汽车覆盖件拉深件CAD/CAE的应用研究

摘要

拉深工序是汽车覆盖件成形中最重要工序，覆盖件形状大部分都是在拉深工序中形成，拉深模型面来自于拉深件，所以拉深件设计很重要。其设计包括工艺补充、压料面、拉深筋、以及凸、凹模圆角半径的确定。 本文对覆盖件拉深件设计进行了研究，总结了五种类型的拉深件外补料面截面线。根据截面线的几何特征，基于Unigraphics(UG)平台，利用VC++6.0，二次开发了汽车覆盖件拉深件CAD系统。在开发的系统中，建立了截面控制线库。调用此库中的截面控制线生成并控制外补料面，使工艺补充部分的形状和尺寸，拉深筋位置、道数、尺寸，以及凸、凹模圆角半径值都可以随控制线的参数变化而变化，与之相关的外补料面也随之变化，实现拉深件的参数化设计。解决了试模后型面不易修改的问题，对不合理的设计可随时修改，不必重新设计拉深件。 用户自定义特征(UDF)是把一些特征编辑到UDF库中，然后应用到其他零件，可以自动生成一些设计元素，且这些UDF的尺寸参数可以修改，使设计十分灵活方便。由UG/Sketch产生的特征与Sketch相关，改变Sketch的参数，相关的特征就会更新。利用Sketch创建各种外补料截面控制线的草图，并将一系列这样的草图加入UDF库中，建立了汽车覆盖件拉深件CAD系统的截面控制线库。 CAE技术对汽车覆盖件拉深件设计起着非常关键的作用，可对汽车覆盖件进行成形数值模拟，检查零件的几何模型并预测破裂、起皱和回弹，优化工艺参数。本系统对拉深件工艺参数的灵活性控制，使得CAE与CAD技术结合更加容易。根据CAE返回的数据，在开发的CAD系统中方便地修改拉深件的各种工艺参数。 以某汽车覆盖件内板为例，利用开发的CAD系统进行了拉深件设计，并用有限元软件Dynaform对设计的拉深件进行了成形预分析。根据Dynaform返回的数据，在开发的CAD系统中修改拉深件的各种工艺参数，使拉深件设计更加方便、合理与快速。

目录

文摘

英文文摘

学位论文版权使用授权书及独创性声明

第一章 绪 论

1.1模具CAD/CAE技术简介

1.1.1模具CAD的发展概况

1.1.2模具CAE的发展概况

1.2汽车覆盖件拉深件设计现状及发展趋势

1.3课题意义及研究内容

1.3.1课题意义

1.3.2课题的主要研究内容

第二章UG的二次开发技术

2.1 UG软件的概述

2.1.1 CAD功能简介

2.1.2 CAM功能简介

2.1.3 CAE功能简介

2.2 UG的二次开发技术

2.2.1二次开发的基本要素

2.2.2 UG二次开发工具

2.2.3 UG/Open API接口函数

2.2.4系统界面开发的主要方法

2.2.5二次开发项目的建立方法

2.3本章小结

第三章汽车覆盖件拉深件补料控制线研究

3.1工艺补充控制线的组成

3.2控制线的种类及控制参数的提取

3.2.1法兰修边控制线(flange_mb)

3.2.2斜面修边控制线(bevel_mb)

3.2.3侧壁修边控制线(side_mb)

3.2.4底面修边控制线(underside_mb)

3.2.5阶梯拉深控制线(ladder_drawing)

3.3本章小结

第四章汽车覆盖件拉延件CAD系统的开发

4.1系统界面的设计

4.1.1系统菜单的设计

4.1.2对话框的设计

4.2翻边模块的开发

4.3冲压方向模块的开发

4.3.1冲压方向目标函数的建立

4.3.2最佳冲压方向的算法

4.3.3程序流程与部分源程序

4.4控制线库的建立和调用

4.4.1创建各种类型截面控制线的Sketch图

4.4.2建立系统的UDF征库

4.4.3建立系统截面控制线库

4.4.4系统控制线库的调用方法

4.5其他辅助模块的开发

4.6实例验证

4.7本章小结

第五章覆盖件拉深件的CAD/CAE设计

5.1有限元基础理论

5.1.1非线形有限元列式的描述

5.1.2虚功方程的空间域有限元离散

5.1.3动力显式算法

5.2有限元法的分析方法及关键技术

5.2.1板料成形数值模拟中的的分析方法

5.2.2有限元法数值模拟的关键技术

5.3 CAD/CAE设计

5.3.1并行设计的概念

5.3.2 CAD/CAE并行设计的一般流程

5.4实例分析

5.4.1零件成型估计

5.4.2利用开发的CAD系统与CAE反复修改拉深件

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1本文主要结论

6.2本课题展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表或被录用的论文