CN116049986A - 一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法及系统，获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数；根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行偏置处理，并对偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面；对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，如果不干涉，则将新的刃口模面作为最终成形的刃口模面，如果干涉，则对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面进行连接，得到最终成形的刃口模面；对最终成形的刃口模面抽取偏置线，对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面，输出刃口模面和刀背面数据。

Description

一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计(CAD)技术领域，特别是涉及一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

汽车冲压件的设计制造过程主要包括：获取原始曲面模型，根据冲压工艺进行冲压修剪及废料处理，冲压修剪及废料处理需要冲压镶块及废料刀镶块，设计后的镶块进行评审修改后，对设计的镶块数字控制NC加工面进行再处理，以便得到正确的NC(NumericalControl即数字控制)刃口模面进行NC路径输出。

目前，各大中型模具企业在设计数字控制NC用镶块修边模面数据的时间普遍较长，工人劳动强度大，费时、费力，生产效率较低，主要原因是数字控制NC用镶块修边模面数据在设计后进行评审及工艺的再修改。工艺修改后，设计的镶块如果无法再进行正确的数字控制NC路径输出，则需要人工一步一步地进行对比检查、干涉检查、干涉部分手动去除、干涉部分数模面的手动剪裁获取、手动的进行面的缝合修复。最后还会存在检测不完全导致输出的NC路径错误或不精确，输出的NC路径进行加工时出现加工的产品不正确或质量不高等。目前，主流的三维CAD软件，都缺乏针对性的满足模具设计要求的NC用镶块修边模面功能，设计人员通常采用拼凑的方式来设计NC用镶块修边模面，不仅效率低，质量精度也难以保证。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法及系统；本方法具有操作简单、算法简便、质量和效率高等特点，可以很好的满足NC用镶块修边模面的设计需求。

第一方面，本发明提供了一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法；

一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，包括：

获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；

读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数；

根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面；

对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，如果不干涉，则将新的刃口模面作为最终成形的刃口模面，如果干涉，则对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面采用桥接的方式进行连接，得到最终成形的刃口模面；

对最终成形的刃口模面抽取偏置线，对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面，输出修边刀块的刃口模面和刀背面数据。

第二方面，本发明提供了一种汽车冲压模具中修边刀块的设计系统；

一种汽车冲压模具中修边刀块的设计系统，包括：

获取模块，其被配置为：获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；

读取模块，其被配置为：读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数；

偏置模块，其被配置为：根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面；

干涉检查模块，其被配置为：对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，如果不干涉，则将新的刃口模面作为最终成形的刃口模面，如果干涉，则对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面采用桥接的方式进行连接，得到最终成形的刃口模面；

输出模块，其被配置为：对最终成形的刃口模面抽取偏置线，对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面，输出修边刀块的刃口模面和刀背面数据。

第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及

处理器，用于运行所述计算机可读指令，

其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。

第四方面，本发明还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。

第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行的时候用于实现上述第一方面所述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

读入的镶块、数模及修边线数据方面，本方法适用于各种参数化曲面、曲线，包括解析曲面、曲线、B样条曲面、曲线、NURBS曲面、曲线，可以接收UG、ProE、CATIA、STEP、IGES曲面、曲线模型。

相比于采用人工一步一步拼凑设计的方法，本方法更能满足工程应用，自动计算刃口模面的入模量、宽度、延长宽度、刀背宽度、刀背角度，进而提高了设计的精度及效率，实用性更好。

操作简单、算法简便、设计质量和效率高等特点，可以很好满足设计各种NC用镶块修边模面规格的需要。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例一的方法流程图；

