基于CATIA的修边线展开与翻边成形性模拟系统

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基于CATIA平台，开发了汽车覆盖件修边线展开与翻边成形性模拟系统TUW (Trimming-Unfolding-Wizard)。TUW 充分利用CATIA特征属性定制功能，将中间数据以属性的形式存储在特定的特征节点上，以方便分析过程中对中间数据的读写及参数化更新。同时，在定义翻边区域和展开区域时，采用关联复制拷贝技术，实现分析数模与产品数模的同步更新，极大的提高了系统分析效率。TUW 实现了CAD建模平台与CAE分析平台的无缝集成，避免了传统CAE分析过程中数据丢失和精度损失。通过具体的实例分析，验证了系统的准确性和稳定性。

修边和翻边成形通常是汽车覆盖件冲压成形中的两个重要工序，也是保证零件空间形状尺寸的重要工序。翻边成形可能变形量较大，同时翻边成形形状和修边线轮廓线与材料参数、压料面形状密切相关。实际生产过程中一般采用反复试模的方法调整修改边线误差，不仅延长了模具产品的设计周期，降低了产品设计效率，而且产品质量也得不到保证。

针对以上问题，有限元数值模拟方法应运而生，如DYNAFORM、AUTOFORM、PAM-STAMP等软件采用全工序成形模拟方法反复计算得到修边线。但是这类方法采用的仍然是传统的增量有限元法，需要花大量时间进行全工序工艺建模，并进行多次反复的全工序冲压成形过程模拟，实际应用受到很大限制。因此，能够辅助技术人员快速确定修边线尺寸，同时也能进行翻边成形性分析问题已成为当前有限元数值模拟研究的热点。

有限元逆算法相对于有限元增量法最突出的一个优点在于，能在模拟翻边成形性的同时，可以快速展开修边线尺寸，而且无需建立完整的工艺补充面，计算数据准备工作很少，可以显著减少模拟次数和修边线展开计算时间。同时，该方法还可以模拟翻边成形过程中产生的起皱和破裂等缺陷，以及可以计算翻边后板料的厚度变化等。

CAE与CAD的无缝集成是最新发展趋势，其避免了传统CAE分析过程中数据转换带来的精度损失。AUTOFORM 和PAM-STAMP 2G已经将一些简单的成形模拟模块直接集成到CATIA平台中，设计人员可以快速对产品模型进行工艺优化，提高了产品设计效率。在国内，华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室也做了冲压成形CAE与CAD的集成开发工作，在UG NX平台上集成了板料成形全工序仿真系统，在SoildWorks平台上开发修边线展开与翻边成形系统，在PROE平台也做了一些集成开发工作，实现了CAE分析环境与CAD的无缝集成，充分利用CAD模型的参数化功能同步更新CAE模型。

CATIA凭借个性化的界面、智能型的功能操作，以及强大的曲面造型功能，广泛应用于汽车、航空、航天、船舶以及电子工业。为更好地应用冲压成形CAE软件，本文在CATIA V5平台，采用CAA二次开发了汽车覆盖件修边线展开与翻边成形性分析系统Trimline Unfolding Wizard(TUW)。TUW 无缝集成于CATIA 平台，设计者可直接在CATIA平台上快速计算修边线尺寸，分析翻边成形过程中可能会出现的起皱、破裂等缺陷，优化翻边高度和工艺补充面形状。同时，TUW 系统充分利用CATIA参数化设计思想，实现CAD产品模型和分析模型的同步更新，方便设计人员快速修改模具设计方案，极大提高了模具设计的效率。

结 论

1)基于CATIA平台开发的修边线展开和翻边成形性模拟系统(CATIA-TUW)，能够独立地在CATIA平台上完成修边线展开和翻边成形的仿真过程，实现了真正意义上CATIA平台与CAE平台的无缝集成。系统充分利用了CAITA自身属性定制，以及关联设计等功能，实现CATIA 产品数模与分析模型的同步更新，大大提高了系统分析效率。

2)通过该系统，模具设计人员在CATIA平台上完成产品数模设计后，可快速得出修边线位置和翻边成形的成形性。根据分析结果，设计人员可回到CATIA产品设计功能模块对产品数模进行优化改进，最终得到合理的产品数模。整个过程均在CATIA平台上完成，无需任何数据转换，极大提高了模具设计效率。

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