國(guó)際領(lǐng)先的回彈補(bǔ)償解決方案

1、國(guó)際領(lǐng)先的回彈補(bǔ)償解決方案CompensatorCompensator, 方案, 回彈, 國(guó)際汽車行業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，要求汽車廠商不斷縮短產(chǎn)品上市周期，并不斷推出新產(chǎn)品，同時(shí)，市場(chǎng)還要求汽車低消耗、更加輕便安全，這 驅(qū)動(dòng)了汽車制造廠商對(duì)于高強(qiáng)度鋼、鋁合金及復(fù)雜合成材料的使用。回彈現(xiàn)象是板料成形過(guò)程中常見的缺陷，按照零件的理論形狀設(shè)計(jì)制造 出的模具，所生產(chǎn)出的零件會(huì)由于回彈現(xiàn)象而不符合設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響了模具設(shè)計(jì)的正確性和準(zhǔn)確性。因此，要想得到符合要求的形狀， 就必須改變模具型面的形狀。 用戶面臨的問(wèn)題 傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)補(bǔ)償方法是在模具車間現(xiàn)場(chǎng)試模實(shí)施，通過(guò)人工手動(dòng)修模實(shí)現(xiàn)的，修改模具型面的次數(shù)

2、較多，增加了模具的試模次數(shù)， 模具的設(shè)計(jì)與制造周期長(zhǎng)； 采用CAD軟件來(lái)手工修改模具的型面，修改過(guò)程是一個(gè)費(fèi)時(shí)的、落后的回彈補(bǔ)償方法，并且修改后的模型曲面質(zhì)量不好； 工程師通過(guò)優(yōu)化FEA步驟，獲得盡可能準(zhǔn)確的板料成型和回彈結(jié)果。但是FEA工作和CAD模具設(shè)計(jì)工作是獨(dú)立的，需要客戶花費(fèi)大量的時(shí)間和精力把結(jié)果反饋到模具設(shè)計(jì)的型面修改設(shè)計(jì)中去。Compensator：解決回彈補(bǔ)償問(wèn)題 通常，企業(yè)采用試模或CAE兩種方法來(lái)預(yù)防回彈，這兩種方法都存在一個(gè)耗時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，那就是如何快速的根據(jù)試?；駽AE的數(shù)據(jù)來(lái)修改 模具型面。Compensator是基于GSM技術(shù)開發(fā)的用于進(jìn)行板料回彈補(bǔ)償?shù)腃AD工具，它

3、提供了上述兩種問(wèn)題的解決方法。CMD（compensator adaptation based on measured data）基于掃描點(diǎn)的回彈補(bǔ)償修改。CMD是根據(jù)測(cè)量實(shí)物的點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)修改3D模型，Compensator的處理步驟如下： 通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或白光測(cè)量?jī)x獲取實(shí)物上的點(diǎn)數(shù)據(jù)， 根據(jù)ThinkDesign的對(duì)齊命令對(duì)齊點(diǎn)云和3D曲面； 在ThinkDesign中將點(diǎn)云和3D曲面網(wǎng)格； 應(yīng)用Compensator對(duì)比點(diǎn)云和曲面的網(wǎng)格，自動(dòng)獲 取變形數(shù)據(jù)； 應(yīng)用GSM復(fù)制命令完成產(chǎn)品的回彈修改。CFD（compensator adaptation based on FEA data）基于F

4、EA-MESH的回彈補(bǔ)償修改將Compensator技術(shù)和FEA數(shù)據(jù)配合使用能夠提高模具設(shè)計(jì)效率，設(shè)計(jì)師再也不必花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)重建回彈補(bǔ)償?shù)那妫溥^(guò)程如下： 根據(jù)FEA獲取初始曲面網(wǎng)格和回彈補(bǔ)償網(wǎng)格； 在ThinkDesign中分別從初始曲面網(wǎng)格和回彈補(bǔ)償網(wǎng)格中或取節(jié)點(diǎn)信息，要求兩種網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)數(shù)量一致； 運(yùn)用Compensator技術(shù)自動(dòng)獲取回彈的變形數(shù)據(jù)以確定位移區(qū)域； 采用GSM功能，根據(jù)回彈變形數(shù)據(jù)自動(dòng)修改CAD模型。Ogihara（荻原模具）是日本知名的汽車模具設(shè)計(jì)和制造商。Ogihara在汽車模具方面的強(qiáng)大實(shí)力和豐富經(jīng)驗(yàn)奠定了他們?cè)跇I(yè)界的領(lǐng)先地位。但是近幾年，CAD/CAE/CAM

