為了高效、精細化地進行汽車覆蓋件模面中的工藝補充曲面設計，通過參數(shù)化完成工藝截面線的設計后，將工藝補充面劃分成3部分：緊接產(chǎn)品零件面、過渡面、側(cè)壁面。對不同類型面，采用不同的曲面創(chuàng)建方法完成工藝補充面的設計。分析了引導線生成方式、截面線構(gòu)成和曲面創(chuàng)建方法對生成的工藝補充面質(zhì)量的影響，總結(jié)出一套實用設計方法，并采用基于UG軟件平臺的編程方法，開發(fā)出一個基于二維截面線庫的工藝補充面的精細化設計模塊。

　　汽車覆蓋件指汽車發(fā)動機內(nèi)蓋、底盤、構(gòu)成駕駛室和車身的薄板異形體表面和內(nèi)部零件。其具有形狀復雜、材料薄、尺寸和質(zhì)量要求高等特點。覆蓋件一般采用一次拉延成形，而工藝補充是其中不可或缺的一道工序，并影響拉延件成形過程中起皺、破裂等缺陷的產(chǎn)生以及后續(xù)的修邊、翻邊等工藝。

　　目前，在模具企業(yè)實際設計中，工藝補充面大都是手工創(chuàng)建。利用CAD 軟件的曲面功能，如掃略、延伸、拉伸等功能創(chuàng)建出主要補充面形狀，再利用網(wǎng)格曲面、橋接曲面、倒圓角等功能實現(xiàn)光滑過渡。這個造型過程十分復雜，對設計者的曲面造型經(jīng)驗要求很高，經(jīng)驗和知識的可移植性很低，設計結(jié)果的質(zhì)量也難以保證。此外，設計結(jié)果是非關(guān)聯(lián)的，修改非常困難，只能對局部進行再設計�；�于此，業(yè)內(nèi)進行了不少對于工藝補充面的研究：如清華大學的吳伯杰等進行的基于UGII汽車覆蓋件工藝補充面的參數(shù)化設計;湖南大學的廖代輝等提出了基于進化算法的沖壓模具型面參數(shù)優(yōu)化設計方法;吉林大學的胡平等提出了基于B樣條掃描曲面的工藝補充設計方法;上海交通大學的姚興等建立了覆蓋件拉深模工藝補充和壓料面的截面特征庫，并在UG平臺上開發(fā)了基于二維截面特征庫的工藝補充面和壓料面參數(shù)化設計模塊等。

　　伴隨著CAD/CAE技術(shù)的發(fā)展和研究的深入，出現(xiàn)了不少模具型面設計系統(tǒng)，如Autoform的Die　Designer模塊、DYNAFORM 的DFE (DIE　FACE　ENGINEERING)模塊、Pro/E 平臺的Pro/Dieface 模塊、CATIA 平臺的DieMaker系統(tǒng)、UG 平臺的DieEngineer模塊以及華中科技大學基于UG平臺開發(fā)的PDCAPP系統(tǒng)。

　　雖然CAE軟件的模面設計模塊都可用于快速成形模擬，而且DieMaker、PDCAPP系統(tǒng)等利用參數(shù)化技術(shù)也實現(xiàn)了模具型面的快速設計，但其設計出來的型面質(zhì)量不盡人意，還未達到實用化的程度。而本文的研究是基于PDCAPP系統(tǒng)已有的功能的進一步研究，且只著重于工藝補充面的精細化設計，以彌補其不足，進一步完善模具型面設計系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的實用性。

　　1、PDCAPP系統(tǒng)

　　PDCAPP系統(tǒng)是基于UG NX平臺下的一個覆蓋件模具型面閉環(huán)設計系統(tǒng)，可以半智能化地幫助工藝設計人員高效地完成工藝設計。目前，該系統(tǒng)已有較完整實用的補孔、定義沖壓方向、壓料面設計、工藝補充面設計、拉延筋設計等功能模塊和多個實用的輔助設計小工具。雖然PDCAPP系統(tǒng)已采用參數(shù)化和變量化技術(shù)定義創(chuàng)建截面線，將截面線與表達式關(guān)聯(lián)，并用表達式值的修改來驅(qū)動截面線形狀的修改，使工藝補充面的修改十分容易，工藝設計的迭代過程也變得十分流暢，從而很大程度上提高了模具型面的設計效率。

　　但從適用性角度來看，其生成的工藝補充面的質(zhì)量達不到實際加工要求，只能用于CAE 分析，造成此現(xiàn)象的原因主要有以下幾點。

　　(1)由于截面線在拐角處均采用圓弧過渡來反映凸模和凹模圓角半徑，再通過圓弧掃略創(chuàng)建過渡面，此缺點是使其構(gòu)建的曲面不是真正的圓弧面。

　　(2)工藝補充面的創(chuàng)建方式不夠合理，如同種截面線間的過渡也是采用面掃略構(gòu)建，而不能保證與相鄰面的相切連續(xù)，需要進一步細化生成方案。

　　(3)側(cè)壁面的創(chuàng)建采用固定掃略方式，采用倒數(shù)第2條引導線和最后一條引導線為引導線串，這樣使得兩條截面線共同決定側(cè)壁面的走向，當有一條引導線不光順或者兩條引導線走向不一致時，就會使生成的側(cè)壁面變形。

　　(4)系統(tǒng)在考慮一條截面線兩次被用于創(chuàng)建工藝補充面時，為了保證面的線切連續(xù)性，在創(chuàng)建引導線時，在樣條線的兩端分別給了1個相切矢量方向，矢量方向是分別根據(jù)第1條截面線和最后一條截面線的定位坐標系計算出來的，從而使得同一截面線處的矢量方向始終相同，來保證先后創(chuàng)建的樣條線相切，通過線創(chuàng)建的面也相切連續(xù)。但這樣兩端相切約束通過點來創(chuàng)建樣條線會使樣條線在中間的走勢出現(xiàn)波動，從而使掃略出來的面出現(xiàn)變形。

　　為此，本文提出了工藝補充面的精細化設計，以提高系統(tǒng)的實用性。

　　結(jié)語

　　繼承了PDCAPP系統(tǒng)截面線的參數(shù)化設計等優(yōu)點，使設計人員方便地調(diào)整和修改設計結(jié)果，達到快速完成工藝補充面的設計，縮減了覆蓋件模具型面設計周期。其次，通過對截面線庫的完善、修改引導線的創(chuàng)建方法以及各部分曲面的創(chuàng)建方式，提高了生成的工藝補充面的質(zhì)量。同時，各部分曲面的生成由程序在后臺自動完成，也減少了對設計人員曲面造型經(jīng)驗的依賴，使造型經(jīng)驗較缺乏的設計人員也可以設計出高質(zhì)量的模具型面。