三維實體模具設計數(shù)據(jù)量優(yōu)化研究

2013-08-08 by:廣州Solidworks培訓中心來源:仿真在線

一、引言

長期以來國內(nèi)的汽車模具企業(yè)在設計和加工制造中都是采用二維圖樣的形式,二維圖樣尺寸完整,適合于傳統(tǒng)的汽車模具生產(chǎn)。但二維圖樣存在線條尺寸多、設計工作量大、復雜模具表達不直觀、隱藏的干涉多以及對工人識圖要求高等問題。隨著中國汽車行業(yè)的快速發(fā)展,各汽車廠為了盡可能早地搶占市場,對汽車模具的生產(chǎn)周期要求越來越短,精度要求越來越高,這就對模具設計以及制造等各個環(huán)節(jié)提出了更高的要求。隨著CAD/CAM技術的深入應用,三維設計明顯成為國內(nèi)汽車模具設計人員必須掌握的設計手段。在三維設計的支持下,汽車覆蓋件模具結構變得越來越復雜,三維模型的數(shù)據(jù)量也越來越大。

二、三維模具設計前期數(shù)據(jù)量優(yōu)化處理

目前國內(nèi)來自主機廠的數(shù)模多為CATIA文件格式,而模具設計部門使用的軟件多為NX格式,這就需要把CATIA文件格式的數(shù)模轉換為NX格式。不同軟件之間轉換三維模型的過程中,難免會因為算法或者公差的原因而使原來的模型質(zhì)量遭到破壞。如果直接用轉換器轉換生成的數(shù)模開展模具設計或者工藝設計,都將給后續(xù)部門帶來不必要的麻煩。

借助專業(yè)的模型修復軟件不僅可以有效地解決數(shù)據(jù)轉換后的模型問題,而且更重要的是可以大大降低產(chǎn)品數(shù)模的數(shù)據(jù)量(例如車門內(nèi)板)。

模型修復軟件如CAD-doctor是一款轉檔、修復數(shù)據(jù)的軟件,可提高加工數(shù)據(jù)質(zhì)量,專門處理模具設計中模型常見的疑難雜癥。CATIA、NX、proeNGINEER、IGS和STEP等格式類型都可以順利導入到CAD-doctor中修復成高質(zhì)量的數(shù)據(jù),保證設計部順利拆模,加工部進行流暢的NC編程。在以后的設計中也不會再出現(xiàn)幾何丟失、NC編程走刀困難的問題。CAD-doctor簡單易操作,用戶可在最短的時間內(nèi)掌握操作方法。下面是一個數(shù)據(jù)量優(yōu)化案例。圖1為某車門內(nèi)板,原模型存在的問題有:數(shù)據(jù)量很大,作為原始輸入數(shù)據(jù)將影響整個設計制造流程效率。使用CAD-doctor自動修復以前數(shù)據(jù)量為52M,自動修復后數(shù)據(jù)量降為12.6M。

三、設計過程中數(shù)據(jù)量優(yōu)化處理

三維實體模型的數(shù)據(jù)量大小主要有以下幾個因素決定:原工序數(shù)模數(shù)據(jù)量的大小;用于保證型面壁厚的數(shù)模的數(shù)據(jù)量大小;標準件的數(shù)據(jù)量大小。

1.粗偏數(shù)模數(shù)據(jù)量優(yōu)化

對于原工序數(shù)模在設計初期已經(jīng)借助專業(yè)軟件進行數(shù)據(jù)量優(yōu)化處理。而對于用于保證型面壁厚的數(shù)模需要引起我們的足夠重視:這個數(shù)模是在原始數(shù)模的基礎上由設計人員利用軟件生成新的工具數(shù)模,生成過程中一旦參數(shù)設置不當,將會生成數(shù)據(jù)量超大的工具數(shù)模。圖2為某車門內(nèi)板拉延模設計用三維數(shù)模,原數(shù)模數(shù)據(jù)量大小為33M。圖3為用于保證型面壁厚的數(shù)模,該數(shù)模數(shù)據(jù)量的大小跟生成過程中參數(shù)的設置有很大關系。

