复杂型面钣金零件冲压模具的三维数字化设计

2零件描述及工艺分析

零件三维模型如图1所示，其表面由复杂空间曲面构成，材料为5A06一0，厚度0．5mm，其上布置有凸筋，用于增加零件强度。

零件整体冷冲压成形，形状由模具来保证。局部工艺包括：1）外形翻边：零件成形以后，手工翻边，2） 凸筋：冲压成形，3）内孔翻边：拉伸成形；4)锥形凸孔：冲压成形

3模具结构设计

冲压方向是确定冲压模具的第一要素，对于该零件，主要考虑两个因素．①无冲压负角存在；②尽量沿翻边孔及锥形凸孔法线方向，首先选取该方向为冲压方向。

在CATIA中，通过点(point)、线（Line）功能创建冲压中心点和方向（中心点和旋转角度需圆整），通过Axis system创建冲压坐标系（默认一Z轴为冲压方向）然后通过拔模分析工具检查冲压负角度，分析结果如图2所示，由图2可知在此方向不存在冲压负角度，冲压可靠。

3.2模具型面模型修补

模具型面模型由零件的表面进行工艺面补充形成。摘取图1零件下表面，沿垂直于冲压方向向外延伸补充，得到图3模具型面模型，在补充面上放置定料销及导向销孔。

初步形成的模具型面模型，通过生成实体命令时，出现图4所示错误，提示曲面模型未完全封闭，存在缺陷使用CAHA软件Healing Assistant模块中的Surface Connection Checker命令对型面模型进行检查，如图5所示。

检查结果显示，型面模型存在6种706处缺陷需要修补，缺陷类型包括：Dupli e：两个元素成几何与位置的复制关系；Multiple Connection:曲面在同一个边界处存在与多个曲面的连接；Overlap：一个元素遮盖了另一个元素的一部分，只在表面的法矢夹角大于135。时才需要做该项检查，而且应在Distance检查之后进行，该检查主要是为了避免劣质拓扑构架的产生Boundary：边界（包括内部边界）；Distance:缝隙；Tangency：切向不连续。

通过CATTA的创成式外形设计模块及自山間面设计模块工具对存在缺陷的面进行修补，得到可以生成实体的封闭曲面模型，流程图见图6所示

3 · 3建立三维模型

通过3．2得到封闭的曲面模型，使用CATIA零件设计模块中封闭曲面工具，生成下模实体模型，同样步骤生成上模实体模型，在上下模相应位置开定料销及导向销孔。

建立翻边凸模模型，其外形尺寸山翻边孔尺寸及翻边行程确定。利用CATIA的Fortnula功能Design Ta e功能和cata嫲功能，建立圆柱销及起重螺栓标准件库湖。最后将零件图进行装配，得到图7所示模具装配图

4 三维图纸表达

三维建模技术是一项所见即所得的数字化产品定义技术，它直观的表达了结构形状信息，但未能表达出生产中必须的尺寸公差、表面粗糙度、表面处理方法等非几何制造信息。所以，三维数字化模型只是作为辅助制造依据，仍然需要将三维数字化模型转化成作为主要制造依据的二维工程图

三维图纸的表达不仅要包括产品结构形状信息，还要包括非几何制造信息以及设计管理信息，三维图纸通过PDM产品数据管理系统下发至车间，可以直接作为生产依据，这样就真正实现了三维数字化及无图纸设计制造技术

4 · 1标注表达

三维标注技术是在三维数字化实体模型上对产品尺寸、公差、制造技术要求等非几何制造信息进行组织、表达、操作管理的一项技术，它使得用一个集成的三维数字化实体模型来完整表达产品定义信息成为现实“

CATIA提供了零件尺寸标注模块（Functional Tolerancing & Annotation）以及装配体标注模块（Product Functional Tolerancing & Annotation）进行尺寸、公差、制造技术要求等非几何制造信息的表达，如图8所示