一种汽车钣金冲压模具修边刀块及螺销钉智能化设计方法与流程

本发明属于冲压智能装备模具智能化设计领域，尤其涉及一种汽车钣金冲压模具修边刀块及螺销钉智能化设计方法。

背景技术：

1、在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

2、由于汽车冲压智能装备模具属于单件开发，每个产品都具有单一性，而且结构复杂，设计难度大。由于不同产品的差异、工艺方案的差异、不同客户技术标准的差异、生产设备的差异，模具实际开发过程中即使按照统一的设计规范，因各种不同而复杂的场景变化，对于同一类型的产品（如：侧围、尾门、发盖），结构也会有很大变化，这样导致对设计工程师的能力有着非常高的要求，而且设计开发周期较长，以一套侧围修边模为例：通过常用cad软件，手工3d建模式进行结构设计，需25天-30天时间，目前新能源汽车迭代快，开发周期越来越短，因此对模具开发周提出更高要求，而模具开发周期中设计占用25%的时间，且人力成本越来越高。

3、cn112541207b-冲压模具人机交互智能设计方法，公开了一种冲压模具人机交互智能设计方法，包括如下步骤：s1、定义系统参数和模具参数与人机对话界面之间的关系；s2、定义模具功能模块与人机对话界面之间的关系；s3、定义模具智能分布算法模块与人机对话界面之间的关系；s4、生成虚拟模具部件；s5、模具智能分布算法模块将虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具，也无法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车钣金冲压模具修边刀块及螺销钉智能化设计方法，进行抽象出修边刀块的构造类型，针对修边刀块制定标准化的设计流程，对修边刃口、压料宽度、立筋、安装法兰、斜筋、螺钉、销钉、起吊、工艺输入、刀块主体的关系进行逻辑约束，修边刀块及螺销钉智能化生成过程中依据各个部分逻辑关系进行运算，冲裁模具刀块主体结构及标准件等能够快速生成，满足各种场景需要。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种汽车钣金冲压模具修边刀块及螺销钉智能化设计方法，所述冲压模具具有上模本体、压料芯和下模本体，下模本体装在压机下台面，上模本体装在机床上滑块上，压料芯装上模型腔内，机床上滑块带动上模本体和压料芯向下运动，压料芯首先接触下模本体，压料芯受到下模型面的作用力，通过压料芯使压料芯氮气弹簧被压缩，继续运动，上模的修边刀块和下模的修边凸模共同作用，完成修边动作；

3、所述修边刀块分为9个功能部分，包括修边刀块刃口面、刀块压料面、刀块立筋位、刀块安装法兰、刀块弹顶销、刀块起吊、刀块螺钉、刀块销钉、刀块斜筋；

4、设计方法包括如下步骤：

5、1）流程启动，进入刀块设计环节：

6、2）获取刀块设计输入信息，所需输入内容包含：工艺片体、修边线、料厚、设备信息、工艺参数：

7、3）基于上述输入信息，完成刀块主体结构与配套标准件的基础构造：

8、4）调取刀块设计标准，设计标准来源于刀块参数配置表：

9、5）开展刀块主筋结构的创建设计：

10、6）完成刀块法兰结构设计：

11、7）构建刀块压料面型面结构：

12、8）设计加工刀块刃口结构：

13、9）布置生成刀块螺钉安装结构：

14、10）布置生成刀块销钉定位结构：

15、11）设计刀块斜筋加强结构：

16、12）增加刀块起吊结构设计：

17、13）完成弹顶销结构的创建：

18、14）整套刀块自动化设计流程结束。

19、依据修边刀块参数bh的变化，刀块构造分为两种类型，ⅰ：bh=0；ⅱ：bh>0。

20、修边刀块设计过程为：程序读取修边线采用拉伸的方式构造刀块立筋，程序使用工艺片体裁剪立筋生成压料面，通过算法及刀块参数配置表构造刃口及退刀，通过算法及刀块参数配置表构造参数a1、a2、t、bh控制的刀块构造形状。

21、修边刀块设计包括如下步骤：

22、s1：启动程序，进入刀块工艺面自动生成流程程序读取并获取全套设计输入数据，具体包含：修边线、修边线冲压方向、成型前工艺型面、刀块分缝基准面、刀块底面基准面、交刀面、基准坐标系、刀块主体坐标系、系统规划数据、规则表数据，为后续自动化建模提供完整几何与规则约束；

