申请/专利权人：西北工业大学;西安精雕软件科技有限公司

申请日：2017-07-24

公开（公告）日：2021-01-19

公开（公告）号：CN107391847B

主分类号：G06F30/20(20200101)

分类号：G06F30/20(20200101);G06F30/17(20200101);G06F111/04(20200101);G06F119/18(20200101);G06F113/22(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.19#授权;2017.12.19#实质审查的生效;2017.11.24#公开

摘要：本发明公开了一种基于测量的虚拟配模方法，旨在减少模具配模过程中的手工步骤，量化配模关键点的超差量，指导修模，提高一次配模成功率。本发明通过以下技术方案予以实现：1读入模型文件、基准面测量数据，获得凸、凹模初始局部坐标系，拟合装配基准平面；2锁模分析，在锁模精度范围内贴合装配基准平面，求解凸、凹模局部坐标系；3读入分型面测量数据，在分型面精度范围内进行分型面干涉分析，计算差值，得出分型面超差点；4虚拟配模结果显示及输出。本发明根据量化的配模结果能够指导修模，提高配模效率。

主权项：1.一种基于测量的虚拟配模方法，其特征在于，包括以下步骤：1读入并分析模型文件和基准面的测量数据，获得装配环境下的世界坐标系以及凸、凹模初始局部坐标系，将基准面测量数据进行分组，拟合装配基准平面；将基准面测量数据划分为四组基准测量点子集，将每个基准测量点子集分别拟合为两个装配基准平面；在每个装配基准平面的分组中，按照对角线将模具的四个基准面分为两组，每个模具的基准面对应两个装配基准平面，根据模具的基准面分组将装配基准平面进行分组；2将拟合的装配基准平面进行分组，在组内依次将装配基准平面在锁模精度内进行面贴合约束，求解并更新凸模局部坐标系，各组结果拟合得到凸、凹模局部坐标系；3读入凸、凹模分型面测量数据，根据求解的凸、凹模局部坐标系以及装配环境下的世界坐标系，将凸、凹模分型面测量数据和探测方向进行坐标转换，使凸、凹模上的测量点全部转换到装配环境的世界坐标系下，并将凹模上的探测方向集转换到装配环境的世界坐标系下，在分型面精度范围内进行分型面干涉分析，计算差值，得出分型面超差点；在分型面超差点判断时，将各点差值依次与分型面精度进行比较，差值绝对值不大于分型面精度时，为非超差点；差值绝对值大于分型面精度时，为超差点；若差值为正，则判定测量点处有间隙；若差值为负，则判定测量点处有干涉；4根据分型面超差点，进行树控件和图形化显示，输出虚拟配模结果。

