在沖壓模具整個設(shè)計制造過程中廣泛存在板件回彈補償及表面成型質(zhì)量需求栅哀，尤其是在車身外板模具制造過程中顯得尤為重要会通。

隨著CAE分析技術(shù)的不斷更新和提高，產(chǎn)品成型工藝得到很大提升的背景下性雄，新材料的成型應(yīng)用也對整個模具制造業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)没卸。

如何根據(jù)CAE分析結(jié)果及模具制造經(jīng)驗，制作符合驗收要求的模具顯得尤為重要秒旋。

因此约计，對Tebis軟件的回彈補償及A面調(diào)整模塊的應(yīng)用研究有著非常重要的價值。

Tebis 曲面變形流程

用戶利用Tebis BRep功能組中的“變形”功能炊捻，通過四個步驟即可實現(xiàn)變形結(jié)果：

• 設(shè)置輸入?yún)?shù)

• 創(chuàng)建變形規(guī)則

• 定義變形規(guī)則

• 設(shè)置輸出參數(shù)

設(shè)置輸入?yún)?shù)

在變形過程中的第一步鸦呆，用戶選擇需要進行變形的數(shù)據(jù)。在模式中選擇“自動”項眨捶，按下一步便可將數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換畔香。如下圖所示。

保證回彈變形質(zhì)量的前提是用戶工藝數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量履字，這個質(zhì)量參考包含曲面設(shè)計公差值猪褐、曲面UV參數(shù)值、曲面邊界連接屬性值（GO/G1/G2）等攀瘟。

因此在回彈補償前和蛀，就必須確認(rèn)好相關(guān)參考值是否符合變形需要。

Tebis的“變形”功能提供了很好的智能優(yōu)化功能诉玲，幫助用戶在操作過程中智能檢測和修復(fù)數(shù)據(jù)潛在問題搂棱，這一過程通過文件夾的形式將問題點進行統(tǒng)計，方便用戶確認(rèn)沫流，如下圖所示偏控。

創(chuàng)建變形規(guī)則

Tebis BRep功能組提供廣泛的曲面變形選項。用戶可以根據(jù)經(jīng)驗滑沧，依據(jù)FEM仿真結(jié)果并村、參考曲面、測量點滓技、移動哩牍、掃描、旋轉(zhuǎn)六種方式實現(xiàn)回彈補償令漂。

同時考慮到產(chǎn)品可能存在的多次補償膝昆，Tebis也提供Multiple（組合）方式靈活組合多種補償規(guī)則來實現(xiàn)最終的回彈補償結(jié)果。具體如圖所示叠必。

定義變形規(guī)則

用戶根據(jù)需要在變形界面左側(cè)定義變形規(guī)則外潜，在界面的右側(cè)（根據(jù)所選的變形規(guī)則）選擇相應(yīng)的變形元素。并根據(jù)需要選擇正向補償或反向補償其中一種類型挠唆。

由于考慮到回彈補償理論值與實際成型情況存在差異的情況处窥，因此功能中也提供了“系數(shù)”這一選項，用戶可根據(jù)以往產(chǎn)品成型經(jīng)驗輸入合適的系數(shù)值玄组，回彈變形以百分比的形式進行計算補償滔驾。具體如圖所示。

設(shè)置輸出參數(shù)

在變形過程中杏住，板件的回彈補償分為三大區(qū)域采冕。需要變形的區(qū)域、無需變形的區(qū)域以及變形過渡區(qū)域用戶可對每個區(qū)域的變形公差進行單獨的設(shè)定贫拭。

以內(nèi)板變形為例孩青，變形區(qū)域公差可設(shè)定為0.05-0.1mm以內(nèi)，過渡區(qū)域公差可設(shè)定為0.15mm耍叮，固定區(qū)域保持0mm森肉。

考慮到工藝數(shù)據(jù)在設(shè)計過程中的公差，最大間隙建議與建模時的公差保持一致滋评，如設(shè)定為0.01mm朵泌。必要的參數(shù)設(shè)定好以后，便可直接點擊“開始”進行計算购廊。具體如圖所示岳舔。

其中，“增加元素”項也是一個非常實用的功能刃镶，一般用戶在拉延序進行回彈補償躲扣，后續(xù)修邊線等一系列曲線數(shù)據(jù)也需要同時更新。

考慮到這層因素丸升，我們可以在此項中選擇需要一起變形的數(shù)據(jù)進行最終的計算铆农。這樣就大大節(jié)省了工程師后續(xù)反復(fù)計算驗證時間。具體如下圖所示发钝。

