模具補(bǔ)償
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
模具補(bǔ)償?shù)膶?shí)例教程
模具補(bǔ)償方法是一種用于成型制程中彌補(bǔ)成品收縮時(shí)常用的技術(shù)。 在得知預(yù)期變形值下，使模具比實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)稍大，則產(chǎn)品最終尺寸可以更接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 然而，由于成型工藝之復(fù)雜度的及其對(duì)部件變形的影響，可能難以獲得成型后尺寸變化并確定適當(dāng)?shù)?em>補(bǔ)償值。 Moldex3D可以使用不同格式的STL輸出變形模型，以供進(jìn)一步應(yīng)用。 此外，結(jié)合NX全球變形功能，可以執(zhí)行模具補(bǔ)償法。
以下步驟顯示如何導(dǎo)出變形模型并執(zhí)行模具補(bǔ)償順序。
步驟 1：完成翹曲變形分析后，進(jìn)入結(jié)果分頁，然后單擊翹曲中的變形來進(jìn)行翹曲結(jié)果的輸出。主要會(huì)使用導(dǎo)出變形后模型的功能，可選擇的文件格式包括STL（ASCII），STL（Binary），CATIA RSO格式和NX Global變形格式。
注意：所有輸出檔案是包含變形訊息之表面網(wǎng)格元素?cái)?shù)據(jù)，其相關(guān)的CAD內(nèi)核如下。 為了獲得變形幾何外形，需要進(jìn)一步的轉(zhuǎn)移過程，這也將在本節(jié)中介紹。
?檔案 *.stl 輸出文件格式設(shè)置為STL（ASCII）和STL（Binary）。
?檔案 *.rso 輸出文件格式設(shè)置為CATIA RSO格式。
?檔案 *.csv和 *_Deformed.csv 輸出文件格式設(shè)置NX Global 變形格式。
在步驟1開始前：預(yù)期在XYZ方向上以不同的變形補(bǔ)償率定義翹曲變形縮放。使用結(jié)果中測(cè)量工具上的距離檢查 XYZ 方向的線性收縮率。然后，按照三個(gè)方向的收縮百分比個(gè)別來補(bǔ)償模型。在此模型中，X 方向線性收縮率為 0.389%，Y 方向?yàn)?0.404%，Z 方向?yàn)?0.726%。
步驟 2：對(duì)于使用導(dǎo)出變形后模型的功能，需勾選變形后模型含收縮補(bǔ)償。選擇格式為NX Global變形格式，修改縮放比為"1"。還要在 XYZ 方向輸入個(gè)別的模具補(bǔ)償值，該值是線性收縮百分比的兩倍。
展開 針對(duì)奧迪車型天窗頂蓋沖壓模具，提出在設(shè)計(jì)階段通過對(duì)各工序模具進(jìn)行型面補(bǔ)償來保證零件的質(zhì)量；結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量要求，確定型面補(bǔ)償內(nèi)容為零件型面尺寸的回彈補(bǔ)償和局部表面的凹陷補(bǔ)償；結(jié)合型面補(bǔ)償的流程，采用有限元分析軟件，對(duì)全工序的型面回彈進(jìn)行數(shù)值模擬分析，確定模具型面的補(bǔ)償方案和補(bǔ)償量，最終應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，得到較為理想的結(jié)果。
頂蓋作為車身關(guān)鍵外覆蓋件之一，其沖壓件的質(zhì)量直接影響著后續(xù)的焊接工藝和車身的最終質(zhì)量；奧迪車型由于其自身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及頂蓋與側(cè)圍采用激光焊接工藝，因而對(duì)頂蓋沖壓?jiǎn)渭某叽缇群捅砻尜|(zhì)量有著相對(duì)更高的要求。然而由于鋼板材料本身的特性以及頂蓋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，零件在沖壓成形后會(huì)產(chǎn)生回彈且無法避免；進(jìn)而導(dǎo)致零件尺寸發(fā)生偏差以及表面產(chǎn)生一些無法避免的質(zhì)量缺陷。在模具調(diào)試階段對(duì)這些問題進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，往往需要對(duì)型面進(jìn)行頻繁的燒焊甚至將模具降面，影響模具的制造進(jìn)度，成本也大幅提高。如果在設(shè)計(jì)階段，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求和以往車型的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合數(shù)值模擬分析，對(duì)模具各工序型面進(jìn)行合理的補(bǔ)償，那么不僅可以有效保證零件的質(zhì)量，還可以大幅提高效率，降低模具制造成本。
