汽车覆盖件模具智能快速设计关键技术研究

目录

汽车覆盖件模具智能快速设计关键技术研究................................................I 摘要..................................................................................................I ABSTRACT.......................................................................................III 第一章绪论. (1)

1.1研究背景 (2)

1.1.1覆盖件及其模具设计 (2)

1.1.2模具CAD技术概况发展 (4)

1.2覆盖件模具CAD智能化发展及面临的问题 (4)

1.2.1覆盖件模具CAD智能化设计的发展 (4)

1.2.2覆盖件模具CAD面临的问题 (6)

1.3论文内容与组织结构 (8)

1.4本章小结 (10)

第二章智能化系统架构及开发工具 (11)

2.1系统架构及关键技术 (11)

2.1.1需求分析及系统架构 (11)

2.1.2关键技术 (13)

2.2开发平台及工具 (14)

2.2.1开放平台 (14)

2.2.2CATIA V5开发及辅助工具 (15)

2.2.3Visual Studio开发平台及MFC介绍 (18)

2.3本章小结 (18)

第三章拉延模智能快速设计 (19)

3.1拉延工艺及模具概述 (19)

3.1.1拉延工艺分析及设计 (19)

3.1.2拉延模及其设计 (21)

3.2智能化快速设计模块的构建 (25)

3.2.1智能设计系统模板化数据库的搭建 (25)

3.2.2实例推理驱动器 (28)

3.2.3知识工程的运用 (29)

V

3.2.4用户界面 (30)

3.3智能化快速设计的实现 (33)

3.3.1CATIA内嵌式接口的设计 (33)

3.3.2工艺知识或组件整体的替换 (35)

3.3.3模具参数调整功能 (36)

3.4本章小结 (37)

第四章标准件智能装配研究 (38)

4.1标准件的属性分类及装配分析 (38)

4.1.1标准件的快速调用 (39)

4.1.2标准件模型的获取 (39)

4.1.3标准件在装配环境中的定位 (39)

4.2关键件类标准件的快速装配 (40)

4.3批配件类标准件的智能装配 (41)

4.4定制件类标准件的自动装配及对模具逆向辅助设计 (43)

4.5算法实现及装配实例 (45)

4.5.1标准件开发工具及应用 (45)

4.5.2运行实例 (46)

4.6本章小结 (48)

第五章修边刀的快速设计 (49)

5.1切边及翻边刀模具设计知识及其智能设计模块 (49)

5.1.1切边刀、翻边刀的设计特点 (49)

5.1.2修边刀结构设计规范 (51)

5.1.3修边刀智能快速设计模块 (52)

5.1.4修边刀智能快速设计实例 (54)

5.2智能设计模块中扫掠曲面算法研究 (57)

5.2.1混合扫掠曲面分析 (57)

5.2.2偏置扫掠曲面算法实现 (59)

5.3优化算法应用实例 (60)

5.4本章小结 (61)

第六章智能设计模块运行实例 (62)

6.1模块应用概述 (62)

6.2运行实例 (62)

VI

6.2.1产品信息 (62)

6.2.2智能快速设计中模板数据调用 (63)

6.2.3工艺知识替换及数据更新 (64)

6.2.4标准件装配设计 (66)

6.2.5模具分析及检查 (68)

6.2.6拉延模BOM表 (69)

6.3本章小结 (71)

第七章总结与展望 (72)

7.1总结 (72)

7.2展望 (73)

参考文献 (74)

致谢 (78)

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 (79)

VII

图录

图1-1覆盖件模具协同设计制造图 (3)

图1-2课题研究内容及结构 (9)

图2-1覆盖件模具智能设计系统总框架 (12)

图2-2开发工具之间的协同关系 (17)

图2-3开发工具的技术要求 (17)

图3-1前盖外板产品图 (20)

图3-2工艺数模图 (20)

图3-3前盖外板拉延模 (21)

图3-4凸模造型图 (22)

图3-5凹模造型图 (23)

图3-6压边圈造型图 (23)

图3-7拉延模结构归类 (24)

