CN112906277A - 一种热成型模具冷却水道快速设计方法 - Google Patents

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Zhejiang Bohui Auto Parts Co ltd
Shanghai Bohui Mould Co ltd
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Abstract

本发明涉及热成型模具设计技术领域，具体的说是一种热成型模具冷却水道快速设计方法。一种热成型模具冷却水道快速设计方法，其特征在于：具体方法如下：S1：依据产品型面生成凸凹模冷却水道的中心线；S2：对型面进行三角化网格处理；S3：对型面三角化网格求出一系列截面线，然后对各截面线偏置；S4：以S3中截面线中心点为起点，生成一系列等距点；S5：把等矩点连接而成一条曲线，采用1~3条直线，生成水管中心线；S6：调整以上距离大于最小设定距离；S7：生成IGES格式文件。同现有技术相比，提供一种热成型模具冷却水道快速设计方法，采用该方法，可以提高水道设计质量和效率，减少冷却水道设计时间，缩短冷却水道开发周期。

Description

一种热成型模具冷却水道快速设计方法
技术领域
本发明涉及热成型模具设计技术领域，具体的说是一种热成型模具冷却水道快速设计方法。
背景技术
传统的汽车超高强度钢采用热成型工艺，把硼钢加热到奥氏体转化温度950度左右，在模具中成型并快速冷却。为了达到必要的冷却速度，必须采用冷却水道。但是，冷却水道设计复杂，在设计中占用大量的时间。
然而，冷却水道离型面的距离不能太近，否则表面强度不能保证；太远不能起到冷却效果；水道和水道间距不能太小，加工会有问题；水管可能出现相互连接起来。对于复杂几何型面，设计人员需要一条一条水管的生成、检查。并且，没有专用的检查工件，这个工作非常费时费力。热成型模具有多个镶块。镶块价格昂贵，水管离型面距离太近，出现型面穿透，需要报废模具镶块，造成损失。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种热成型模具冷却水道快速设计方法，采用该方法，可以提高水道设计质量和效率，减少冷却水道设计时间，缩短冷却水道开发周期。
为实现上述目的，设计一种热成型模具冷却水道快速设计方法，其特征在于：具体方法如下：
S1：根据水道设计参数，依据产品型面生成凸凹模冷却水道的中心线；
S2：对型面进行三角化网格处理；
S3：对型面三角化网格求出一系列截面线，然后对各截面线偏置，即上模向上偏置，下模向下偏置；
S4：以S3中截面线中心点为起点，生成一系列等距点，距离等于水管与水管之间的设置距离；
S5：把等矩点连接而成一条曲线，采用1~3条直线，利用最小二乘法逼近这些曲线，让直线和曲线的最大间距值最小，生成水管中心线；
S6：检查水管与型面的距离以及相邻水管之间的实际距离，并调整以上距离大于最小设定距离；
S7：生成IGES格式文件。
所述的步骤S2中，把型面进行有限元网格划分，生成三角型网格，型面由多个三角面片构成。
所述的步骤S3中，偏置的距离为预先设定的型面与水管的间距。
所述的步骤S3中，截面线求解算法是平面与三角面求交线的方法，首先查找和平面相交的三角面，找到后求出每条边与平面的交点，通常为有两个交点，把所有交点排序，去掉小间距点，就可以得到截面线。
本发明同现有技术相比，提供一种热成型模具冷却水道快速设计方法，采用该方法，可以提高水道设计质量和效率，减少冷却水道设计时间，缩短冷却水道开发周期。
附图说明
图1为本发明中把几何型面转化为三角化型面示意图。
图2为本发明采用截面线偏置算法，得到上下模的偏置线示意图。
图3是本发明采用最小二乘方法，采用三段直线拟合空间曲线，得到靠近几何型面的水道中心线示意图。
图4是本发明生成的冷却水中心线在几何型面中的位置示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1至图4所示，一种热成型模具冷却水道快速设计方法，具体方法如下：
（1）把型面进行有限元网格划分，生成三角型网格，型面由多个三角面片构成。三角形网格在后续的求截面线中容易处理；
（2）根据网格化数据，在型面上生成多条由多点组成的截面线。
这里首先要找到型面的两端的截面：根据这两个截面，按等间接生成多个截面，通过截面与三角面片的相交线，生成多个交点。这些交点之间要去除重合点，并进行排序。
这里的截面线求解算法是平面与三角面求交线的方法：首先查找和平面相交的三角面，找到后求出每条边与平面的交点。通常为有两个交点。把所有交点排序，去掉小间距点，就可以得到截面线。
（3）设置水管与型面的间距，对截面线进行偏置。
采用对截面线上的线段在面内等距偏置。这里的偏置算法就是对截面上的直线偏置设定距离，相邻的直线求交点，后面对偏置线的交点进行排序，去掉一些重叠点或距离很小的点，可得到偏置曲线。
（4）在截面线上中心附近取一个点，或者指定满足要求的点，根据设定的相邻水管间隙，以这点为起始点，向两个方向生成等距点，并对这些节点进行排序。
这里的等距算法就是用一个圆的方程，与曲线上相邻两点构成的线段相交生成的交点。
（5）多个截面线上相同序号的等距点，这些点连接起来是一条空间曲线。
如果曲率太大，直接用一条直线连接首尾两点，中间离型面的距离会很大或者很小。当直线拟合与这些点的偏差比较大时，可采用2条或3条水管来拟合空间曲线。可以让水管离型面的距离比较均匀。这里以离型面距离最短为目标，采用最小二乘算法优化水管分段位置。该功能可以减少人为判断所带来的误差，减少人为判断时间。
（6）检查各条水管与型面之间的最小间隙，检查相邻水管之间的最小间隙，并进行水管位置调整。
水管与型面之间的最小间隙，对每个型面三角面片，计算水管在三角面上投影，如果投影线和型面三角面片有交点，交点离水管的最小间隙可以作为曲线和型面的最小间隙。
相邻水管之间的最小间隙。水管一根一根的检查，其实质是检查两条空间线段的距离。
如果相邻水管间隙相差太小，可实现水管合并，把两条水管等效成一个直径大的水管。
（7）输出水管中心线生成文件。文件采用通用建模软件可以读写的格式，比如IGES文件。
本发明实施方法，首先把产品型面生成网格化文件，网格面见图1，设置冷却水道与型面距离，水管与水管之间的间距；然后，设置一系列截面，与三角面片相交，得到截面线；然后，对截面线进行偏置，并生成有序的等矩点，见图2；然后，把同一序列的等矩点组成的空间曲线，用1到3条直线进行最小拟合，生成型面水管，用3条直线拟合空间曲线见图3。其次，进行水管离型面距离检查，水管与水管的间距检查，必要时调整水管设计。最后，检查无误后，把生成冷却水道，输出IGES文件，在几何软件中打开这些中心线见图4。