全文数据：一种基于测量的虚拟配模方法技术领域[0001]本发明属于模具生产领域，具体涉及一种基于测量的虚拟配模方法。背景技术[0002]模具是一种制作成型物品的精密工具，不同的模具由不同的零件构成，具有较高的加工要求。模具的生产过程包括:模具设计、数控编程、粗加工、热处理、精加工、配模、抛光与试模过程。模具精加工完成后，需要进行配模以检验模具质量，根据配模结果进行修模工作。[0003]针对模具的虚拟装配，传统的方法是借助计算机辅助设计手段，对产品的可装配性评价进行直观的描述与表达，并提供三维动画来展示产品的装配仿真过程，有效验证装配工艺的正确性与合理性，使产品设计人员及时发现和排除设计缺陷与隐患。[0004]现有的手工配模方法采用凹模、凸模涂红丹的方式，将凸模与凹模接触后，通过观察其红丹涂色情况来检验模具分型面加工质量，据此进行手工修模，反复进行此过程，最终完成分型面配模。此方法对人员依赖性高，无法量化超差量，一次配模的成功率低，配模效率低。[0005]制造行业常用的测量技术包括三坐标测量机测量、光学测量及在机测量等，可以根据选择的测量点得出产品的关键尺寸数据。目前，尚没有使用测量技术进行模具配模的方法。发明内容[0006]本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于测量的虚拟配模方法，该方法能够给出修模指导数据，提高一次配模成功率以及配模效率，减少对人员的依赖。[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：[0008]1读入并分析模型文件和基准面的测量数据，获得装配环境下的世界坐标系以及凸、凹模初始局部坐标系，将基准面测量数据进行分组，拟合装配基准平面；[0009]2将拟合的装配基准平面进行分组，在组内依次将装配基准平面在锁模精度内进行面贴合约束，求解并更新凸模局部坐标系，各组结果拟合得到凸、凹模局部坐标系；[0010]3读入凸、凹模分型面测量数据，根据求解的凸、凹模局部坐标系以及装配环境下的世界坐标系，将凸、凹模分型面测量数据和探测方向进行坐标转换，使凸、凹模上的测量点全部转换到装配环境的世界坐标系下，并将凹模上的探测方向集转换到装配环境的世界坐标系下，在分型面精度范围内进行分型面干涉分析，计算差值，得出分型面超差点；[0011]4根据分型面超差点，进行树控件和图形化显示，输出虚拟配模结果。[0012]所述的步骤1中首先将凸模、凹模基准测量点集按照模具基准面分别划分为四组基准点子集，然后将每个基准点子集分别拟合为两个装配基准平面。[0013]在每个装配基准平面的分组中，按照对角线将模具的四个基准面分为两组，每个模具的基准面对应两个装配基准平面，根据模具的基准面分组将装配基准平面进行分组。[0014]所述的步骤2首先固定凹模初始局部坐标系，分别计算两组装配基准平面进行面贴合约束后的凸模局部坐标系，并将两个凸模局部坐标系进行拟合，求解出最终的凸、凹模局部坐标系。所述的步骤2在锁模精度内首先将第一组成对的凸、凹模装配基准平面进行面贴合约束，求解并更新凸模局部坐标系，并在每次计算中，均保持已有的约束关系进行求解，如果出现求解失败，则退出虚拟配模过程;采用同样方法进行第二组凸模局部坐标系求解。[0015]所述的步骤3在差值计算中，逐点计算凸模测量点、凹模测量点在探测方向上的差值，并记录差值。所述的步骤3在分型面超差点判断时，将各点差值依次与分型面精度进行比较，差值绝对值不大于分型面精度时，为非超差点；差值绝对值大于分型面精度时，为超差点;若差值为正，则判定测量点处有间隙;若差值为负，则判定测量点处有干涉。[0016]步骤4虚拟配模结果通过图纸及报表显示，树控件和图形化显示中，在控件和图形窗口中显示超差点与非超差点，并以不同颜色区分，在树控件中显示超差值;虚拟配模结果图纸及报表中，图纸显示超差点及编号，报表显示分型面全部测量点的编号、差值量及超差情况。[0017]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:将测量技术与虚拟装配技术整合运用于模具配模过程，使用测量数据和模型文件进行虚拟装配。本发明基于测量的虚拟配模方法根据精加工后的模具测量数据文件以及模具模型文件，通过计算机自动进行计算，包括拟合装配基准平面，进行模具锁模分析，进而计算分型面超差点。本发明使得模具配模过程无需使用以往手工涂红丹的方法，继而减少了模具配模过程中的手工步骤，量化了配模关键点的超差量，能够指导修模，提高了一次配模成功率，提高了配模效率。附图说明[0018]图1本发明虚拟配模方法的流程图；[0019]图2本发明锁模分析操作界面示意图；[0020]图3本发明模具基准测量点分布示意图，其中1、2、3、4为模具基准面；[0021]图4本发明拟合装配基准平面示意图；[0022]图5本发明分型面干涉分析操作界面示意图；[0023]图6本发明模具分型面关键测量点分布示意图；[0024]图7本发明配模结果树控件显示示意图；[0025]图8本发明配模结果图形区域显示示意图；[0026]图9本发明配模结果图形输出示意图；具体实施方式[0027]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。[0028]参见图1，本发明基于测量的虚拟配模方法包括以下步骤：[0029]1参见图2,读入并分析模型文件、基准面测量数据，拟合装配基准平面；[0030]1.1读入凸模、凹模的模型文件，获得装配环境下世界坐标系LW、凸模初始局部坐标系LAo、凹1¾初始局部坐标系LBo;[0031]1.2读入基准面测量数据文件及锁模精度Tolo,进行数据正确性检查；[0032]1.3根据基准面测量数据文件，拟合装配基准面。