图2为实施例一的修边线偏置示意图；

图3为实施例一的平滑处理示意图；

图4为实施例一的干涉区域示意图；

图5为实施例一的刃口模面分割与连接示意图；

图6为实施例一的刃口模面边线提取示意图；

图7为实施例一的提取线偏置和移动示意图；

图8为实施例一的创建刀背面示意图；

图9为实施例一的裁剪修边线示意图；

图10为实施例一的干涉检查示意图；

图11为实施例一的等距划分示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。

实施例一

本实施例提供了一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法；

如图1所示，一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，包括：

S101：获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；

S102：读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数；

S103：根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理(如图2所示)，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理(如图3所示)，构建新的刃口模面；

S104：对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查(如图4所示)，如果不干涉，则将新的刃口模面作为最终成形的刃口模面，如果干涉，则对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面采用桥接的方式进行连接，得到最终成形的刃口模面(如图5所示)；

S105：对最终成形的刃口模面抽取偏置线(如图6所示)，对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线(如图7所示)，根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面(如图8所示)，输出修边刀块的刃口模面和刀背面数据。

本方法具有操作简单、算法简便、精确度和效率高等特点，可以很好的满足各种冲压模具设计NC用修边刀块的修边模面的需要。

应理解地，所述修边线，是指修边刀块的修边模面设计时待偏置的曲线；所述修边线，用于将拉延件的工艺补充部分和压料凸缘的多余料切除。

应理解地，所述偏置线，是指把曲线沿某一方向进行偏置后得到的线。

应理解地，所述背面线，是修边刀块的修边模面刀背面的边线，背面线，是指用来构建刀背面的线。

应理解地，所述模面，是汽车待冲压零部件的形状数据。

应理解地，所述刃口模面，是指冷冲压模具用来冲孔或落料的凸模和凹模的刀口面。

进一步地，S101：获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；

所述目标修边线和目标模面的参数，包括：修边线数据、修边刀块的边界线数据、废料刀线数据、数模数据和冲压方向。

所述修边线数据，是指用户指定作为修边的曲线数据。

所述、修边刀块的边界线数据，是指用户指定作为镶块边界线的曲线数据。

所述废料刀线数据，是指用户指定作为镶块废料刀的曲线数据。

所述数模数据，是指用户指定作为产品形状的曲面数据。

所述冲压方向，是指冲压时移动的路径方向。

进一步地，S102：读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数，

其中，实际修边线是待冲压汽车零部件修边的曲线；

其中，实际模面是待冲压汽车零部件形状的曲面数据；

实际修边和实际模面的参数，具体包括：待冲压汽车零部件形状的曲线及产品曲面数据。

根据修边线，读取其修边线的参数控制点数据、每个参数控制点的曲率及表达的参数；

根据已知的形状参数及入模量参数，解析修边线的参数控制点数据、每个参数控制点的曲率及表达的参数。

进一步地，所述S103：根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面，其中，具体过程包括：

S103-1：使用修边刀块的边界线裁剪修边线，得到裁剪后的修边线(如图9所示)；

S103-2：提取裁剪后修边线的参数点得到点数组，对点数组按照构建刃口模面的方向使用偏置向量进行偏置处理，对偏置处理后的点数组采取边界跟踪方式进行处理，使用点数组重新构建曲线，再对构建的曲线进行平滑优化处理，得到平滑的偏置线；

S103-3：对构建后的修边线和偏置线，采用直纹面的方式进行曲面的创建，得到新的刃口模面。

应理解地，刃口模面，是指作为修边刀块的刀刃面。边界线，是构建修边刀块面的边界曲线。参数点，构成曲线的控制点。点数组，用于储存曲线控制点坐标的数据。边界跟踪方式，是沿着构成曲面的边界拓扑路径。

所述S103，对曲线曲率大于设定阈值的地方进行曲率的更改，以便使曲线区域平缓。

应理解地，S103-2：获取曲线的参数等分点，采用指定方向和距离的方式对点进行移动。对移动后的曲线参数控制点拟合成曲线，对重合部分及交叉部分进行去除处理，得到目标偏置线。使用修边线、偏置线采用直纹面或丝带面的方式创建刃口模面数据。根据设计NC用镶块修边模面的参数规格要求，对获得的参数控制点数据，根据每个参数控制点的曲率及表达的参数进行偏置处理。

