钣金07_基于成型过程数值模拟软件的模具型面设计

模具型面几何设计中最重要和最困难的就是压料面和工艺补充面的设计问题，其主要工作是确定成型方向和工艺补充的设计，工艺补充的设计包含工艺补充面和压料面的设计。在模具设计过程中，板料毛坯初始形状的合理设计对成型过程和零件成型质量都有很大的影响。

ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块的功能。在ＤＩＥＭ－ＡＫＥＲ模块设计压料面和工艺补充面之前，首先进行成型方向自动判断和优化。软件可以根据最小的成型深度或零件有无过切（负角）自动快速地计算和优化出最佳的成型方向。

用ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块完成成型方向的优化和确定后，ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块开始设计压料面和工艺补充面，压

工艺补充面的一般原则是：（１）　内空封闭补充原则；（２）　简化成型件结构形

状；（３）　保证良好的塑性变形条件；（４）工艺补充部分尽量小；（５）　对随后工序有利的原则。

根据上面的压料面和工艺补充面的设计原则，我们利用ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块设计出平面或曲面的压边圈以及各种形状的工艺补充面，同时利用

模具的压料面和工艺补充面设计

Ｐａｍ－ｓｔａｍｐ　２Ｇ　２００７版软件中的ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块可以很快完成模具的压料面和工艺补充面的设计工作。其高度参数化驱动的ＰＡＭ－ＤＩＥＭＡＫＥＲ仅用十几分钟就完成从ＣＡＤ模型输入、模具有限元网格划分到模具型面和工艺补充面的设计与优化。ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块通过参数迭代的方法快速地获得实际的仿真模型，并能快速地分析判断零件有无过切（负角）和计算出最佳的成型方向，然后对模具型面和工艺补充面的几何形状进行修改，参数化地完成所有前期模具设计的控制，例如多步成型模具和多零件组合型模具设计。

下面以一个软件自带的汽车翼子板零件成型模具设计为例来详细说明106

航空制造技术

２００７年第２期

料面可以设计成所需要的任何形状，ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块中最新的工艺补充一般压料面的设计原则是：（１）　压料面的自动设计功能，自动进行平面和面形状尽量简单化，以水平压料面为最好；（２）　有利于调模时调整到最有利于成型所需要的最佳压料面阻力状态；（３）　压料面的任一断面的曲线长度要小于成型件内部相应断面的曲线长度；（４）　压料面应使成型深度小且各部分深度接近一致。

利用ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块可以设计出我们需要形状的工艺补充面，设计

曲面压料面的工艺补充面的设计工

作。

ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块可以快速方便地设计出模具型面中的压料面和工艺补充面的形状，参数化驱动的内核算法可以修改特征曲线的形状，也就是快速修改工艺补充面的形状以满足压料面和工艺补充面的设计原则。

从汽车翼子板压料面和工艺补充

零件

翼子板毛坯形状估算结构图

毛坯形状估计

PRODUCT FOCUS产品聚焦面的设计过程中，ＤＩＥＭ－ＡＫＥＲ模块可以快速实现模具设计过程中的成型方向优化和确定、压料面形状设计和工艺补充面形状设计。

零件设计要求和设计经验零件设计（三维ＣＡＤ软件）零件几何导入／有限元网格划分／模拟前处理（Ｐａｍ－ｓｔａｍｐ　２Ｇ）零件成型性评估：逆向一步成型法（ＩＮＶＥＲＳＥ模块）模具设计要求和设计经验板料毛坯形状设计

除ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块外，ＩＮＶＥＲＳＥ模块、ＱＵＩＫＳＴＡＭＰ模块、ＡＵＴＯＳＴＡＭＰ模块、ＤＩＥＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ模块和ＩＣＡＰＰ模块都是Ｐａｍ－ｓｔａｍｐ　２Ｇ　２００７版软件的模块，其中，ＩＮＶＥＲＳＥ模块采用一步成形逆算法，计算速度很快，可以准确预测板料的初始形状，同时也间接说明零件的可成型性和可行性。

ＱＵＩＫＳＴＡＭＰ模块采用隐式增量算法，是快速成型的模拟工具，一般在数分钟内即可完成一个模具快速成型分析，可用于早期设计可行性评估。

ＡＵＴＯＳＴＡＭＰ模块采用显式增量算法，是一种基于材料物理学，对金

零件模具几何型面设计（ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块）参数修改和优化零件几何导入／有限元网格划分／模拟前处理（Ｐａｍ－ｓｔａｍｐ　２Ｇ）模具成型可行性和可成型性分析（ＱＵＩＫＳＴＡＭＰ模块）模具成型精确模拟分析（包含回弹预测）（ＡＵＴＯＳＴＡＭＰ模块）模具回弹补偿分析过程（ＤＩＥ　ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ模块）回弹补偿后模具几何输出（ＩＣＡＰＰ模块）模具几何结构详细设计（三维ＣＡＤ软件）模具制造（数控加工设备）生产设备模具物理试模（钣金加工车间）生产过程管理零件批量生产（钣金加工车间）生产过程控制产品装配（装配车间）Ｐａｍ-ｓｔａｍｐ　２Ｇ软件模拟解决钣金零件成型工艺问题流程中的问题（如变薄、破裂、起皱、回弹等），并进行快速工艺分析和成型

提供零件可成型的仿真，从而满足工程上的需求。用一步成型逆算法，计算速度很快，过程精确模拟分析，

ＤＩＥ　ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ模块是可以比较准确地预测板料的初始形性快速工艺评估和零件成型工艺参数

并通过零件回弹计算，进行零基于零件设计要求形状的虚拟修模迭状，同时也间接说明零件的可行性和优化，

代过程。其完成回弹自动补偿功能非可成型性。件回弹补偿，输出回弹补偿后模具的

几何型面，解决模具回弹自动补偿问常强大，无需人为干预，回弹补偿过

模具设计验证流程程软件自动完成，ＤＩＥ　ＣＯＭＰＥＮ－题。

使用Ｐａｍ－ｓｔａｍｐ　２Ｇ　２００７版软ＳＡＴＩＯＮ使用方法简单，是以目标为通过ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块和ＩＮ－

导向的软件回弹补偿工具。ＶＥＲＳＥ模块分别进行模具型面设计件的ＤＩＥＭＡＫＥＲ模块和ＩＮＶＥＲＳＥ

ＩＣＡＰＰ模块能够输出回弹补偿和初始毛坯形状估计后，就可以进行模块可以解决模具型面设计和初始毛后模具的三维几何ＣＡＤ数据模型，模具的成型过程分析与零件成型质量坯形状估计问题，Ｐａｍ－ｓｔａｍｐ　２Ｇ然后模具设计人员利用回弹补偿后的评估和控制。Ｐａｍ－ｓｔａｍｐ　２Ｇ　２００７２００７版软件还可以解决零件成型过模具三维几何ＣＡＤ数据进行模具的版软件可以模拟解决钣金零件成型工程中成型过程模拟和成型质量控制问详细结构设计。艺设计、模具设计以及零件成型过程题。　　　　　　　　　　　　　　　　　（责编　　凌川）属成型过程进行精确预测的算法，能提供金属成型过程的工业验证和可信

毛坯形状设计主要采用ＩＮＶＥ－ＲＳＥ模块来完成，ＩＮＶＥＲＳＥ模块采

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