本文探討研究了TD回彈補償功能模具設計相關內(nèi)容。

　　一、前言

　　經(jīng)濟全球化的今天，汽車行業(yè)的國際競爭日益激烈，近年來各大汽車廠商頻頻降價，利潤日趨單薄。07年以來，金融風暴襲卷全球，國際汽車行業(yè)也遭受重創(chuàng)，盡管國內(nèi)的汽車市場仍在逆市中保持著強勁的增長勢頭，但新一輪的優(yōu)勝劣汰仍不可避免。

　　這對于國內(nèi)的汽車廠商來說，是機遇，也是挑戰(zhàn)。要想在復雜多變的經(jīng)濟形勢中取勝，汽車廠商必須不斷縮短產(chǎn)品上市周期，并不斷推出新產(chǎn)品，同時，市場還要求汽車低消耗、更加輕便安全。這就驅(qū)動了汽車制造廠商對于高強度鋼、鋁合金及復雜合成材料的使用。

　　隨著新材料的應用，回彈現(xiàn)象便成為板料成形過程中常見的缺陷，嚴重影響了模具設計的正確性和準確性，回彈使按照零件的理論形狀設計制造出的模具生產(chǎn)出的零件不符合零件設計的要求。因此，要想得到符合零件設計要求的形狀，就必須改變模具型面的形狀，而模具型面的修改有如下的一些問題：

　　傳統(tǒng)的模具設計補償方法是在模具車間現(xiàn)場試模實施，通過人工手動修模實現(xiàn)的，修改模具型面的次數(shù)較多，增加了模具的試模次數(shù)，模具的設計與制造周期長。

　　采用CAD軟件來手工修改模具的型面，修改過程是一個費時的、落后的回彈補償方法，并且修改后的模型曲面質(zhì)量不好。

　　工程師通過優(yōu)化FEA步驟，獲得盡可能準確的板料成型和回彈結果。但是FEA工作和CAD模具設計工作是獨立的，需要客戶花費大量的時間和精力把結果反饋到模具設計的型面修改設計中去。

　　ThinkDesign早在1979年就在歐洲誕生了，歷經(jīng)近三十年的發(fā)展，它已經(jīng)幫助全球上萬家企業(yè)解決了設計生產(chǎn)中存在的問題，提高了工作效率。本文以ThinkDesign軟件的GSM功能和專業(yè)的回彈補償模塊TD Compensator為基礎，來說明如何輕松解決模具型面的修改問題。

　　二、 使用GSM功能修改模具型面

　　全局形狀建模技術(Global Shape Modeling，簡稱GSM)。GSM為工程師提供了一種簡單易用、極具創(chuàng)新的高級建模方式!它是目前唯一的快速創(chuàng)建和修改的工具，用戶在設計的任何階段都可以迅速準確的進行設計修改，而不必重新建模。

　　圖1為GSM的工具欄，其功能強大，由于篇幅有限，下面僅用兩個具體的實例來介紹如何應用GSM的功能來修改模具的型面。

　　2.1采用GSM功能做回彈補償案例一

　　對于一些產(chǎn)品的回彈補償，我們可以根據(jù)實際測量或者經(jīng)驗知道需要回彈的補償量，通過給定的補償量來修改曲面的形狀，其過程只需簡單的兩個步驟：

　　·根據(jù)已知的回彈補償值繪制相應的目標點或目標線。

　　·采用圖1中的高級GSM功能來修改曲面的形狀。

　　在圖2中，可以應用ThinkDesign的截面線工具快速的繪制出需要的截面線，然后使用圖1中的高級GSM功能就可以輕松完成模具型面的修改。其結果見圖3所示，修改后的曲面保持原有曲面的質(zhì)量、數(shù)量和曲面拓補關系。

　　2.2采用GSM功能做回彈補償案例二

　　如圖4所示的產(chǎn)品，在成型中存在回彈，需要對其模型進行修改來消除回彈對成型的影響。我們需要在保持扭轉(zhuǎn)棱線位置不變的情況下，需要從垂直扭轉(zhuǎn)棱線的多個截面上去調(diào)整角度來改變模型。

　　采用GSM的棱線扭轉(zhuǎn)功能可以很方便的完成上述修改，其優(yōu)點如下：

　　只需做出扭轉(zhuǎn)棱線，垂直扭轉(zhuǎn)棱線的截面會自動產(chǎn)生。

　　垂直扭轉(zhuǎn)棱線的截面可以增加或刪除，各個截面的角度可以自定義。

　　三、使用TD Compensator 自動回彈補償

　　TD Compensator是基于GSM技術開發(fā)的用于進行板料回彈補償?shù)腃AD工具。Compensator在FEA和優(yōu)化模具設計之間搭建了溝通的橋梁，其具有如下優(yōu)點：

　　·它能夠?qū)崿F(xiàn)回彈補償過程自動化，大大節(jié)省修改模具型面的時間。

　　·修改后的型面保持和原先型面相同的曲面結構和曲面質(zhì)量。

　　將Compensator技術和FEA數(shù)據(jù)配合使用能夠提高模具設計效率，設計師再也不必花費大量時間來重建回彈補償?shù)那?，其工作過程為圖5所示的3個步驟：

　　·根據(jù)FEA獲取成型MESH和回彈MESH。

　　·運用Compensator技術自動獲取回彈的變形數(shù)據(jù)以確定位移區(qū)域。

　　·采用GSM功能，根據(jù)回彈變形數(shù)據(jù)自動修改CAD模型。

　　下面用汽車內(nèi)板件為例來說明上述的3個過程。

　　第一步：采用FEA軟件獲取回彈數(shù)據(jù)

　　第二步：Compensator獲取FEA的回彈變形數(shù)據(jù)來確定位移區(qū)域

　　·分別從initial mesh和springback mesh中或取節(jié)點信息，要求兩種mesh的節(jié)點數(shù)量一致，且或取的節(jié)點一一對應。

　　·計算分析，得出3D變形數(shù)據(jù)，變形結果保存到新的參考曲面中。

　　第三步：采用GSM功能，根據(jù)回彈變形數(shù)據(jù)自動修改CAD模型

　　·模具型面的加工是一個減料的過程，在圖8中的【比率】選項中可以調(diào)整回彈補償量。

　　五、結束語

　　降低模具成本、處理具有挑戰(zhàn)性的新材料(如高強度板)，實現(xiàn)回彈補償過程的自動化等等是當今制造業(yè)面臨的主要問題之一。TD Compensator能夠在保持原有曲面的質(zhì)量上對模具型面進行修改，從而大大減少模具設計工程師修改模型的時間，減少模具試模的次數(shù)，極大的提高了模具設計能力，降低了模具設計與制造的成本。Extech多年來一直致力于為制造企業(yè)提供最適用的、優(yōu)秀的、高性價比的解決方案，TD Compensator只是其中的一部分。其完全擁有自主知識產(chǎn)全的，全集成的，覆蓋產(chǎn)品概念設計到制造管理全流程的PLM產(chǎn)品將進一步幫助企業(yè)解決設計、生產(chǎn)、管理中出現(xiàn)的各種問題，幫助企業(yè)在激烈的市場競爭中始終保持領先地位。