CN104915487B - 基于catia的钣弯件下陷工艺数模建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于CATIA的钣弯件下陷工艺数模建立方法，利用CATIA工作环境平台通过对产品数模进行工艺性再设计，在针对加深值与角度的补偿和只进行下陷加深两种方案以及端头、中间、连续3种下陷结构，以零件毛坯、工艺模型、成形模具等为输入进行成形过程的数值模拟，通过数字化检测比较成形后零件与设计模型下陷区的偏差，整理出不同材料、厚度、半径等一定区间范围下陷的下陷加深精确值并开发下陷余量工艺数模参数数据库基础上进行弯边及下陷区的重构。

Description

基于CATIA的钣弯件下陷工艺数模建立方法

技术领域

本发明涉及钣金件弯边下陷进行回弹补偿的工艺数模建立方法，主要用于飞机制造中钣弯类零件的模具设计、零件制造等领域中，也可以应用于钣弯类零件中。

背景技术

在飞机制造过程中上有大量带下陷弯边的钣金件零件，该类零件在实际生产过程中遇到各种因素对下陷区回弹量的影响，上述问题存在导致零件成型无法达到实际所需。CATIA 是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM 协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。为解决前述问题，本发明利用CATIA 工作环境平台，提供一种钣弯件下陷工艺数模建立方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CATIA 的钣弯件下陷工艺数模建立方法，通过对不同材料牌号、厚度及弯曲内半径R 的带下陷钣金件进行数值模拟分析，确定各因素对下陷区回弹量的影响；根据分析结果，设计钣金件弯边下陷区回弹补偿方案，建立钣弯件放下陷余量工艺数模，通过模具达到钣金件弯边下陷区的精确、快速成形。

本发明采用下述技术方案来实现：基于CATIA 的钣弯件下陷工艺数模建立方法，步骤如下：

步骤一、对设计模型进行检查，若存在设计缺陷或版次不符，则对设计模型进行修改反馈，检查无误后，完成工艺数模建模的准备工作；对每个钣金件弯边放下陷余量工艺数模的几何集按照参考面离散、补偿后参考面重构的顺序进行；

步骤二、创建一级节点工艺数模辅助几何，二级节点参考面离散信息、补偿后参考面信息，创建凸台、分割特征的限制元素即为外部参考面；

步骤三、提取零件腹板外表面，对其外插延伸直到与弯边参考面相交，并按设计零件弯曲圆角外半径尺寸对其相交处进行倒圆角操作，修剪后得到回弹补偿参考模型，处理后的弯边参考面用于加深值和回弹角的计算；

步骤四、提取腹板面上的弯边线，使提取所得弯边线两头端点处的法平面与弯边圆角区和弯边凸缘区有连续交线，以此线为基线；采用弯边工艺数模建模专用工具，设置弯边离散参数；

步骤五、在回弹补偿参考模型的基础上，建立了零件材料牌号、材料厚度、零件设计角度、零件圆角半径、模具半径以及回弹角之间的关系，根据设计模型弯边角度和回弹角计算模具型面角度；

步骤六、根据回弹补偿后的弯边角度重构弯边参考面，重构后的弯边参考面存储与补偿后参考面信息几何体中，将重构后的参考面沿腹板方向向里的方向偏移，得到加深后的弯边参考面；

步骤七、在设计模型基础上，替换弯边参考面，创建补偿后弯边特征，参考面替换之后，对下陷过渡区进行处理；当啮合面在下陷区末端时，此时需要将啮合面向弯边区方向偏移；同时需要将下陷过渡区长度减少；依次创建倒圆角、分割等参数。

本发明利用CATIA 工作环境平台通过对产品数模进行工艺性再设计，在针对加深值与角度的补偿和只进行下陷加深两种方案以及端头、中间、连续3 种下陷结构，以零件毛坯、工艺模型、成形模具等为输入进行成形过程的数值模拟，通过数字化检测比较成形后零件与设计模型下陷区的偏差，整理出不同材料、厚度、半径等一定区间范围下陷的下陷加深精确值并开发下陷余量工艺数模参数数据库基础上进行弯边及下陷区的重构。

本发明提供了钣弯件下陷工艺数模建立方法，使零件在实际生产中满足外形公差在0.3mm 以内、角度公差在0.5º 以内的成形精度要求。

附图说明

图1 钣金件弯边放下陷余量工艺数模示例图；

图2 找寻外部参考面示例图；

图3 工艺数模参考模型图；

图4 弯边参考面的基线示意图；

图5 重构弯边参考面示意图；

图6 替换弯边参考面示意图；

图7 下陷过渡区创建示意图；

图8 下陷过渡区处理原理图。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图进一步阐明本发明。

参照说明附图1 对设计模型进行检查，若存在设计缺陷或版次不符，则对设计模型进行修改反馈，检查无误后，完成工艺数模建模的准备工作。对每个数模的几何集按照参考面离散、补偿后参考面重构的顺序进行。几何集是钣金件弯边放下陷余量工艺数模的辅助几何信息，是在设计模型的基础上对外部参考面进行离散、重构，得到补偿后的外部参考面，主要包括参考面离散信息、补偿后参考面重构信息等内容。钣金件弯边放下陷余量工艺数模坐标系应该按1:1 的比例与产品数模坐标系保持一致。

