程度，导致模具质量和调试周期不易控制。综上所述，工程中需要一种能够减少钳工研配工作量、提高着色率的模面设计方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种针对汽车外覆盖件厚度减薄的模具型面补偿方法。由于车身a级曲面区域的成形质量是影响汽车外观品质的主要因素，生产中仅针对a级曲面区域有着色要求，因此本发明提出的厚度减薄补偿方法仅针对a级曲面区域。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种针对汽车车身外覆盖件厚度减薄的模具型面补偿方法，包括以下步骤：

第一步，获取补偿基准网格数据及a级曲面数据：

(1)网格数据导出：从autoform模拟软件中导出汽车外覆盖件拉延成形到底时间节点上的板料上、下表面网格数据，其中网格数据以stl文件格式导出；

(2)网格数据偏置：外覆盖件数模曲面通常为零件的外表面，因此本发明以外表面数模曲面进行数据偏置。将从autoform软件中导出的板料下表面stl网格数据导入到catia软件的digitizedshapeeditor模块中，将其向上表面方向进行偏置，偏置距离等于初始板料厚度，将偏置后的网格数据从catia中以stl文件格式导出；

(3)a级曲面数据输出：将汽车外覆盖件产品数模导入到catia软件中，进入generativeshapedesign模块中，采用multipleextract命令提取产品数模的a级曲面部分，并将其以igs文件格式从catia软件中导出。

第二步，a级曲面厚度减薄补偿：

(1)数据导入：将进行过网格数据偏置的导出文件和未进行过网格数据偏置的网格数据文件以stl格式导入到omnicad软件中，再将产品数模的a级曲面数据以igs文件格式导入到omnicad软件中；

(2)驱动变形：启动omnicad软件的mesh模块，选择进行过网格数据偏置的网格数据作为startmesh，选择未进行过网格数据偏置的网格数据作为endmesh，选择a级曲面作为要变形的曲面，完成网格驱动变形；

(3)获取绝对补偿量云图：将驱动变形后的a级曲面数据以igs文件格式导出，然后导入到catia软件的generativeshapedesign模块中，利用该模块中的join命令缝合曲面；采用digitizedshapeeditor模块中deviationanalysis命令生成驱动变形后a级曲面与原始未变形a级曲面之间的偏差云图，云图显示的数值为绝对补偿量，即板料减薄多少就补偿多少，此为绝对补偿量值偏差云图。

(4)获取最终补偿数据：为了减少补偿量，降低补偿风险，利用generativeshapedesign模块中的offset命令对驱动变形后的a级曲面向板料上表面方向进行偏置处理，偏置距离等于绝对补偿量值偏差云图上显示的最小值。利用digitizedshapeeditor模块中deviationanalysis命令重新生成偏置后a级曲面与原始未变形a级曲面之间的偏差云图，此时获得的云图为相对补偿量云图，即仅仅补偿厚度减薄量值的高低差值，检查补偿量值是否正确，将偏置后的a级曲面作为最终补偿数据；

(5)曲面质量检查：检查补偿后的a级曲面质量，具体包括曲率检查和斑马线检查，检查的标准是保证补偿前、后a级曲面的曲率凸凹性、斑马线条纹必须保持一致。

本发明的积极效果是：将以上步骤获得的补偿后a级曲面数据用于模具型面加工数据设计，实践证明这种方法能够减少钳工研配工作量，提高汽车外覆盖件的a级曲面着色率，缩短了模具调试周期。

附图说明

图1某车型翼子板产品模型曲面分区示意图

图2汽车外覆盖件拉延成形后的厚度减薄示意图

图3某车型翼子板产品模型

图4翼子板拉延件厚度分布云图

图5补偿基准网格偏置示意图

图6翼子板绝对补偿量值偏差云图

图7翼子板相对补偿量值偏差云图

图8翼子板补偿后a级曲面的曲率检查结果

图9翼子板补偿后a级曲面的斑马线检查结果

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：

某车型翼子板产品模型如图3所示，零件的理论设计厚度为1.1mm，材质为6014-t4铝合金板材。在autoform软件中按照冲压工艺内容进行拉延工序的模拟仿真，获得成形后的拉延件厚度分布云图，如图4所示，a级曲面区域出现了不均匀的厚度减薄，需要对模具型面进行厚度减薄补偿，其步骤如下：

第一步，获取翼子板补偿基准网格数据，子步骤为：

(1)将autoform软件中的翼子板成形进程调整到拉延结束时间节点，将拉延件的上、下表面网格以stl文件格式导出；

(2)将拉延件下表面stl文件导入到catia软件的digitizedshapeeditor模块中，然后将下表面网格向上表面方向进行偏置，偏置距离等于1.1mm(初始板料厚度)，偏置后的网格数据以stl文件格式导出，文件命名为reference。将从autoform软件中导出的上表面网格数据命名为target，网格偏置示意图如图5所示。

第二步，翼子板a级曲面厚度减薄补偿，子步骤如下：

(1)将reference网格数据、target网格数据以stl文件格式导入到omnicad软件中，将翼子板产品数模的上表面a级曲面以igs文件格式导入到omnicad软件中；

(2)启动mesh模块，选择reference网格数据作为startmesh，选择target网格数据作为endmesh，选择a级曲面作为要变形的曲面，完成网格驱动变形；

(3)将驱动变形后的a级曲面以igs文件格式从omnicad软件中导出，然后导入到catia软件的generativeshapedesign模块中，采用join命令缝合曲面。采用digitizedshapeeditor模块中deviationanalysis命令生成补偿前、后的绝对补偿量值偏差云图，如图6所示。将补偿后的曲面向翼子板零件上表面方向进行偏置，偏置距离为0.03mm(绝对补偿量值偏差云图上显示的最小值)，基于偏置后的曲面重新生成相对补偿量值偏差云图，如图7所示，检查发现图7所示的补偿量值与图4所示的厚度减薄情况基本一致，将偏置后的a级曲面作为最终补偿数据；

(4)检查翼子板a级曲面最终补偿数据的曲率及斑马线，分别如图8、图9所示，补偿前、后翼子板a级曲面质量基本一致。