NX系列軟件通常使用RoughOffset命令設計用于保證型面壁厚的數(shù)模(以下簡稱“粗偏數(shù)?！?圖4),軟件中命令的詳細位置如圖5、圖6所示。圖2所示的門內(nèi)板如果按照圖5所示的參數(shù)設置生成粗偏數(shù)模,數(shù)據(jù)量大小為4M;如果按照圖6所示的參數(shù)設置生成粗偏數(shù)模,數(shù)據(jù)量大小為60M,約是原始輸入數(shù)模數(shù)據(jù)量的2倍。由此可見,不同的參數(shù)設置對生成數(shù)模的數(shù)據(jù)量影響很大。由于這個粗偏數(shù)模只是為了保證型面的壁厚在50mm左右,所以沒有必要把公差設置得十分小,也就是說,完全可以通過調(diào)整公差(OffsetDeviation)和步距(StepoverDistance),減小生成的粗偏數(shù)模的數(shù)據(jù)量,進而大大減小整套模具三維實體模型的數(shù)據(jù)量。

2.通過簡化模型對總數(shù)據(jù)量進行優(yōu)化

彈簧是模具最常用的標準件,幾乎每套模具都要用上幾十個,甚至上百個。然而,如果三維實體設計時使用實際意義的彈簧,整套三維實體模具的數(shù)據(jù)量將增加幾十M,甚至上百M。因為每個實際彈簧模型的數(shù)據(jù)量約1M,而每個簡化形式的彈簧的數(shù)據(jù)量僅0.1M左右。

內(nèi)六角螺釘是模具最常用的標準件,幾乎每套模具都要用到上百個,甚至上千個。然而,如果三維實體設計時使用實際意義的內(nèi)六角螺釘,整套三維實體模具的數(shù)據(jù)量將增加幾百M,甚至上千M。因為每個實際彈簧模型的數(shù)據(jù)量約0.5M,而每個簡化形式的彈簧的數(shù)據(jù)量僅0.1M左右。

四、完成后數(shù)據(jù)量優(yōu)化處理

對于三維實體模型已設計完成的模具來說,如果數(shù)據(jù)量很大,將大大影響其他部門查閱圖樣和后續(xù)加工部門的編程效率。

1.對數(shù)據(jù)量較大的三維實體模型進行修復

如圖11和圖12所示,原模型存在的問題為:由于拉延凸模(零件1)和上模座(零件2)數(shù)據(jù)量超大,導致打開文件和操作緩慢,經(jīng)常保存失敗。后期查找原因,是由于在生成粗偏數(shù)模時,公差(OffsetDeviation)和步距(StepoverDistance)設置數(shù)值過小所引起的。

使用CAD-doctor自動修復以后數(shù)據(jù)量變化驚人:零件1修復以前數(shù)據(jù)量為130M,自動修復以后數(shù)據(jù)量降為15M;零件2修復以前數(shù)據(jù)量為789M,自動修復以后數(shù)據(jù)量降為36M。

2.將建模過程中參數(shù)移除減少數(shù)據(jù)量

對于沒有參數(shù)的實體,很多新手可能比較擔憂將來有了各種各樣的更改怎么辦,例如產(chǎn)品更改、圖樣校對和審核過程中相關負責人要求的更改,以及整理二維圖樣過程中自己發(fā)現(xiàn)的設計錯誤造成的更改等。進行什么樣的更改我們就采用什么樣的對策來應對,大概有以下幾種更改比較困擾設計人員。

首先對于產(chǎn)品型面的更改可能是設計人員最害怕的,其實所謂的產(chǎn)品更改大部分時候可能只是局部的更改。在這種情況下我們只需要將型面變化的小范圍區(qū)域重新設計即可,如果實在需要整體替換模具的型面,“同步建模技術”的“替換面”功能可以方便地幫助我們解決這個問題。

另外,對于模具參數(shù)移除之后,閉合高度和模具長度的變化也是令設計人員頭疼的事。其實“同步建模技術”主要是針對沒有參數(shù)的實體所開發(fā)(當然對于有設計參數(shù)的實體同樣適合),專業(yè)人士稱其為無約束設計,用于對非參數(shù)化模型和從其他CAD系統(tǒng)轉換來的模型進行修改,是一種基于面和倒角重新生成的、與特征樹無關的操作?！巴浇＜夹g”代表某些更基本的NX功能的擴展能力。

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