Tebis A面調(diào)整和優(yōu)化流程

特別是汽車外覆蓋件顿涣，當(dāng)回彈補償完成后，考慮到最終的數(shù)據(jù)質(zhì)量酝豪，我們需要對A面區(qū)域進行質(zhì)量確認(rèn)涛碑，進行局部的曲率調(diào)整和優(yōu)化，以確保數(shù)據(jù)各項指標(biāo)符合最終交付要求孵淘。用戶利用Tebis BRep模塊中的功能組蒲障，通過四個步驟即可實現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果：

(1)  高斯曲率檢查

通過Tebis BRep模塊質(zhì)量功能檢測曲面高斯曲率，通過顏色區(qū)別曲率反向狀態(tài)瘫证。在模具制造過程中揉阎，曲面曲率特別影響后續(xù)曲面加工品質(zhì)，因此在設(shè)計或制造初期確認(rèn)曲率狀態(tài)的同時及時與設(shè)計部門溝通結(jié)果是否正確。

(2)  斑馬紋檢查

利用斑馬紋分析毙籽，確認(rèn)回彈補償前后的斑馬紋反饋情況湘乐，對關(guān)鍵曲面區(qū)域確認(rèn)斑馬紋走向是否滿足要求。

(3)  曲率梳檢查

利用曲率梳分析北拌，查看回彈前后的工藝數(shù)據(jù)扇胀，對比關(guān)鍵曲面曲率梳的變化趨勢是否滿足驗收要求。

(4)  曲面階數(shù)/段數(shù)調(diào)整

利用“優(yōu)化”功能稼崎，調(diào)整需要重構(gòu)的曲面忌党，修改曲面的階數(shù)、段數(shù)以及局部控制點清农，以達(dá)到曲率梳變化趨勢與原產(chǎn)品基本一致铺举。

應(yīng)用實例

以某車型后背門外板為例，采用Tebis的BRep模塊的“變形”及“優(yōu)化”功能進行回彈補償和A面優(yōu)化栽寄。

在回彈補償前劫伊，確認(rèn)拉延序工藝數(shù)據(jù)是否為拓?fù)涿妫p合公差根據(jù)工藝數(shù)據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置香题，產(chǎn)品面縫合公差一般保持0.001-0.005mm饶辆，工藝補充面縫合公差一般保持0.005-0.02mm。

輸入?yún)?shù)

首先雌隅，利用“變形”功能將后背門外板工藝數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成BRep數(shù)據(jù)翻默，在轉(zhuǎn)換的同時，Tebis會智能檢查并修復(fù)數(shù)據(jù)質(zhì)量恰起，轉(zhuǎn)換結(jié)果如下圖所示修械。

創(chuàng)建FEM變形規(guī)則

目前CAE分析技術(shù)大大提升，各大模具供應(yīng)商都有專業(yè)的工程師進行精算检盼，得到的分析數(shù)據(jù)基本能符合實際成型結(jié)果肯污。

因此，在做外板回彈補償時吨枉，建議使用FEM補償模式蹦渣，具體設(shè)置如圖所示。

定義FEM變形規(guī)則

利用Autoform分析并將其回彈補償后的分析結(jié)果導(dǎo)出成“.af”格式數(shù)據(jù)貌亭。此數(shù)據(jù)包含兩種：

(1)  補償前拉延序網(wǎng)格數(shù)據(jù)

(2)  補償后拉延序網(wǎng)格數(shù)據(jù)

利用回彈前后的網(wǎng)格數(shù)據(jù)柬唯，通過對比，先確認(rèn)回彈補償的區(qū)域以及具體補償數(shù)值范圍圃庭，如下圖所示锄奢。

Tebis可以直接導(dǎo)入“.af”結(jié)果文件，起始元素選擇補償前拉延序網(wǎng)格數(shù)據(jù)剧腻，目標(biāo)元素選擇補償后拉延序網(wǎng)格數(shù)據(jù)工划。補償形式設(shè)置為正向補償滑信，具體設(shè)定如圖。

設(shè)置輸出參數(shù)

使用FEM補償模式后恒左，變形區(qū)域選擇整體拉延序工藝數(shù)據(jù)煞恭。變形公差建議設(shè)置0.02-0.1mm以內(nèi)，過渡和固定區(qū)域變形公差按系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)定即可匠似，具體設(shè)定如圖所示臊吓。