创建一级节点工艺数模辅助几何，二级节点参考面离散信息、补偿后参考面信息。

参照说明附图2 在设计模型结构树上，弯边的父级特征往往是凸台、分割等，创建凸台、分割特征的限制元素即为（M1）外部参考面。

参照说明附图3 提取零件腹板外表面L1，对其外插延伸直到与弯边参考面L2 相交，并按设计零件弯曲圆角外半径尺寸对其相交处进行倒圆角操作，修剪后得到回弹补偿参考模型，处理后的弯边参考面用于加深值和回弹角的计算。腹板提取面以及工艺数模参考模型存储于参考面离散信息几何体中。

参照说明附图4 提取腹板面上的弯边线，使提取所得弯边线两头端点处的法平面与弯边圆角区和弯边凸缘区有连续交线，以此线为基线J1。

采用弯边工艺数模建模专用工具，设置弯边离散参数。依次输入弯边线离散点数、截面线离散点数、离散精度、弯边线、弯边外形面和材料厚度，弯边线与弯边线按照1mm 的离散度进行，即根据边线的长度，1mm 插入1 个点，分段精度0.01，弯边基线及弯边参考面在结构树上完成相应选择。离散信息存储于参考面离散信息几何体中。

建立了零件材料牌号、材料厚度、零件设计角度、零件圆角半径、模具半径以及回弹角之间的关系，根据设计模型弯边角度和回弹角计算模具型面角度。

参照说明附图5 根据回弹补偿后的弯边角度重构弯边参考面L2，重构后的弯边参考面存储与补偿后参考面信息几何体中，将重构后的参考面沿腹板方向向里的方向偏移，得到加深后的弯边参考面L2。

参照说明附图6 在设计模型基础上，替换弯边参考面，创建补偿后弯边特征T1。参考面替换之后，对下陷过渡区进行处理，下陷过渡区处理原理如图8 所示。

当啮合面在下陷区2 末端时，此时需要将啮合面向弯边区1 方向偏移。同时需要将下陷过渡区长度减少。参照说明附图7 倒圆角、分割等其它特征依据设计模型建模顺序依次创建。

钣弯件下陷工艺数模建立实用技术是在设计数模的基础上，建立工艺数模参考模型，对其弯边进行离散与信息提取，基于知识库对离散后的零件信息进行基于知识的回弹补偿计算，得到回弹补偿数据，从而得到各个离散单元的回弹补偿角度值和下陷加深值。根据回弹补偿后的几何信息生成回弹补偿后的参考模型，参照零件设计模型各弯边、下陷、长桁内型面与飞机设计外部参考面之间的相对位置关系以及建模方法，以补偿后的参考模型为工艺数模建模的外部参考面，完成弯边与下陷型面的建模；参照设计模型的各弯边及下陷的高度值、倒角值及倒圆值，得到回弹补偿后的工艺数模。

Claims (1)

1.基于CATIA 的钣弯件下陷工艺数模建立方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、对设计模型进行检查，若存在设计缺陷或版次不符，则对设计模型进行修改反馈，检查无误后，完成工艺数模建模的准备工作；对每个钣金件弯边放下陷余量工艺数模的几何集按照参考面离散、补偿后参考面重构的顺序进行；

步骤二、创建一级节点工艺数模辅助几何，二级节点参考面离散信息、补偿后参考面信息，创建凸台、分割特征的限制元素即为外部参考面；

步骤三、提取零件腹板外表面，对其外插延伸直到与弯边参考面相交，并按设计零件弯曲圆角外半径尺寸对其相交处进行倒圆角操作，修剪后得到回弹补偿参考模型，处理后的弯边参考面用于加深值和回弹角的计算；

步骤四、提取腹板面上的弯边线，使提取所得弯边线两头端点处的法平面与弯边圆角区和弯边凸缘区有连续交线，以此线为基线；采用弯边工艺数模建模专用工具，设置弯边离散参数；

步骤五、在回弹补偿参考模型的基础上，建立零件材料牌号、材料厚度、零件设计角度、零件圆角半径、模具半径以及回弹角之间的关系，根据设计模型弯边角度和回弹角计算模具型面角度；

步骤六、根据回弹补偿后的弯边角度重构弯边参考面，重构后的弯边参考面存储与补偿后参考面信息几何体中，将重构后的参考面沿腹板方向向里的方向偏移，得到加深后的弯边参考面；

步骤七、在设计模型基础上，替换弯边参考面，创建补偿后弯边特征，参考面替换之后，对下陷过渡区进行处理；当啮合面在下陷区末端时，此时需要将啮合面向弯边区方向偏移；同时需要将下陷过渡区长度减少；依次创建倒圆角、分割参数特征。