23、s2：依据预设的工艺数模对象定义，自动判定当前待设计刀块的类型基于输入几何信息与规则定义识别刀块品类，本流程针对修边刀分支执行后续逻辑；

24、s3：查表判定刀块毛坯材质类型，区分铸件刀块与锻件刀块两条设计分支：

25、分支一：材质判定为铸件：

26、s4-1：程序调用刀块主体截面参数t、t、bh、a2、b、c，自动生成铸件刀块工艺面；依据lr参数做差异化判断：

27、当lr＞0时，采用ⅰ样式生成刀块工艺面；

28、当lr＝0时，采用ⅱ样式生成刀块工艺面，工艺面四周向外扩量10mm；若ⅰ样式生成失败，则切换至ⅱ样式完成工艺面创建；

29、s4-2：执行分缝基准面位置的退刀结构判定规则：1）若刀块分缝基准面与基准坐标系z轴夹角等于0°：刀块分缝基准面向内侧偏置5mm完成刀块主体拆分；拆分后外侧实体倒角下端点修剪去除多余实体，保留实体倒角结构并将前后主体布尔求和；2）若刀块分缝基准面与基准坐标系z轴夹角大于0°：自动生成退刀结构；

30、分支二：材质判定为锻件：

31、s5-1：程序读取刀块主体截面参数t、a1、b、c，生成锻件刀块工艺面；基于修边线与t参数构造刀块压料面，压料面四条边界向外扩大10mm；

32、s5-2：执行基准块判定逻辑：程序根据分段前修边线轮廓、分段后同方向相邻刀块数量判断基准块；

33、s5-3：执行锻件分缝基准面退刀结构规则：1）基准块：两侧直接生成平面，不额外创建退刀结构；2）非基准块：非封闭锻件刀仅单侧生成拼接面，另一侧保持完整平面，整个侧面为单一平整面；

34、s6：向刀块主体模型批量传入全部生成数据载入数据清单包括：1）已完成创建的刀块工艺面；2）工艺中间件对应的刀块底面基准平面；3）交刀面；4）刀块主体坐标系；5）刀块分缝基准面；6）系统规划输出的修边刀入量参数；7）规则表定义的刀块主体截面参数-t、lt、lr、la、r、bt；

35、s7：流程执行完毕，返回承载完整几何与参数信息的刀块模型结果；

36、依据修边线、修边刀块标准、基准坐标系及刀块参数配置表构造参数h控制的参数生成刀块螺钉安装法兰。

37、刀块螺钉安装法兰设计包括如下步骤：

38、s1：启动刀块法兰自动生成程序 程序读取工艺中间件与系统规划表中的设计数据，将修边刀法兰边界线、刀块法兰坐标系、刀块底面基准面以及法兰厚度参数传入三维模型，作为法兰结构自动构建的几何约束与参数依据。

39、s2：调用预设材质判定规则识别刀块毛坯类型，分两条分支执行法兰生成逻辑：

40、分支一：判定刀块材质为铸件 s3-1：按照铸件法兰构建规则生成法兰实体；铸件法兰的上表面设置为与刀块底面基准面相平行，法兰上表面与刀块底面之间的距离赋值为读取到的法兰厚度参数，完成铸件法兰型面定义；

41、分支二：判定刀块材质为锻件 s4-1：按照锻件法兰构建规则生成法兰实体；锻件法兰上表面采用随形型面设计，以压料面为基准沿冲压方向向上偏置设定距离，默认偏置量为 5mm，该偏置数值支持自定义参数配置；

42、s5：完成法兰结构的自动化建模，输出带法兰特征的刀块模型，流程返回。

43、依据工艺输入修边线、修边刀块标准、基准坐标系及刀块参数配置表构造参数h控制的参数生成刀块斜筋。

44、刀块斜筋设计包括如下步骤：

45、s1：启动刀块斜筋自动生成程序 程序采集设计输入数据，获取修边线、修边线冲压方向、刀块底面基准平面以及刀块主体截面参数：t、t、bh、b、斜筋厚度，为斜筋高度计算与空间布置提供几何边界和参数约束；

