【文章內(nèi)容簡介】 孔洞 圖 26 孔填充編輯 圖 27 曲面修補 完成 車門外板的曲面重構(gòu) 10 第三章 車門外板 的曲面重構(gòu) 車門外板在進(jìn)行了三維 坐標(biāo) 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，就可以利用CATIA 軟件中的 Quick Surface Reconstruction（ QSR）模塊以及創(chuàng)成式外形設(shè)計 模塊進(jìn)行曲面重構(gòu)。 根據(jù)車門外板的結(jié)構(gòu)不 同，可將其劃分為四個區(qū)域：車門板面、車門窗框、車門連接 、車門把手 。 1. 曲面 重構(gòu) 的方法 曲面重構(gòu)有多種方法 。當(dāng)掃描的點云數(shù)據(jù)完整或者要重構(gòu)的曲面在所掃描的點云數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)是，可以利用輪廓線的曲面擬合重構(gòu)。當(dāng)掃描的點云數(shù)據(jù)不完整時，可以利用約束曲面的功能進(jìn)行曲面的重構(gòu)。 由于掃描的點云數(shù)據(jù)邊線 不夠完整，并且車門形狀與白車的車門形狀不同，因此采用利用約束曲面的方法進(jìn)行曲面重構(gòu)：首先 作 車門曲面上的平行輪廓線， 利用輪廓線進(jìn)行 掃掠 ， 得到 一系列相交的曲面；其次，在特定的平面上作車門外輪廓線，以此為基礎(chǔ)作 拉伸曲面，即約 束曲面 ，與掃掠曲面相交 ；再次， 完成 其余部分的曲面掃掠， 以輪廓線為邊線進(jìn)行曲面的分割；最后，將曲面連接處進(jìn)行倒圓角處理。將不必要的部分曲面隱藏， 得到最終曲面。 2. 車門板面的重構(gòu) 車門外板面積較大，是車門的重要組成部分，而局部曲面曲率變化大，因此作為最先處理的部分。 首先沿車門外板面用 3D Curve(3D 曲線 )選項 ，做出多條輪廓線，如圖 31。注意取點時選擇 34 個點即可，過多對后面接合倒角不利。由于取點時只能取曲面內(nèi)的較平滑的點，因而連得曲線長度不夠。需要使用外插延伸功能 進(jìn)行雙向延伸，同時能保證曲率 變 化較平緩，得輪廓線如圖32。 車門外板的曲面重構(gòu) 11 圖 31 輪廓線 圖 32 外插延伸后的輪廓線 車門外板的曲面重構(gòu) 12 由于后續(xù)需要建立車門的拉伸模具，而掃描的車門與白車的車門有局部的不同，因此 逆向重構(gòu)時 需要在掃描所得的數(shù)據(jù)上做相應(yīng)的改動。 選取一條輪廓線，在此基礎(chǔ)上作一垂直平面。此時使用 Planar Sections選項 做一垂直 平 面 1，在 此 垂直曲面 1 上作凹陷的 3D 曲線 。由于上下相鄰的曲面之間需要有相交曲線，因此，所作的 3D 曲線的 兩個端點 需要在凹陷的曲面的兩條邊線的外緣 ，比凹陷部分略長。如圖 33。 圖 33 凹陷的 3D曲線 現(xiàn)在 即可 對車門板面進(jìn)行掃掠 。使用創(chuàng)成式曲面設(shè)計中的掃掠選項， 將上述車門板面輪廓線進(jìn)行掃掠， 成形曲面如圖 34。 圖 34 車門外板面掃掠 車門外板的曲面重構(gòu) 13 車門板面掃掠之后，需要作出車門板面的外輪廓 的限制曲面 。 首先 使用Planar Sections 選項 ，以上面所作的平面為基準(zhǔn)，再做一垂直平面 2。在此平面基礎(chǔ)上，作出車門板面的外輪廓 曲線 ，利用 曲面拉伸選項 將曲線向兩個方向各拉伸 100mm，如圖 35 所示。 圖 35 拉伸曲面 3. 車門窗框的重構(gòu) 車門窗框的重構(gòu)與車門板面的重構(gòu)類似。首先 沿縱向 做多條輪廓線， 對輪廓線 進(jìn)行外插延伸 ，并對其進(jìn)行掃掠。 由于掃掠出的曲面較小，因此需要對掃掠的曲面進(jìn)行外插延伸。得到總的車門窗框的曲面。在此曲面上取一點為基準(zhǔn)，利用上面所作的垂直平面 1，作一平面 3 與其垂直。在平面 3 上，作出車門窗框的外輪廓線 草圖。 