基于CATIA平台的覆盖件修边翻边镶块自动化设计关键技术研究

摘要

汽车覆盖件修边翻边镶块设计工作量大，效率低且出错率高。为了解决这些问题一些厂商开发了修边翻边镶块专用设计系统，优化了设计流程。但实际应用过程中仍存在操作繁琐、自动化程度低、适应性不强、稳定性较差等一系列的问题，尤其是处理复杂的三维修边、翻边线时，需要大量手工处理形状复杂的三维曲线，严重影响了模具设计效率和质量，因此研究稳定性和自动化程度高的修边翻边镶块设计系统具有重要的理论研究和实际应用价值。
　　本文结合瑞鹄汽车模具有限公司“CATIA模具设计辅助工具”项目，详细分析了修边翻边镶块凹模刀块的结构变化，针对手工曲线曲面处理效率低的难题，研究了自动化的曲线处理方法和刃口面创建方法。利用模块化和参数化详细设计了刀块结构以及自动化设计流程，开发了实现各类型刀块自动创建的系统。
　　为解决三维修边线在空间偏置的难题，提出了一种分类偏置方法，对应冲压方向和基准平面上的偏置。在冲压方向上，利用曲线在支持曲面上的偏置将3D偏置转化为二维操作，降低难度并提高精度；在基准平面上，采用滚圆方法模拟圆在曲线一侧滚动的特性，通过对圆心轨迹的拟合实现三维曲线3D偏置，解决了CATIA手工操作出错率高的问题。另外为解决修边曲线光顺导致刀块刃口精度不满足要求的问题，提出一种光顺方案，即通过对滚圆方法中切点轨迹的拟合实现曲线的单侧光顺，保证刃口壁厚满足设计要求。
　　为解决刃口及波浪刃口设计中刃口曲面设计质量差的问题，提出了一种分段刃口面的创建方法。该方法根据曲线离散后的折线轮廓的角度变化，对离散点分类，同类点组成一段，相应地将曲线划分为多段，使曲面整体创建转化为局部创建，规避了桥接方法对修边线整体形状的高要求，使得各曲面片段桥接成功。然后整合局部桥接曲面可得到光滑的整体刃口面，解决了CATIA一般曲面方法创建刃口面形成皱褶甚至失败的问题。
　　最后设计开发了修边翻边镶块凹模刀块设计系统。通过大量实例证明了系统能自动创建多种类型的修边刀和翻边刀，验证了系统具有较高自动化程度，能提高设计效率，同时降低设计难度而增加稳定性。该系统因流程简洁，设计周期短，得到合作企业的采用，取得不错的实用效果。

目录

声明

1 绪论

1.1课题来源

1.2研究背景及意义

1.3本领域研究现状

1.4本文研究内容

2 修边翻边刀块系统分析

2.1引言

2.2修边翻边刀块结构与类别分析

2.3修边翻边刀块模块化分析

2.4修边翻边刀块参数化分析

2.5修边翻边刀块结构功能分析

2.6本章小结

3 曲线曲面处理关键技术

3.1引言

3.2曲线光顺与偏置

3.3退刀与让刀修剪面

3.4刃口面

3.5本章小结

4 修边翻边刀块系统开发与应用

4.1 引言

4.2系统设计与开发

4.3刀块系统应用

4.4系统应用效果分析

4.5本章小结

5 全文总结与展望

5.1总结

5.2研究展望

致谢

参考文献

附录1 硕士生期间发表论文