[0033]1.3.1参见图3,记凸模基准面测量点集为，凹模基准面测量点集为;根据基准面位置，将凸模、凹模基准面测量点集分别划分为四组基准点子集其中基准点子集分别位于凸模的四个基准面上，基准点子集分别位于凹模的四个基准面上，η为基准测量点个数；[0034]1.3.2参见图4,根据基准点集合，将每个基准点集合分别拟合为两个装配基准平面，记拟合后的凸模装配基准平面集合为，凹模装配基准平面集合为：[0035]2锁模分析，根据拟合后的装配基准平面及面贴合约束关系，进行凸模和凹模锁模分析判断凸、凹模基准面的可装配性，求解凸、凹模局部坐标系LA、LB;[0036]2.1参见图3和图4，将对角位置的基准面1、4分为一组，基准面2、3分为一组;其中基准面1在凸模上对应的装配基准平面为PA^PA2,在凹模上对应的装配基准平面为PB^PB2;基准面4在凸模上对应的装配基准平面为PA7、PA8,在凹模上对应的装配基准平面为PB7、PB8;基准面2在凸模上对应的拟合装配基准平面为PA3、PA4,在凹模上对应的拟合装配基准平面为PB3、PB4;基准面3在凸模上对应的拟合装配基准平面为PA5、PA6,在凹模上对应的拟合装配基准平面为PB5、PB6;[0037]2.2对于第一组装配基准平面PA1、PA2、PA7、PA8、PB1、PB2、PB7、PB8，固定凹模初始局部坐标系LBo,移动凸模初始局部坐标系LAo,在锁模精度Tolci公差范围内进行面贴合约束，得出凸模的第一组局部坐标系LA1，判断锁模情况；[0038]2.2.1将凸模装配基准平面PA1与凹模装配基准平面?81进行面贴合约束，得到凸模局部坐标系LAi;[0039]2.2.2以凸、凹模装配基准平面PA^PB1贴合后的局部坐标系LA^LBo作为初始条件，在锁模精度Tolo公差范围内将凸模装配基准平面PA2与凹模装配基准平面PB2进行面贴合约束，并更新凸模局部坐标系LA1;若凸、凹模装配基准平面PA2、PB2贴合失败，认为模具的基准面超差，退出本次计算，并不再进行后续所有计算，提示虚拟配模失败信息;若凸、凹模基装配基准平面PA2、PB^合成功，则继续进行PA7与PB7、PA8与PB8的面贴合计算；[0040]2.2.3以凸、凹模装配基准平面PA^PBhPA2与PB2贴合后的局部坐标系LAi、LB0作为初始条件，继续贴合PA7与PB7，并更新凸模局部坐标系LA1;若计算失败，则认为虚拟配模失败，并退出后续所有计算;若计算成功，则继续进行PAs与PBs的面贴合计算；[0041]2.2.4以凸、凹模装配基准平面?心与1^1、？42与ro2、PA7与PB7贴合后的局部坐标系LA1、LBo作为初始条件，继续贴合PA8与PB8，并更新凸模局部坐标系LA1;若计算失败，则认为虚拟配模失败，并退出后续所有计算;若计算成功，则记录第一组装配基准平面贴合后的凸模局部坐标系LAi;[0042]2.3采用同样方法进行第二组装配基准平面PA3、PA4、PA5、PA6、PB3、PB4、PB5、PB6的面贴合计算，固定凹模初始局部坐标系LBo,移动凸模初始局部坐标系LAo,在锁模精度Tolo公差范围内进行面贴合约束，若求解成功，则得出凸模的局部坐标系LA2;若求解失败，则认为虚拟配模失败，并退出后续所有计算；[0043]2.4根据两组装配基准平面的面贴合计算结果，拟合凸模的局部坐标系得出锁模后凸模局部坐标系LA，凹模局部坐标系LB=LB0;[0044]3读入分型面测量数据，进行分型面干涉分析，分析凸、凹模分型面配合情况，计算超差点；[0045]3.1参见图5,读入分型面测量数据文件以及分型面精度Τοίτ，进行数据正确性检查；参见图6,记凸模测量点点集·，.凹模测量点点集；记凹模测量点处的探测方向集为；锁模分析后凸模、凹模在装配环境下的局部坐标系分别为LA、LB，装配环境下的世界坐标系为LW;[0046]3.2将凸模上的测量点、凹模上的测量点和探测方向集为'全部转换到装配环境的世界坐标系LW下；[0047]3.2.1根据凸模局部坐标系LA，得到转换矩阵TranA:[0050]3.2.2根据凹模局部坐标系LB，得到转换矩阵TranB、TranVB:[0052]计算[TBjx，TBjy，TBjz，I]T=TranA*[TBjx，TBjy，TBjz，I]T，VBj=TranVB*VBj;[0053]3.3从j=1开始依次计算凸模测量点TAj、凹模测量点TBj在探测方向VBj上的差值量点差值集合直至j=m时，计算结束；[0054]3.4遍历差值，比较与分型面精度为ToIt的大小，判断配模情况:若δ」IΤ〇1τ，表示第j个关键点处配模超差;若3」为正，则表示测量点处有间隙;如果\为负，则表示测量点处有干涉；[0055]4显示配模结果，输出配模报表；[0056]4.1参见图7和图8,根据上一步计算得到的分型面凸、凹模超差点情况，进行树控件和图形化显示，树控件、图形均以颜色区分超差点及非超差点，树控件显示超差值；[0057]4.2参见图9,根据分型面凸、凹模的超差点情况，输出虚拟配模超差图纸及结果报表，图纸显示超差点及编号，报表显示分型面全部测量点的编号、差值量及超差情况，能够据此进行指导修模。[0058]下表给出了本发明配模结果报表输出结果：[0059][0060]本发明使得模具配模过程无需使用以往手工涂红丹的方法，继而减少了模具配模过程中的手工步骤，量化了配模关键点的超差量，提高了一次配模成功率及配模效率。