利用 投影選項 ，將外輪廓線投影到掃掠曲面上，如圖 36。 車門外板的曲面重構(gòu) 14 圖 36 車門窗框的輪廓投影 同理，作出車門窗框內(nèi)部的輪廓線，投影到掃掠曲面上 。在車門窗框下邊緣作 多 條橫向輪廓線 使曲面特征更明顯。選擇其中一條輪廓線 ，進(jìn)行外插延伸，與外輪廓線相交。此時內(nèi)輪廓線、外輪廓線與橫向輪廓線組成一個閉合曲面。利用此閉合 曲面的輪廓，選擇分割 選項，將掃掠得到的曲面分割，如圖 37所示 。 圖 37 分割掃掠曲面 車門外板的曲面重構(gòu) 15 4. 車門連接的重構(gòu) 車門外板各個曲面重構(gòu)出之后，它們之間需要連接。而且車門板面和車門窗框曲面之間需要有連接曲面。 首先車門外板的曲面之間作連接。相鄰的兩個曲面都有一條相交線，而這條相交線與上下的兩個曲面曲率銜接變化很大，因此需要倒圓角處理 ，使曲面銜接曲率更加平滑 。選擇圓角選項，在各個曲面之間進(jìn)行倒圓角，設(shè)置圓角半徑 25mm。如圖 38。 圖 38 圓角處理 在車門窗框分割的輪廓線下端的與車門板面外輪廓的上端點之 間，作出連接部分的 3D 曲線，選擇填充選項，對其進(jìn)行填充，得總體曲面。以車門板面外輪廓和填充的外輪廓為邊線，將總體曲面進(jìn)行分割，得分割曲面， 如圖 39。 車門外板的曲面重構(gòu) 16 圖 39 整體曲面分割 5. 車門把手的重構(gòu) 由于掃描的門把手與沖壓出的原件不同，因此門把手處需要進(jìn)行調(diào)整處理，統(tǒng)一重構(gòu)出凹陷的曲面。 利用掃描所得點云數(shù)據(jù)門把手下半部分的曲率特征， 首先在門把手的邊緣處作兩條相交的 3D 直線，選取 Planar Sections 選項 ，利用兩條相交直線，建立一個平面 1。在此平面的基礎(chǔ)上，繪制草圖 1。由于車門把手處的凹陷是規(guī)律的 ，因此，用曲面平移選項，將平面 1 沿法向向下平移 10mm，得平面 2。在平面 2 上繪制草圖 2。 使用填充選項 ，將草圖 2 填充，如圖 310 所示。 車門外板的曲面重構(gòu) 17 圖 310 輪廓的填充 沿著草圖 1 和草圖 2 進(jìn)行掃掠命令，得掃掠出的曲面，如圖 311。 圖 311 車門把手的掃掠 將門把手處進(jìn)行圓角命令， 將分割后的不必要部分隱藏， 得最終重構(gòu)的曲面，如圖 312。 車門外板的曲面重構(gòu) 18 圖 312 最終重構(gòu)所得曲面 車門外板的拉伸模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 第 四 章 車門外板 的 拉伸 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 車門外板數(shù)據(jù)在經(jīng)過曲面重構(gòu)之后，得到三維曲面。要生成制造，需要進(jìn)行 拉伸 模具設(shè)計。 1. 拉伸 模 具介紹 汽車覆蓋件的形狀復(fù)雜、尺寸大，因此一般不可能在一道沖壓工序中直接獲得。覆蓋件沖壓的基本工序有：落料、 拉伸 、整形（也稱校形）、修邊、翻邊和沖孔等。其中， 拉伸 工序是覆蓋件沖壓的關(guān)鍵工序，覆蓋件的形狀大部分是在 拉伸 工序形成的。 在進(jìn)行覆蓋件的 拉伸 工藝設(shè)計時，應(yīng)遵循以下的設(shè)計原則 [17]： （ 1）一次 拉伸 成形 對汽車覆蓋件成形來說，由于形狀復(fù)雜，二次 拉伸 的變形幾乎是無法控制的，即使能用二次 拉伸 ，覆蓋件表面質(zhì)量也得不到保證。因此，應(yīng)盡可能用一道 拉伸 工序成形出覆蓋件形狀。 （ 2）布置 拉伸 筋（檻） 對大多數(shù)覆蓋件 的 拉伸 成形都需要設(shè)置 拉伸 筋。特別是表面較為平坦的覆蓋件 拉伸 成形時，其主要變形方式為脹形變形，必須設(shè)置適當(dāng)?shù)?拉伸 筋、拉伸 檻，以調(diào)整各部位的材料變形流動狀況 （ 3） 拉伸 件局部形狀的修改 在覆蓋件主要結(jié)構(gòu)面上，往往有急劇的凹凸折曲和較深的鼓包等局部形狀。