CN103143633B - 利用拉延件扫描结果设计后工序模具型面加工数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用拉延件扫描结果设计后工序模具型面加工数据的方法，其特征在于：利用德国GOM公司开发的一种非接触式ATOS光学扫描设备对拉延工序件进行白光扫描（照相）,扫描结束后在ATOS光学扫描设备系统中对扫描结果进行计算得到三角面片点云数据；在拉延工序模具调试合格后，开始制造第一序修边模具，将合格拉延件扫描生成点云数据，利用扫描点云数据做为理论依据，在Geomagicstudio11软件中进行逆向设计加工数据型面，再以逆向后的型面做为依据，设计转化第一序修边模的加工数据型面;其将合格拉延件扫描生成点云数据，利用扫描点云数据作为理论依据，在软件中进行逆向设计拉延件型面，在此基础上设计转化拉延后第一序修边模具加工数据型面。

Description

利用拉延件扫描结果设计后工序模具型面加工数据的方法

技术领域

本发明涉及一种利用拉延件扫描结果设计后工序模具型面加工数据的方法，适用于制件拉延后第一序修边模具。

技术背景

以往在设计初期，将全工序加工数据型面按理论数据全部设计完成。忽略了拉延后制件回弹和扭曲的因素，导致在拉延工序件调试基本合格后，放置在第一序修边模具上产生型面不符、定位不稳、空切等现象，需要进行大量的修改，增加了制造成本；延长了模具的制造周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用拉延件扫描结果设计后工序模具型面加工数据的方法，其将合格拉延件扫描生成点云数据，利用扫描点云数据作为理论依据，在软件中进行逆向设计拉延件型面，在此基础上设计转化拉延后第一序修边模具加工数据型面。

本发明的技术方案是这样实现的：利用拉延件扫描结果设计后工序模具型面加工数据的方法，其特征在于：利用德国GOM公司开发的一种非接触式ATOS光学扫描设备对拉延工序件进行白光扫描（照相）,扫描结束后在ATOS光学扫描设备系统中对扫描结果进行计算得到三角面片点云数据（文件类型：证书信任列表为.stl格式）；在拉延工序模具调试合格后，开始制造第一序修边模具，将合格拉延件扫描生成点云数据，利用扫描点云数据做为理论依据，在Geomagic studio 11软件中进行逆向设计加工数据型面，再以逆向后的型面做为依据，设计转化第一序修边模的加工数据型面;

具体步骤如下:

1）在拉延模具调试基本合格后，压制拉延件，利用ATOS扫描设备扫描合格拉延件，生成点云数据；

2）将生成的点云数据通过Geomagic studio 11软件逆向生成曲面数据，作为第一序修边模的加工数据型面设计的基础和依据；

3）开始进行第一序修边模的加工数据型面设计转化工作，其中包括：下模修边凸模型面加工数据转化、上模压料板型面加工数据转化、上模修边凹模镶块的型面加工数据转化；

（1）、下模修边凸模型面加工数据转化的设计分两种情况，一是拉延工序件的扫描点云最外边界（即：产品成型后材料收缩后的边界）不能将工作部件包含进去，所以修边凸模在拉延工序件扫描点云逆向型面基础上对局部数据进行延伸修整；二是修边内容均为直修边，个别产品拉延成型时材料不走动或走动很小，拉延工序件的扫描结果足以包含修边凸模的部件，这时可以利用拉延工序件的扫描点云逆向成的曲面作为理论依据按料厚的正常偏置直接加工下模型面；

（2）、上模压料板加工数据型面的设计转化也分两种情况，一是拉延工序后的第一序修边内容有直修边，也有斜楔修边，且拉延工序件的扫描点云最外边界（即：产品成型后材料收缩后的边界）不能将工作部件包含进去，所以修边凸模在拉延工序件扫描点云逆向成曲面基础上对局部数据进行延伸修整，为利于加工，在冲压方向上斜楔刃口无负角的情况下，需将压料板斜楔刃口部位做成型面，便于加工整体型面时将斜刃口处一同加工完毕；二是拉延工序后的第一序修边内容均为直修边，个别产品拉延成型时材料不走动或走动很小，拉延工序件的扫描点云足以包含修边凸模的部件，这时可以利用拉延工序件的扫描点云逆向成的曲面作为理论依据按料厚的正常偏置直接加工上压料板型面；

（3）、上模修边凹模镶块加工数据型面的设计转化：由于存在刃口合入量问题，所以需要全部按点云生成的曲面，重新设计转化凹模镶块的加工型面。

本发明的积极效果是将拉延工序件扫描结果设计转化成第一序修边模具型面加工数据，可避免由于拉延后产品回弹局部型面与理论型面不符而导致的定位不准、修边状态不稳定等缺陷所造成的大量修改，降低制造成本，产生可观的经济效益，并且加快了模具的产出周期。