46、s2：基于输入参数计算斜筋控制尺寸 a2，确定斜筋设计高度 结合斜筋厚度核算a2 尺寸，该尺寸为考虑斜筋壁厚之后斜筋下端的最低布置位置；受随型压料面影响，a2 为可变数值； 单侧法兰直接采用 a2 作为斜筋高度；双侧法兰以 “a2′-40”mm 作为斜筋高度，其中 40mm 的偏移量支持自定义参数配置；

47、s3：依据刀块斜筋位置布置规则完成斜筋点位规划：

48、1.当修边线呈 l 型或 t 型拐角结构时，拐点周边 100mm 区域内禁止布置斜筋，该 100mm 距离支持参数自定义配置；

49、2.针对双侧法兰结构，刃口侧法兰需校验“a2′-40”≥50mm的判定条件，满足条件方可生成斜筋；背空侧法兰沿用统一布置规则；刃口侧斜筋与背空侧斜筋沿修边线走向交错排布；

50、3.自修边线两个端点沿修边线向内检索满足a2≥50mm的可布置点位；若两个有效点位之间，修边线投影长度小于 80mm，则舍弃斜筋高度更低一侧的布置点位；

51、4.斜筋布置方向垂直于修边线走向，整体尽量保持与修边线法向一致；规避禁止构型，若出现不合规的斜筋形态，则重新调整斜筋布置坐标点位；

52、s4：完成斜筋细节特征的参数化建模：

53、1.斜筋倒角：在确定斜筋高度-a2 或 “a2′-40”之后，于斜筋上端 30° 位置生成斜角倒角结构；

54、2.斜筋厚度按照预设的规则配置表赋值生成；

55、s5：斜筋结构自动化建模完成，输出完整刀块斜筋特征模型，流程返回。

56、依据工艺输入修边线、刀块法兰边界线，螺销钉布置标准规则进行螺销钉智能化设计。

57、螺销钉设计包括如下步骤：

58、s1：启动程序，采集设计输入信息程序读取法兰边界线、修边线、刀块底面基准面、刀块主体几何、刀块主体坐标系以及法兰模型，作为标准件布置的几何基准；

59、s2：匹配螺钉与销钉规格求取刀块主体与法兰外包盒的最大尺寸l、最小尺寸w，依据尺寸l与w查表确定螺钉规格；销钉选用与螺钉保持一致的规格；

60、s3：读取系统规划的螺钉头部样式参数根据系统配置选择螺钉结构形式，分为凸台样式或者沉孔样式；

61、s4：识别修边线几何形状，分两条逻辑分支确定螺钉数量：

62、1.分支一：修边线为直线型、曲线型、l型螺钉布置数量按照预设表格规则确定，表格内部参数支持自定义配置；销钉固定配置数量为2；

63、2.分支二：修边线为v型、u型、半封闭型将修边线沿冲压方向投影至刀块底面，测量投影线条总长度l；螺钉数量计算公式为：螺钉数量＝l/140，参数可配置，计算结果采用四舍五入方式取整；销钉固定配置数量为2；

64、s5：执行螺钉与销钉xy平面位置布置规则：

65、1.直线型/曲线型/l型刀块：按对应图示规则排布边界位置的螺钉与销钉；螺钉数量取3、4、5时，分别匹配对应图示完成点位排布；螺钉数量大于2时，销钉设置防呆结构，前后销预留10mm错开距离；同时针对法兰与模具坐标系同向/不同向、有无背托、侧修刀块相对斜楔坐标系等多种工况，执行坐标取整、基准对齐的差异化布置约束，无背托刀块不执行该取整规则，保证标准件坐标系与斜楔坐标系统一；

66、2.u型刀块：沿投影后的修边线走向设定布置间距，布置总数量为计算所得螺钉数减1；螺钉圆心距离侧劈面、法兰边界按照对应图示尺寸生成；

67、s6：执行螺钉z向定位规则在完成xy坐标定位之后，依据图示中h、f参数确定螺钉z轴方向坐标，完成三维空间定位；

68、s7：螺钉、销钉标准件布置完成，输出完整刀块标准件模型，流程返回。

69、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，进行抽象出修边刀块的构造类型，针对修边刀块制定标准化的设计流程，对修边刃口、压料宽度、立筋、安装法兰、斜筋、螺钉、销钉、起吊、工艺输入、刀块主体的关系进行逻辑约束，修边刀块及螺销钉智能化生成过程中依据各个部分逻辑关系进行运算，冲裁模具刀块主体结构及标准件等能够快速生成，满足各种场景需要。