為滿足合理 拉伸 成形條件的要求，在制定 拉伸 工藝時，可以對 拉伸 件的形狀進(jìn)行局部的修改，通過加大過渡區(qū)域和過渡圓角，改善材料的流動和補充條件。 （ 4）工藝孔與工藝切口的設(shè)置 對一些 拉伸 深度較深或脹形變形較大、容易產(chǎn)生破裂的部位，弱若正好車門外板的拉伸模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 存在內(nèi)工藝補充部分，則應(yīng)在 拉伸 工序 中考慮增加工藝孔或工藝切口來改變毛坯的變形程度，消除破裂因素。 （ 5） 拉伸 工序中的沖孔 覆蓋件上的孔一般應(yīng)在零件 拉伸 成形后沖出，以預(yù)防預(yù)先沖制的孔在 拉伸 過程中發(fā)生變形。但對于零件上不變形或變形極小的部位的孔，也可以在拉伸 工序沖出。 （ 6）毛坯狀態(tài) 當(dāng)壓料面形狀起伏很大時，平板毛坯在壓料階段就會發(fā)生皺折、翹曲等，而且在以后的成形過程中不能完全消除，因此，要將毛坯進(jìn)行一定程度的彎曲，接近壓料面形狀，使毛坯定位較穩(wěn)定可靠，保證壓料面材料變形流動順利。 （ 7）有利于后工序加工 覆蓋件在 拉伸 工序后一般為修邊、翻邊等工 序。在進(jìn)行 拉伸 形狀設(shè)計和拉伸 工藝設(shè)計時，預(yù)先要很好地考慮到前后各工序間的相互協(xié)調(diào)，為修邊、翻邊等工序提供良好的條件，包括變形條件、模具結(jié)構(gòu)、零件定位、送料、取件等。并保證使各工序的成形條件達(dá)到良好狀態(tài)。 2. 拉伸 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 拉伸 模結(jié)構(gòu)可分為 [18]：按使用的壓力機不同，可分為單動壓力機上使用的 拉伸 模與雙動壓力機上使用的 拉伸 模；按工序的組合程度不同，可分為單工序 拉伸 模、復(fù)合工序 拉伸 模與級進(jìn)工序 拉伸 模；按結(jié)構(gòu)形式與使用要求的不同，可分為首次 拉伸 模與以后各次 拉伸 模、有壓料裝置 拉伸 模與無壓料裝置 拉伸 模、順裝式 拉 伸 模與倒裝式 拉伸 模、下出件 拉伸 模與上出件 拉伸 模。 形狀簡單、深度淺的覆蓋件一般采用單動壓力機來成型；形狀復(fù)雜、深度深的覆蓋件必須采用雙動壓力機成型。這是因為單動壓力機的壓料力是靠機床下面的油缸的壓力和行程都比雙動壓力機小得多，其不能提供較大壓料力和復(fù)雜深拉延件所需的成形力。其次，單動壓力機所用拉延模的壓邊圈比車門外板的拉伸模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 較薄，剛性相對弱，亦不能適應(yīng)復(fù)雜深拉延件的成型。 分析車門外板結(jié)構(gòu)，可知該拉延件屬于淺拉延，拉延件形狀相對簡單，因此確定該拉延模采用單動壓力機上使用的拉延模。單動拉延模結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由三大件（凸模、 凹模和壓料圈）組成。這種拉延模呈倒裝形式，凸模與壓料圈、凹模與凸模之間分別裝有倒向裝置，模具外輪廓尺寸和閉合高度必須嚴(yán)格適應(yīng)壓力機參數(shù)要求。 根據(jù)所采用的模具形式，此拉延模的凸模、凹模、壓料圈都采用實型鑄造而成，為方便安裝，節(jié)約材料在不影響剛度和強度的條件下對非重要部分進(jìn)行挖空。并且在影響強度和剛度的部位設(shè)計加強筋。 設(shè)計模具壁厚時，模具鑄件的壁厚與模具的尺寸大小、零件生產(chǎn)批量、以及受力情況都有很大的關(guān)系，該制件是批量生產(chǎn)，該模具是中型模具。參照表 設(shè)計選用壁厚。 表 41 大批量生產(chǎn)時拉延模鑄件壁厚 [19]（單位： mm） 參照汽車 覆蓋件沖壓 模具標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計凸模、凹模 的 結(jié)構(gòu)尺寸。其它小零件盡