附图说明

图1为本发明的拉延模具调试合格后压制出的拉延件放到下模上的示意图。

图2为Geomagic studio 11软件逆向生成曲面数据。

图3为本发明的下模修边凸模剖面图。

图4为本发明的上模压料板的示意图。

图5为本发明上模凹模修边镶块与下模修边凸模工作剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：如图1所示，拉延模具调试合格后压制出的拉延件，经扫描生成点云数据，导入加工数据环境中（与模具位置对齐的状态）。模具的型面是与产品理论数模一致的，拉延后产品的拉延型面A与模具型面有一定的偏差，主要是产品回弹引起的。所以利用扫描点云数据作为理论依据，进行逆向设计转化延伸各部件加工数据型面，以保证模具与制件型面的伏贴与吻合。

一、拉延工序模具调试基本合格后，通过模具冲压、激光切割等手段得到最终工序件。根据用户提供的品标书中的产品质量检测表对最终工序件进行检测（采用ATOS白光扫描点云数据与理论数模对比或采用三坐标检测），而三坐标只是对产品的打点检测，只能作为分析的一个文件。采用ATOS白光扫描检测内容为产品型面、轮廓、孔径、孔位等。根据产品性能，检测结果满足产品质量检测表的公差要求， 产品型面公差要求控制在±0.8mm以内，在±0.8mm以内区域均在合格范围内，个别区域超差可以根据冲压工艺在后工序调整。当最终工序产品合格率达到90％以上时，视为合格，证明拉延模具调试到位。此时，压制出合格拉延件并利用ATOS扫描设备扫描生成点云数据，作为第一序修边模具加工数据型面逆向设计的基础和依据。

二、白光扫描相当于对整件的全方位检测，扫描点云数据处理过程中，由扫描员负责将点云数据与理论产品数模拟合对齐到最佳位置，并保证与模具位置对齐。所生成的拉延件点云数据可以通过如图2所示Geomagic studio 11软件逆向生成曲面数据。

逆向曲面设计步骤：

1、多边形网格处理阶段

        将点云数据（stl格式）导入Geomagic studio 11软件设计环境中，通过使用“网格医生”命令，对点云数据的尖点、折射边、重叠面、相交孔等进行修补处理。

2、曲面逆向设计阶段

（1）编辑轮廓线：自动划分区域，新建曲面片布局图，生成曲面片框架。

    （a）对点云区域进行合理性划分，提取特征线，即探测轮廓线，对其进行创建、编辑。

    （b）对探测轮廓线进行细分、延伸，使点云局部特征更加清晰、明显，之后，对延伸线进行编辑，使编辑的结果与区域的分隔符相符。

（2）调整构造曲面片框架：使用当前细分区域，调整构造曲面片框架。对曲面片的相交区域、碎小曲面片、高度点等进行修复。

（3）构造格栅：使用合理的分辨率（一般取系数20）构造格栅，通过编辑或松弛格栅，来消除内部错误。

（4）拟合曲面：选择 “适应性拟合方式”定义，对格栅进行曲面生成，同时要对较小曲面片和错误曲面进行合并和删除处理，逆向曲面设计完成。

三、在Geomagic studio 11软件中逆向设计完成拉延工序件型面后，将此型面导入加工数据环境中（与模具位置对齐的状态），在Catia软件中设计第一序修边模的加工数据。其中包括：下模修边凸模型面加工数据的设计转化、上模压料板型面加工数据的设计转化、上模修边凹模镶块的型面加工数据的设计转化。

1、下模修边凸模加工数据型面的转化：

（1）需要对点云数据逆向后的型面局部延伸修整用于加工：以合格拉延工序件的扫描点云逆向曲面为主体，由于在结构设计时考虑保证将废料完全修掉，所以模具工作部件边界要大于理论冲压工艺边界。如图3所示为拉延工序件的扫描点云最外边界C是产品成型后材料收缩后的最外边界不能将工作部件包含进去，所以修边凸模最外边界D在拉延工序件扫描点云逆向曲面基础上对局部数据进行延伸修整转化成加工型面。由于拉延工序件的扫描点云逆向曲面与理论实体型面不伏贴，所以导致加工余量不均匀，在加工时要考虑影响刀具切削层面积的变化和刀具载荷的变化，控制切削过程中的稳定性和加工精度。

（2）点云数据逆向后的曲面可直接应用于加工：以合格拉延工序件的扫描点云逆向曲面为主体，修边内容均为直修边，产品拉延成型时材料不走动或走动很小，拉延工序件的扫描点云几乎包含修边凸模的部件，这时由于生产周期的需要，可以利用拉延工序件的扫描点云逆向曲面作为理论依据按料厚的正常偏置直接加工下模型面。加工时保证主要支撑面使用同一把刀具进行加工，避免加工中接刀给模具型面质量带来负面影响，以达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，对于陡峭面加工刀具轨迹跨步要大，部分区域要进行补刀加工，之后钳工可能需要局部手工修整。