图3-8技术路线及模块结构 (25)

图3-9工艺及模型数据关联图 (27)

图3-10U型固定座设计参数示意图 (28)

图3-11驱动器的各单元 (29)

图3-12多种知识信息在模型中的表现 (30)

图3-13集成于系统的设计准则 (30)

图3-14智能快速设计及模板选择接口 (31)

图3-15工艺知识替换主界面 (32)

图3-16工艺信息调整界面 (32)

图3-17模架结构参数调整界面 (33)

图3-18替换功能 (36)

图4-1车盖内板拉延模模具简图 (38)

图4-2组件位置坐标系系统及矩阵表示 (40)

图4-3快速预定位流程图 (41)

图4-4阵列式标准件自动装配技术 (43)

图4-5带假体的标准件模型 (44)

VIII

图4-6标准件在开模方向最大轮廓值B (44)

图4-7定位板的选型 (46)

图4-8待装配定位板的压边圈 (47)

图4-9自动装配及其安装座台设计效果 (47)

图5-1汽车顶盖(A)和其修边凹模、凸模(B) (50)

图5-2修边刀及刀座典型结构示意图 (51)

图5-3修边刀镶块智能快速设计流程 (53)

图5-4切边刀智能设计界面 (55)

图5-5汽车后盖内板工艺模型 (55)

图5-6切边刀的设计完成 (56)

图5-7刀座的装配设计 (56)

图5-8扫掠面的构建预览图 (58)

图5-9偏置扫掠面及其应用 (61)

图6-1汽车前盖内板拉延工艺图 (63)

图6-2前盖内板拉延模模板数据 (64)

图6-3工艺及几何知识替换 (65)

图6-4模型更新后数据：(A)下模装配(B)上模座 (66)

图6-5汽车冲模用标准件库 (67)

图6-6拉延模装配设计：(A)定制件的装配(B)批配件的装配 (68)

图6-7模具的干涉分析 (69)

图6-8BOM分析工具 (70)

图6-9导出的BOM表 (70)

IX

第一章绪论

近二十年来，我国的工业化极大的促进了国民经济的快速提高和国家的发展强大。汽车工业已经成为国家的重点支柱性产业，并将长期处于快速蓬勃发展的阶段。在中国市场上，数据显示2013年汽车产销量双双超过2000万辆，特别值得注意的是2012年和2013年上市的新款车型分别多达172款和171款[1]。在新款车型中，汽车的创新与改进主要来至于外观造型，即车身覆盖件，而动力系统、变速系统等方面的改进相对来说小很多，因此车身覆盖件的创新与快速设计、生产影响广泛。当前伴随着新能源汽车的加入，覆盖件的快速设计与生产也将变得愈发关键，其也成为汽车个性化发展的主要载体之一。

覆盖件是汽车结构中较为人们所熟悉的部分，主要是指汽车的外观装饰性零件，还包括封闭薄壳状的受力零件。覆盖件产品兼具力学高性能和艺术美感，同时还有外观尺寸大、厚度小，曲面复杂等特点。经过多年的研究与生产，覆盖件产品的生产主要依托于覆盖件模具，目前已形成了较成熟的加工工艺和生产规范。新兴的3D打印技术虽然能缩短产品的研制周期，但无法替代模具进行批量高效率生产的实际状况[2]。当前各大汽车公司都为争取消费者的亲睐，在激烈的市场竞争中获得足够的份额，快速应对市场需求，不断加快新车型的推出频率。汽车覆盖件模具是制约汽车更新换代的瓶颈环节，是生产汽车车身的关键设备，其设计周期和质量直接影响新车型的开发周期、质量和竞争力[3]。整个汽车行业都投入大量的精力与资金，来提高覆盖件的模具设计效率与质量。

半个世纪以来，计算机辅助设计让模具CAD设计效率和方式产生一次质的飞跃。同样，先进的数字化设计与制造将让覆盖件模具设计实现智能化的发展，更大程度的提高企业核心竞争力，将对模具行业乃至我国制造业的未来发展都具有重大影响。

-1-