根據(jù)以上設(shè)定，點擊“開始”便可進行回彈變形計算暗沉，計算結(jié)果與原始CAD數(shù)據(jù)對比如圖所示。

利用Tebis回彈補償流程方案讹玉，我們可以輕松解決后背門外板復(fù)雜的回彈補償數(shù)值及區(qū)域問題里淡。

此項目的后背門上部最大補償量4.3mm，下部最大補償量9.5mm挡辩，整體補償范圍和數(shù)值符合CAE分析結(jié)果谎跨。

下一步，便可以利用Tebis曲面優(yōu)化和調(diào)整方案解決產(chǎn)品區(qū)域潛在的A面曲率問題垃杖。

曲面質(zhì)量檢查

高斯曲率分析男杈，檢測原始數(shù)據(jù)與回彈補償后數(shù)據(jù)的高斯曲率差異，按照一般驗收原則调俘，回彈補償后數(shù)據(jù)的產(chǎn)品區(qū)域高斯曲率原則上需和原產(chǎn)品保持一致伶棒，具體如圖所示。

A和B為原始數(shù)據(jù)缺陷區(qū)域彩库，高斯曲率顏色突變肤无，表示曲面邊界處存在曲率反向問題，因此需要進行曲面優(yōu)化和調(diào)整骇钦。

通過回彈前后工藝數(shù)據(jù)的高斯曲率對比宛渐，回彈補償后，關(guān)鍵的外板區(qū)域高斯曲率保持一致眯搭，這也是Tebis變形補償功能的優(yōu)勢之一窥翩。

斑馬紋檢查，通過Tebis BRep模塊反射分析功能檢查數(shù)據(jù)光照反射狀態(tài)鳞仙，檢查曲面斑馬紋走向及曲面連接處是否光順平滑過渡寇蚊，具體如圖所示。

斑馬紋的走向也會反映回彈補償后數(shù)據(jù)變形的凹凸趨勢堆嘿，在補償數(shù)值正確的前提下羞条，結(jié)合斑馬紋走向趨勢，我們再判斷補償?shù)内厔莺托螤钍欠裥枰俅胃暮蛢?yōu)化氏走，以滿足斑馬紋走向要求资妇。

根據(jù)此數(shù)據(jù)要求判斷，回彈后的斑馬紋走向趨勢滿足驗收要求。

曲率梳檢查水矢，曲率梳分析是判斷回彈補償后產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素烂秘。

換言之，模具生產(chǎn)商更希望得到一個既能滿足回彈補償數(shù)值和范圍又能滿足曲面一九能滿足A面要求的數(shù)據(jù)巩顶。

這是一個理想狀態(tài)裳雕，因此我們需要根據(jù)CAE分析、驗收標(biāo)準(zhǔn)日病、調(diào)試環(huán)境等多因素綜合考慮進行取舍平衡帜浇。

為保證曲率的光順性，我們也會放棄一部分補償量秦辆，通常補償量的誤差一般不超過±0.3mm项茸。

S和T方向的曲率梳在進行回彈補償后發(fā)生變化，如圖所示梦重，曲率梳呈波浪起伏狀兑燥，因此有必要調(diào)整和優(yōu)化關(guān)鍵曲面的曲率。

在整個模具制造過程中琴拧，曲率優(yōu)化是一個難題降瞳，對曲面造型設(shè)計需要專業(yè)的知識和經(jīng)驗，這對使用者提出了更高的要求蚓胸。Tebis提供專業(yè)化的曲面優(yōu)化模塊挣饥，功能集成度非常高，這也降低了使用者對專業(yè)的要求赢织。

曲面階數(shù)/段數(shù)調(diào)整亮靴，我們可以利用“優(yōu)化”功能，如圖所示于置，后背門下部A面區(qū)域茧吊，修改曲面的S/T方向的段數(shù)，此處數(shù)值建議修改為1八毯，S/T向段數(shù)數(shù)值以原始產(chǎn)品屬性為參考搓侄，數(shù)值設(shè)置不超過8。

此處實際設(shè)置值為5予乏，當(dāng)設(shè)定好后偿寥，觀察偏差值是否超差，一般不超出0.1mm即可蟹游。

通過一系列優(yōu)化操作填级，確認(rèn)后背門外板A面區(qū)域的曲率梳趨勢，通過調(diào)整曲面S/T向段數(shù)和階數(shù)以及修改曲面的節(jié)點蔓捡，便可優(yōu)化曲率和調(diào)整局部形狀以完成最終的結(jié)果怜人，如圖所示愚缔。

結(jié)束語

通過上述理論和實際案例的綜合驗證，Tebis BRep模塊的相應(yīng)功能為汽車車身設(shè)計及模具制造質(zhì)量保證提供了極其豐富回彈補償和A面優(yōu)化調(diào)整手段癌羞，它已越來越廣泛地應(yīng)用于世界各大汽車公司及模具制造商產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)制造上垛淮。

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（唐俊杰 Tebis ）

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