偏置处理逻辑为：根据修边刀块的修边模面参数，对每个参数控制点按照指定方向及距离进行移动，最后，沿着曲面的最外边界的路径的顺序把每个点进行连接拟合成曲线。

平滑优化处理的步骤为：对偏置拟合的曲线进行去重及去交处理，得到刃口模面的偏置线数据。

根据修边刀块的修边模面的参数规格要求，使用修边线和偏置线构建刃口模面。

进一步地，所述S104：对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，其中，干涉检查的具体步骤包括：

在新的刃口模面和目标模面的曲面的区域内分别进行采点，判断新的刃口模面上的任意采点在冲压方向上的坐标值，是否超过目标模面任意采点在冲压方向上的坐标值，如果超过，则判断为有干涉，否则，认定为无干涉(如图10所示)。

对新的刃口模面，采用区域性步长方式进行采点及区域划分，采点的坐标点数据值分别和目标模面进行距离的计算，根据计算的距离，判断出干涉的区域。如图11所示，区域性步长，是把一个区域划分成若干个等长的区域，每个区域为一个区域性步长。

根据距离计算数据，判断构建的刃口模面数据划分后的区域是否和输入的数模面有干涉，如果有干涉，则去除干涉的刃口区域，且在待冲压汽车零部件的形状曲面上获取与干涉刃口区域相同大小区域的形状曲面。对获取的相同大小形状曲面和剩下的未干涉的刃口模面数据，采用桥接方式进行连接处理，最终形成新的刃口模面。

如果在冲压方向的距离大于公差(如：0.01)，则认为是干涉。

进一步地，所述对干涉区域的刃口模面进行分割去除，对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面采用桥接的方式进行连接，得到最终成形的刃口模面，其中，干涉的刃口模面进行分割去除，具体步骤包括：

先对干涉的区域数据进行区域大小的确定，然后对干涉区域内的曲面进行裁剪，保留没有干涉区域的曲面。

数模数据，是指待冲压汽车零部件的曲面形状。

对干涉的区域进行分割去除，根据干涉区域，获取区域性的数模数据，把获取到的区域性的数模数据，采用桥接的方式桥接到构建的未干涉刃口模面数据中，依次构建输出刃口模面数据。

先确定数模数据干涉的区域范围，区域性的数模数据，包括：干涉的区域和没有干涉的区域。

进一步地，所述S105：对最终成形的刃口模面抽取偏置线，具体步骤包括：

把最终成形的刃口模面的最外边界线识别出来，把识别出来的最外边界线作为偏置线。

提取刃口模面相切连续边界线，查找刃口模面与偏置线同侧边界线替换原偏置线。

进一步地，所述对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，具体包括：

按照设定宽度、角度，对抽取的偏置线进行等距偏置和移动后，得到背面线。

进一步地，所述根据偏置线和背面线构建修边刀块的背面，具体包括：

对构建后的偏置线、刀背边界线，采用直纹面进行曲面的创建，得到刀背面数据。

将刃口模面和刀背面进行边界线结合，最终形成修边刀块的修边数据和模面数据。

根据设计NC用镶块修边模面的参数规格要求，提取刃口模面相切连续边界线，查找刃口模面与偏置线同侧边界线替换原偏置线，经过指定宽度、角度等距偏置和移动后，得到背面线。

根据设计NC用镶块修边模面的参数规格要求，对偏置线和背面线采用直纹面的方式进行曲面的创建，得到刀背面数据。

输出符合参数规格要求的NC用镶块修边模面数据。

实施例二

本实施例提供了一种汽车冲压模具中修边刀块的设计系统；

一种汽车冲压模具中修边刀块的设计系统，包括：

获取模块，其被配置为：获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；

读取模块，其被配置为：读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数；

偏置模块，其被配置为：根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面；

干涉检查模块，其被配置为：对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，如果不干涉，则将新的刃口模面作为最终成形的刃口模面，如果干涉，则对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面采用桥接的方式进行连接，得到最终成形的刃口模面；