权利要求：1.一种基于测量的虚拟配模方法，其特征在于，包括以下步骤：1读入并分析模型文件和基准面的测量数据，获得装配环境下的世界坐标系以及凸、凹模初始局部坐标系，将基准面测量数据进行分组，拟合装配基准平面；2将拟合的装配基准平面进行分组，在组内依次将装配基准平面在锁模精度内进行面贴合约束，求解并更新凸模局部坐标系，各组结果拟合得到凸、凹模局部坐标系；3读入凸、凹模分型面测量数据，根据求解的凸、凹模局部坐标系以及装配环境下的世界坐标系，将凸、凹模分型面测量数据和探测方向进行坐标转换，使凸、凹模上的测量点全部转换到装配环境的世界坐标系下，并将凹模上的探测方向集转换到装配环境的世界坐标系下，在分型面精度范围内进行分型面干涉分析，计算差值，得出分型面超差点；4根据分型面超差点，进行树控件和图形化显示，输出虚拟配模结果。2.根据权利要求1所述基于测量的虚拟配模方法，其特征在于:步骤1中将基准面测量数据划分为四组基准测量点子集，将每个基准测量点子集分别拟合为两个装配基准平面。3.根据权利要求2所述基于测量的虚拟配模方法，其特征在于:在每个装配基准平面的分组中，按照对角线将模具的四个基准面分为两组，每个模具的基准面对应两个装配基准平面，根据模具的基准面分组将装配基准平面进行分组。4.根据权利要求1所述基于测量的虚拟配模方法，其特征在于:所述的步骤2首先固定凹模初始局部坐标系，分别计算两组装配基准平面进行面贴合约束后的凸模局部坐标系，并将两个凸模局部坐标系进行拟合，求解出最终的凸、凹模局部坐标系。5.根据权利要求1或4所述基于测量的虚拟配模方法，其特征在于，所述的步骤2在锁模精度内首先将第一组成对的凸、凹模装配基准平面进行面贴合约束，求解并更新凸模局部坐标系，并在每次计算中，均保持已有的约束关系进行求解，如果出现求解失败，则退出虚拟配模过程;采用同样方法进行第二组凸模局部坐标系求解。6.根据权利要求1所述基于测量的虚拟配模方法，其特征在于:所述的步骤3在差值计算中，逐点计算凸模测量点、凹模测量点在探测方向上的差值，并记录差值。7.根据权利要求1所述基于测量的虚拟配模方法，其特征在于:所述的步骤3在分型面超差点判断时，将各点差值依次与分型面精度进行比较，差值绝对值不大于分型面精度时，为非超差点；差值绝对值大于分型面精度时，为超差点；若差值为正，则判定测量点处有间隙;若差值为负，则判定测量点处有干涉。8.根据权利要求1所述基于测量的虚拟配模方法，其特征在于:所述的步骤4虚拟配模结果通过图纸及报表显示，树控件和图形化显示中，在控件和图形窗口中显示超差点与非超差点，并以不同颜色进行区分，在树控件中显示超差值;虚拟配模结果图纸及报表中，图纸显示超差点及编号，报表显示分型面全部测量点的编号、差值量及超差情况。

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