5、在汽車模具設(shè)計(jì)和加工制造方面的應(yīng)用日漸擴(kuò)大和深入。同時(shí)，汽車車身方面也有了很大的創(chuàng)新，比如說(shuō)在汽車車身中使用高強(qiáng)度板和一些新材料，如鋁合金。除了技術(shù)和材料方面的革新以外，縮短開發(fā)周期也成為一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。開發(fā)初期就需要進(jìn)行非常準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)且符合生產(chǎn)要求。企業(yè)面臨挑戰(zhàn)： 快速準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)開發(fā)周期 降低開發(fā)成本。解決方案： 在Ogihara的Ota工廠，從2003年開始使用ThinkDesign軟件來(lái)創(chuàng)建、修改數(shù)據(jù)模型，特別是使用GSM功能后，大大縮短了開發(fā)時(shí)間。在沖壓模具質(zhì)量得到提升的同時(shí)，試模校正的次數(shù)也大幅減少了。使用ThinkDesign軟件以后： 創(chuàng)建補(bǔ)償數(shù)模所需的時(shí)間降低了57% 模具

6、校正次數(shù)從7次降低為2次 模具校正的成本顯著降低 縮短了模具設(shè)計(jì)開發(fā)周期 縮短了模具生產(chǎn)周期具體實(shí)施過(guò)程：沖壓模具從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的大概工作流程如下：創(chuàng)建模具型面的CAD 數(shù)據(jù)；沖壓模擬分析得出補(bǔ)償過(guò)的形狀；主要針對(duì)回彈和扭曲分析，對(duì)CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；最后加工沖壓模具。在上述工作流程里，精度調(diào)整是必需的。CAD數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的話，就需要對(duì)模具進(jìn)行物理校正，因?yàn)榻饘侔宀牡木冉?jīng)常是不正確的，即使在數(shù)模上花了很多的時(shí)間，最終還是需要在車間里對(duì)模具進(jìn)行校正和修改。汽車車身數(shù)模通常都比較復(fù)雜，包含了大量的面，需要對(duì)相關(guān)的面進(jìn)行逐一的修改和重建。在使用ThinkDesign之前，Ogihara需要花1-2周的

7、時(shí)間來(lái)修改CAD數(shù)模。使用GSM功能以后，創(chuàng)建補(bǔ)償數(shù)模的平均時(shí)間從20個(gè)小時(shí)降低到8.5小時(shí)，節(jié)省了58%的時(shí)間。GSM功能主要是同時(shí)控制兩個(gè)或者更多的面，面上的點(diǎn)從原始位置移動(dòng)到目標(biāo)位置，生成一個(gè)新的面?；诋a(chǎn)品原始數(shù)模、FEM軟件進(jìn)行回彈分析以后的數(shù)據(jù)位置，Compensator（回彈補(bǔ)償）就可以自動(dòng)創(chuàng)建經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)臄?shù)模，相鄰面的連續(xù)性還得到了保留。不但縮短了創(chuàng)建補(bǔ)償數(shù)模的時(shí)間，而且數(shù)模質(zhì)量也得到了很大的提升。模具校正次數(shù)從7次降低到了2次，現(xiàn)在已能獲得90%的正確率。目前Ogihara能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)開發(fā)周期，模具生產(chǎn)和設(shè)計(jì)開發(fā)周期也都得到了縮短。通過(guò)對(duì)GSM功能的全面了解和熟練掌握，Ogih

8、ara目前的產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)速度達(dá)到了更高的標(biāo)準(zhǔn)。“ 我們不能總是根據(jù)偶爾的訂單去花費(fèi)50個(gè)以上的工時(shí)來(lái)創(chuàng)造一個(gè)補(bǔ)償?shù)哪Ｐ?，雖然從技術(shù)上來(lái)說(shuō)這是可以實(shí)現(xiàn)的，但是投入的精力太大了。自從實(shí)施ThinkDesign后，我們可以實(shí)現(xiàn)降低成本和創(chuàng)造補(bǔ)償模型，這在以前是做不到的。現(xiàn)在，如果我們不使用ThinkDesign，我們就別想去創(chuàng)造補(bǔ)償模型了。”設(shè)計(jì)部經(jīng)理首先，我們并沒(méi)有對(duì)設(shè)計(jì)評(píng)審會(huì)有太多的期待。我們知道如果要求設(shè)計(jì)人員在目前的CAF模型上進(jìn)行太多的變形設(shè)計(jì)，我們無(wú)疑將承擔(dān)更多的工作，設(shè)計(jì)周期也會(huì)變長(zhǎng)。但是，自從我們使用了ThinkDesign，設(shè)計(jì)部門變的很愿意把他們的CAD模型和幾何造型相結(jié)合，進(jìn)

