冲压模凹R角预处理在CAD系统中的实现与应用

0 引言

    大型覆盖件成型模具的圆角对冲压件的最终质量、合模率影响很大，减小凹圆角半径是模具企业常用的方法，是不可缺少的设计环节。传统方法主要由钳工手工研磨模具的凹圆角，劳动强度大、效率低且质量难以保证。目前已经普遍采用CAD软件，在数控加工前预先减小型面中凹圆角半径，主要有以下两种方法：（1）选择所有的凹圆角，沿着负Z方向落下一定距离；（2）应用曲面变形功能减小凹圆角，凸圆角保持不变，使上下贴合存在缝隙，产品靠凸模成型。在当前设计方法中，只能逐个处理圆角，导致操作繁琐、设计周期长，无法处理侧部圆角，导致后续增加研磨工作量，同时生成圆角面的质量较差。

    目前提供圆角解决方案的软件很少，仅有Tebis、NX两款国外软件，提供逐个圆角的处理方法，设计效率低，而且价格非常昂贵。因此，为了提高大型覆盖件成型模的设计制造效率和圆角质量，基于国产三维CAD系统研发高效、灵活的圆角处理功能是非常必要的。

1 系统设计

    在模具型面设计时，设计人员需要将上游企业提供的模具型面数据导入到CAD软件中，后续工作流程如图1所示。首先是准备工作，需要先打散整个模面，使其分解为单个面，由于第三方数据的原因，会产生多余的顶点，为了便于后续的圆角调整，需要删除这些顶点；然后，最关键的是圆角检索和调整处理，用户需要批量减小圆角，来提高圆角的处理效率，此阶段是整个解决方案的重中之重；再次，针对一些无法自动处理的圆角，需手工辅助进行调整或删除；最后，保存文件，并导出数据。在整个工作流程中，保证处理圆角的成功率是最重要的，也是解决用户最实际的问题。

图1 用户工作流程

    通过上述业务需求的分析，结合实际工作流程，可以将凹R角预处理功能分解为三部分，功能结构如图2所示。模面预处理部分是圆角处理的基础，有利于提高自动处理圆角的成功率；自动调整圆角部分是核心功能，实现批量圆角的检索、分割和减小处理；手工调整圆角部分起到辅助作用，针对一些特殊无法自动处理的圆角面，需要通过手工方式来修补圆角面。在整个凹R角预处理功能中，三部分相辅相成，缺一不可。

图2 凹R角预处理功能结构

2 系统实现

2.1 模面预处理

    由于模具用户的模面数据大部分都是来源于CATIA、NX等软件，中间数据交换格式文件都是以IGES为主，当读入IGES数据时都会自动把片体打散为单个面[10]，面法向可能存在不一致。但有些数据可能来自STEP文件，由于STEP文件不会自动打散片体。因此，需要将这些曲面先打散，保持所有面法向一致。

    经分析发现，在模面预处理部分需提供以下两个命令：

    （1）分离：实现打散一整张片体，分解成分散的单个面。

    （2）面反转：调整面法向，保持一致。

    分离命令中从指定面中分离出所有面的关键算法代码如下：

    CMD_MNG.GotVlNum (APID, SRFINP2, &valNum );

 if ( valNum == 0 ) {

  m_button4.StFcus();

  break; }