Claims (4)

1.一种热成型模具冷却水道快速设计方法，其特征在于：具体方法如下：
S1：根据水道设计参数，依据产品型面生成凸凹模冷却水道的中心线；
S2：对型面进行三角化网格处理；
S3：对型面三角化网格求出一系列截面线，然后对各截面线偏置，即上模向上偏置，下模向下偏置；
S4：以S3中截面线中心点为起点，生成一系列等距点，距离等于水管与水管之间的设置距离；
S5：把等矩点连接而成一条曲线，采用1~3条直线，利用最小二乘法逼近这些曲线，让直线和曲线的最大间距值最小，生成水管中心线；
S6：检查水管与型面的距离以及相邻水管之间的实际距离，并调整以上距离大于最小设定距离；
S7：生成IGES格式文件。
2.根据权利要求1所述的一种热成型模具冷却水道快速设计方法，其特征在于：所述的步骤S2中，把型面进行有限元网格划分，生成三角型网格，型面由多个三角面片构成。
3.根据权利要求1所述的一种热成型模具冷却水道快速设计方法，其特征在于：所述的步骤S3中，偏置的距离为预先设定的型面与水管的间距。
4.根据权利要求1所述的一种热成型模具冷却水道快速设计方法，其特征在于：所述的步骤S3中，截面线求解算法是平面与三角面求交线的方法，首先查找和平面相交的三角面，找到后求出每条边与平面的交点，通常为有两个交点，把所有交点排序，去掉小间距点，就可以得到截面线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20120166160A1 (en) * 2009-06-24 2012-06-28 China National Petroleum Corporation Block model constructing method for complex geological structures
CN104657565A (zh) * 2015-03-20 2015-05-27 大连理工大学 近型面水道的热作模具设计方法
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CN110076974A (zh) * 2019-04-18 2019-08-02 甘肃机电职业技术学院 基于增材制造技术的注塑模具随形冷却水道的设计方法

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