输出模块，其被配置为：对最终成形的刃口模面抽取偏置线，对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面，输出修边刀块的刃口模面和刀背面数据。

此处需要说明的是，上述获取模块、读取模块、偏置模块、干涉检查模块和输出模块对应于实施例一中的步骤S101至S105，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。

所提出的系统，可以通过其他的方式实现。例如以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时，可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另外一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

实施例三

本实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述实施例一所述的方法。

应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

实施例四

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述的方法。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，其特征是，包括：

获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；

读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数；

根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面；

对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，如果不干涉，则将新的刃口模面作为最终成形的刃口模面，如果干涉，则对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面采用桥接的方式进行连接，得到最终成形的刃口模面；

对最终成形的刃口模面抽取偏置线，对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面，输出修边刀块的刃口模面和刀背面数据。

2.如权利要求1所述的一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，其特征是，根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面，其中，具体过程包括：

使用修边刀块的边界线裁剪修边线，得到裁剪后的修边线；

提取裁剪后修边线的参数点得到点数组，对点数组按照构建刃口模面的方向使用偏置向量进行偏置处理，对偏置处理后的点数组采取边界跟踪方式进行处理，使用点数组重新构建曲线，再对构建的曲线进行平滑优化处理，得到平滑的偏置线；

对构建后的修边线和偏置线，采用直纹面的方式进行曲面的创建，得到新的刃口模面。

3.如权利要求1所述的一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，其特征是，对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，其中，干涉检查的具体步骤包括：

在新的刃口模面和目标模面的曲面的区域内分别进行采点，判断新的刃口模面上的任意采点在冲压方向上的坐标值，是否超过目标模面任意采点在冲压方向上的坐标值，如果超过，则判断为有干涉，否则，认定为无干涉。

4.如权利要求1所述的一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，其特征是，对干涉的刃口模面进行分割去除，具体步骤包括：

先对干涉的区域数据进行区域大小的确定，然后对干涉区域内的曲面进行裁剪，保留没有干涉区域的曲面。

5.如权利要求1所述的一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，其特征是，对最终成形的刃口模面抽取偏置线，具体步骤包括：

把最终成形的刃口模面的最外边界线识别出来，把识别出来的最外边界线作为偏置线。

6.如权利要求1所述的一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，其特征是，所述对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，具体包括：

按照设定宽度、角度，对抽取的偏置线进行等距偏置和移动后，得到背面线。

7.如权利要求1所述的一种汽车冲压模具中修边刀块的设计方法，其特征是，所述根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面，具体包括：

对构建后的偏置线、刀背边界线，采用直纹面进行曲面的创建，得到刀背面数据。

8.一种汽车冲压模具中修边刀块的设计系统，其特征是，包括：

获取模块，其被配置为：获取汽车冲压模具中修边刀块的目标修边线和目标模面的参数；

读取模块，其被配置为：读取修边刀块的实际修边线和实际模面的参数；

偏置模块，其被配置为：根据目标修边线和目标模面的参数，对实际修边线进行等距偏置处理，并对等距偏置处理后的数据进行平滑优化处理，构建新的刃口模面；

干涉检查模块，其被配置为：对新的刃口模面和目标模面进行干涉检查，如果不干涉，则将新的刃口模面作为最终成形的刃口模面，如果干涉，则对干涉的刃口模面进行分割去除，对分割后得到的曲面采用桥接的方式进行连接，得到最终成形的刃口模面；

输出模块，其被配置为：对最终成形的刃口模面抽取偏置线，对抽取的偏置线进行偏置和移动以创建背面线，根据偏置线和背面线构建修边刀块的刀背面，输出修边刀块的刃口模面和刀背面数据。

9.一种电子设备，其特征是，包括：

存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及

处理器，用于运行所述计算机可读指令，

其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述方法的指令。

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