2、上模压料板加工数据型面的转化：

（1）需要对点云数据逆向后的型面局部延伸修整用于加工：拉延工序后的第一序修边内容有直修边M，也有斜楔修边N（如图4中除三处斜楔修边外，其余为直修边），且拉延工序件的扫描点云最外边界（即：产品成型后材料收缩后的边界）不能将工作部件包含进去，所以上压料板在拉延工序件扫描点云逆向型面基础上对局部数据进行延伸修整，为利于一次能加工出更多的区域，在冲压方向上斜楔刃口无负角的情况下，需将压料板斜楔刃口部位做成型面，便于加工整体型面时将斜刃口处一同加工完毕，以避免斜楔刃口的摆角加工，降低加工难度，节省加工时间，降低成本。

（2）点云数据逆向后的曲面可直接应用于加工：以合格拉延工序件的扫描点云逆向曲面为主体，修边内容均为直修边，产品拉延成型时材料不走动或走动很小，拉延工序件的扫描点云几乎包含压料板的部件，这时由于生产周期的需要，可以利用拉延工序件的扫描点云逆向曲面作为理论依据按料厚的正常偏置直接加工上模压料板型面。部分区域要进行补刀加工，之后钳工可能需要局部手工修整。（加工原理同修边凸模）

3、如图5上模修边凹模镶块的加工数据型面转化：由于修边凹模镶块要考虑刃口合入量R，有些还要合理设置波浪刃口，所以必须全部按点云数据逆向后的型面重新设计生成凹模镶块的加工型面。主要是利用凸模镶块转化后的型面，向下偏移一个刃口合入量R并做出高点E低点F（高点合入9mm，低点合3mm）。由于上模修边凹模镶块的主要工作区为刃口，所以加工时刃口精度要严格保证，型面精度可略低些。

Claims (1)

1.利用拉延件扫描结果设计后工序模具型面加工数据的方法，其特征在于：利用德国GOM公司开发的一种非接触式ATOS光学扫描设备对拉延工序件进行白光扫描或照相,扫描结束后在ATOS光学扫描设备系统中对扫描结果进行计算得到三角面片点云数据即文件类型：证书信任列表为.stl格式；在拉延工序模具调试合格后，开始制造第一序修边模具，将合格拉延件扫描生成点云数据，利用扫描点云数据做为理论依据，在Geomagic studio 11软件中进行逆向设计加工数据型面，再以逆向后的型面做为依据，设计转化第一序修边模的加工数据型面;

具体步骤如下:

1）在拉延模具调试基本合格后，压制拉延件，利用ATOS扫描设备扫描合格拉延件，生成点云数据；

2）将生成的点云数据通过Geomagic studio 11软件逆向生成曲面数据，作为第一序修边模的加工数据型面设计的基础和依据；

3）开始进行第一序修边模的加工数据型面设计转化工作，其中包括：下模修边凸模型面加工数据转化、上模压料板型面加工数据转化、上模修边凹模镶块的型面加工数据转化；

（1）、下模修边凸模型面加工数据转化的设计分两种情况，一是拉延工序件的扫描点云最外边界即：产品成型后材料收缩后的边界不能将工作部件包含进去，所以修边凸模在拉延工序件扫描点云逆向型面基础上对局部数据进行延伸修整；二是修边内容均为直修边，个别产品拉延成型时材料不走动或走动很小，拉延工序件的扫描结果足以包含修边凸模的部件，这时可以利用拉延工序件的扫描点云逆向成的曲面作为理论依据按料厚的正常偏置直接加工下模型面；

（2）、上模压料板加工数据型面的设计转化也分两种情况，一是拉延工序后的第一序修边内容有直修边，也有斜楔修边，且拉延工序件的扫描点云最外边界即：产品成型后材料收缩后的边界不能将工作部件包含进去，所以修边凸模在拉延工序件扫描点云逆向成曲面基础上对局部数据进行延伸修整，为利于加工，在冲压方向上斜楔刃口无负角的情况下，需将压料板斜楔刃口部位做成型面，便于加工整体型面时将斜楔刃口处一同加工完毕；二是拉延工序后的第一序修边内容均为直修边，个别产品拉延成型时材料不走动或走动很小，拉延工序件的扫描点云足以包含修边凸模的部件，这时可以利用拉延工序件的扫描点云逆向成的曲面作为理论依据按料厚的正常偏置直接加工上压料板型面；

（3）、上模修边凹模镶块加工数据型面的设计转化：由于存在刃口合入量问题，所以需要全部按点云生成的曲面，重新设计转化凹模镶块的加工型面。