9、行更多的變形設(shè)計(jì)。我們非常感謝設(shè)計(jì)部門使用了ThinkDesign”。原型機(jī)事業(yè)部經(jīng)理比亞迪模具：初探ThinkDesign的回彈補(bǔ)償功能模具, 初探, ThinkDesign, 比亞迪, 功能本文作者：北京比亞迪模具有限公司 黃河由于對(duì)汽車輕量化設(shè)計(jì)的要求不斷提高，高強(qiáng)度鋼板材料占汽車車身的比重越來(lái)越大。高強(qiáng)度鋼可以在汽車輕量化的前提下，滿足碰撞強(qiáng)度要求，然而用一般沖壓方法生產(chǎn)出的高強(qiáng)度鋼零件回彈值會(huì)非常大，回彈后的零件形狀往往不在誤差允許范圍控制內(nèi),不能適合實(shí)際所需的應(yīng)用。這使車身零件回彈對(duì)車身品質(zhì)的影響日益突出。板料成形中回彈是是金屬材料本身特性所致，是不可避免的。生產(chǎn)實(shí)踐中采取的對(duì)策之

10、一是用回彈補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ跊_壓模具上做出回彈的補(bǔ)償量來(lái)補(bǔ)償板料成形中產(chǎn)生的回彈。 補(bǔ)償量的大小主要根據(jù)實(shí)際零件成型后的檢測(cè)數(shù)據(jù)；也可以參考數(shù)值模擬軟件計(jì)算的回彈數(shù)值；或者由經(jīng)驗(yàn)給出。零件成型后的檢測(cè)數(shù)據(jù)可以由多種方法獲得，通常可以用檢具結(jié)合手工測(cè)量方法（圖1），可用三坐標(biāo)結(jié)合檢具測(cè)量方法（圖2），也可用檢具結(jié)合白光測(cè)量即照相測(cè)量方法（圖3）。（ 圖1）部分三坐標(biāo)檢測(cè)點(diǎn)及其測(cè)量數(shù)值（圖2）本文主要涉及的是根據(jù)上述實(shí)際零件成型后的檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合回彈補(bǔ)償?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用ThinkDesign軟件的GSM（Global Shape Modeling）功能來(lái)做模面回彈補(bǔ)償?shù)姆椒?。ThinkDesign的G

11、SM功能很多，用在回彈補(bǔ)償方面我們感覺(jué)其中兩個(gè)功能就足夠了。一是 “高級(jí)（M）” 功能，該功能依據(jù)回彈變形前零件的原始曲面，以及描述回彈補(bǔ)償值的一系列控制點(diǎn)線；還需要若干匹配的點(diǎn)線。在應(yīng)用此命令操作時(shí)只需分別選中上述設(shè)計(jì)要素及相關(guān)的約束命令選項(xiàng)即可一次生成高質(zhì)量的變形曲面。當(dāng)然這一系列控制的點(diǎn)線及匹配的點(diǎn)線確定，需要有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的工程師。舉一個(gè)說(shuō)明。某車A柱下加強(qiáng)板，零件沖壓成形經(jīng)拉延，切邊沖孔，翻邊整形三道工序成型，使用材料為高強(qiáng)板B340/590DP，料厚1.2mm。此零件前期未做回彈補(bǔ)償，沖壓成形后經(jīng)檢測(cè)尺寸偏差較大回彈翹曲嚴(yán)重,由以下白光照相測(cè)量圖可見，其最大尺寸偏差達(dá)10mm詳見下圖。

12、（圖3）零件的回彈補(bǔ)償方法是，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在整形模上按一定比例做出與測(cè)量出的回彈數(shù)據(jù)逐一對(duì)應(yīng)的相反的模面。ThinkDesign軟件中GSM的“高級(jí)（M）” 功能，恰好能應(yīng)用這一系列點(diǎn)線的控制，一次性生成一個(gè)優(yōu)質(zhì)的回彈補(bǔ)償模面，使我們能夠比較容易達(dá)到上述目的，所要完成的工作?？梢韵胂笕绻脗鹘y(tǒng)CAD軟件去做的話，是一項(xiàng)非常繁瑣的工作。上圖顯示的是該零件應(yīng)用“高級(jí)（M）” 功能的一系列控制線以及曲面變形前后的截面線對(duì)比。以上兩圖是兩次應(yīng)用“高級(jí)（M）”回彈補(bǔ)償?shù)哪Ｃ妫旱谝淮问侨盅a(bǔ)償，第二次是局部補(bǔ)償。在實(shí)際生產(chǎn)中該零件經(jīng)過(guò)兩次回彈補(bǔ)償，合格率從20%左右升至接近90%。另一是 “棱線扭轉(zhuǎn)（S）” 功能，該功能需要有一個(gè)回彈變形前的零件原始曲面，以及該零件上一條連續(xù)的扭轉(zhuǎn)棱線。執(zhí)行命令之后會(huì)在扭轉(zhuǎn)棱線上自動(dòng)產(chǎn)生一系列垂直截面，并且各個(gè)截面的角度都可自由定義。僅僅一條命令即可將所需變形曲面生成，效率非常高。這里可另外舉一個(gè)說(shuō)明利用該功能做回彈補(bǔ)償?shù)膶?shí)例。本例根據(jù)經(jīng)驗(yàn)要將圖中零件綠色部分的形狀延棱線形狀向內(nèi)做