三维实体模具设计数据量优化研究

2013-08-08 by:广州Solidworks培训中心来源:仿真在线

三维实体模具设计数据量优化研究

一、引言

长期以来国内的汽车模具企业在设计和加工制造中都是采用二维图样的形式,二维图样尺寸完整,适合于传统的汽车模具生产。但二维图样存在线条尺寸多、设计工作量大、复杂模具表达不直观、隐藏的干涉多以及对工人识图要求高等问题。随着中国汽车行业的快速发展,各汽车厂为了尽可能早地抢占市场,对汽车模具的生产周期要求越来越短,精度要求越来越高,这就对模具设计以及制造等各个环节提出了更高的要求。随着CAD/CAM技术的深入应用,三维设计明显成为国内汽车模具设计人员必须掌握的设计手段。在三维设计的支持下,汽车覆盖件模具结构变得越来越复杂,三维模型的数据量也越来越大。

二、三维模具设计前期数据量优化处理

目前国内来自主机厂的数模多为CATIA文件格式,而模具设计部门使用的软件多为NX格式,这就需要把CATIA文件格式的数模转换为NX格式。不同软件之间转换三维模型的过程中,难免会因为算法或者公差的原因而使原来的模型质量遭到破坏。如果直接用转换器转换生成的数模开展模具设计或者工艺设计,都将给后续部门带来不必要的麻烦。

借助专业的模型修复软件不仅可以有效地解决数据转换后的模型问题,而且更重要的是可以大大降低产品数模的数据量(例如车门内板)。

模型修复软件如CAD-doctor是一款转档、修复数据的软件,可提高加工数据质量,专门处理模具设计中模型常见的疑难杂症。CATIA、NX、proeNGINEER、IGS和STEP等格式类型都可以顺利导入到CAD-doctor中修复成高质量的数据,保证设计部顺利拆模,加工部进行流畅的NC编程。在以后的设计中也不会再出现几何丢失、NC编程走刀困难的问题。CAD-doctor简单易操作,用户可在最短的时间内掌握操作方法。下面是一个数据量优化案例。图1为某车门内板,原模型存在的问题有:数据量很大,作为原始输入数据将影响整个设计制造流程效率。使用CAD-doctor自动修复以前数据量为52M,自动修复后数据量降为12.6M。

三、设计过程中数据量优化处理

三维实体模型的数据量大小主要有以下几个因素决定:原工序数模数据量的大小;用于保证型面壁厚的数模的数据量大小;标准件的数据量大小。

1.粗偏数模数据量优化

对于原工序数模在设计初期已经借助专业软件进行数据量优化处理。而对于用于保证型面壁厚的数模需要引起我们的足够重视:这个数模是在原始数模的基础上由设计人员利用软件生成新的工具数模,生成过程中一旦参数设置不当,将会生成数据量超大的工具数模。图2为某车门内板拉延模设计用三维数模,原数模数据量大小为33M。图3为用于保证型面壁厚的数模,该数模数据量的大小跟生成过程中参数的设置有很大关系。

NX系列软件通常使用RoughOffset命令设计用于保证型面壁厚的数模(以下简称“粗偏数模”,图4),软件中命令的详细位置如图5、图6所示。图2所示的门内板如果按照图5所示的参数设置生成粗偏数模,数据量大小为4M;如果按照图6所示的参数设置生成粗偏数模,数据量大小为60M,约是原始输入数模数据量的2倍。由此可见,不同的参数设置对生成数模的数据量影响很大。由于这个粗偏数模只是为了保证型面的壁厚在50mm左右,所以没有必要把公差设置得十分小,也就是说,完全可以通过调整公差(OffsetDeviation)和步距(StepoverDistance),减小生成的粗偏数模的数据量,进而大大减小整套模具三维实体模型的数据量。

2.通过简化模型对总数据量进行优化

弹簧是模具最常用的标准件,几乎每套模具都要用上几十个,甚至上百个。然而,如果三维实体设计时使用实际意义的弹簧,整套三维实体模具的数据量将增加几十M,甚至上百M。因为每个实际弹簧模型的数据量约1M,而每个简化形式的弹簧的数据量仅0.1M左右。

内六角螺钉是模具最常用的标准件,几乎每套模具都要用到上百个,甚至上千个。然而,如果三维实体设计时使用实际意义的内六角螺钉,整套三维实体模具的数据量将增加几百M,甚至上千M。因为每个实际弹簧模型的数据量约0.5M,而每个简化形式的弹簧的数据量仅0.1M左右。

四、完成后数据量优化处理

对于三维实体模型已设计完成的模具来说,如果数据量很大,将大大影响其他部门查阅图样和后续加工部门的编程效率。

1.对数据量较大的三维实体模型进行修复

如图11和图12所示,原模型存在的问题为:由于拉延凸模(零件1)和上模座(零件2)数据量超大,导致打开文件和操作缓慢,经常保存失败。后期查找原因,是由于在生成粗偏数模时,公差(OffsetDeviation)和步距(StepoverDistance)设置数值过小所引起的。

使用CAD-doctor自动修复以后数据量变化惊人:零件1修复以前数据量为130M,自动修复以后数据量降为15M;零件2修复以前数据量为789M,自动修复以后数据量降为36M。

2.将建模过程中参数移除减少数据量

对于没有参数的实体,很多新手可能比较担忧将来有了各种各样的更改怎么办,例如产品更改、图样校对和审核过程中相关负责人要求的更改,以及整理二维图样过程中自己发现的设计错误造成的更改等。进行什么样的更改我们就采用什么样的对策来应对,大概有以下几种更改比较困扰设计人员。

首先对于产品型面的更改可能是设计人员最害怕的,其实所谓的产品更改大部分时候可能只是局部的更改。在这种情况下我们只需要将型面变化的小范围区域重新设计即可,如果实在需要整体替换模具的型面,“同步建模技术”的“替换面”功能可以方便地帮助我们解决这个问题。

另外,对于模具参数移除之后,闭合高度和模具长度的变化也是令设计人员头疼的事。其实“同步建模技术”主要是针对没有参数的实体所开发(当然对于有设计参数的实体同样适合),专业人士称其为无约束设计,用于对非参数化模型和从其他CAD系统转换来的模型进行修改,是一种基于面和倒角重新生成的、与特征树无关的操作。“同步建模技术”代表某些更基本的NX功能的扩展能力。

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