產(chǎn)品特征及沖壓工藝概述
天窗頂蓋產(chǎn)品如圖1 所示，產(chǎn)品外表面為一張A級(jí)曲面；按照頂蓋在車身上的位置、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要可以分為以下幾個(gè)區(qū)域：前風(fēng)窗區(qū)域A、與側(cè)圍激光焊接區(qū)域B、天窗區(qū)域C 和尾部（近背門處）流水槽區(qū)域D，從各區(qū)域輪廓線法向的截面特征可以看出，產(chǎn)品四周相對(duì)于整車Z 向均為負(fù)角，流水槽區(qū)域形狀較為復(fù)雜，而且深度也相對(duì)較大。
展開 圖6 側(cè)圍外板拉延模具尾燈口凸模型面數(shù)據(jù)狀態(tài)
根據(jù)各個(gè)變形工序的模具型面分析，拉延模具存在模具型面不均的現(xiàn)象，同時(shí)模具底部狀態(tài)影響拉延件的成形穩(wěn)定性。后序整形模具同樣存在模具型面不均的現(xiàn)象，而且壓料失控問題對(duì)整形件表面質(zhì)量存在惡化影響。
⑷工序件暗坑狀態(tài)分析。
為了更好地分析各個(gè)工序?qū)ξ矡艨诎悼訝顟B(tài)的影響，對(duì)整形前的拉延工序件進(jìn)行表面打磨(圖8)，確認(rèn)暗坑雖然輕微但是已經(jīng)存在。
圖 7 側(cè)圍外板整形模具尾燈口凸模型面著色狀態(tài)
圖8 側(cè)圍外板拉延件尾燈口型面打磨狀態(tài)
方案實(shí)施及效果確認(rèn)
總體方案
通過分析，在側(cè)圍外板尾燈口沖壓成形過程中，尾燈口拉延和尾燈口整形工序?qū)θ毕莸漠a(chǎn)生都有較大的影響，因此需要對(duì)尾燈口拉延和尾燈口整形工序進(jìn)行工藝優(yōu)化及模具優(yōu)化。受產(chǎn)品造型和成形工藝的限制，工藝優(yōu)化的空間基本為零，因此只能從模具著手進(jìn)行側(cè)圍外板尾燈口暗坑缺陷的優(yōu)化，具體方案細(xì)節(jié)參見表1。
表1 實(shí)施方案匯總
實(shí)施情況
過A 面補(bǔ)償一般是先進(jìn)行模具正常研磨，消除模具型面存在的不光順的型面接點(diǎn)。然后從拉延開始補(bǔ)償，再進(jìn)行整形模具補(bǔ)償。因此，側(cè)圍外板采用標(biāo)準(zhǔn)順序進(jìn)行過A 面補(bǔ)償，在消除模具型面不光順的點(diǎn)后，先進(jìn)行拉延模具補(bǔ)償，再進(jìn)行整形模具補(bǔ)償。⑴拉延凸模型面補(bǔ)償。
拉延模具凸模過A 面采用氣焊脹形進(jìn)行補(bǔ)償的方法。首先對(duì)凸模型面進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)補(bǔ)償位置、范圍及補(bǔ)償量后，然后進(jìn)行合理的增量補(bǔ)償、修整、研磨及出件確認(rèn)，具體過程如圖9 所示。
圖9 拉延模具過A 面補(bǔ)償及成品件確認(rèn)
根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以確認(rèn)拉延凸模型面對(duì)應(yīng)的尾燈口暗坑最深區(qū)域已經(jīng)完成過A 面補(bǔ)償，接下來對(duì)整形模具型面進(jìn)行修改優(yōu)化暗坑缺陷。
⑵整形凸模型面補(bǔ)償。
展開 Moldex3D 解決方案能從軟件將逆模型導(dǎo)出，以預(yù)測(cè)并解決翹曲，并可讓模具制造者補(bǔ)償模具中不可避免的變形情況。Shape的產(chǎn)品如圖一所示。
圖一 車頂機(jī)匣零件
挑戰(zhàn)
• 減少間隙內(nèi)的翹曲及零件組裝的填隙公差
• 幾何特征的翹曲超過容許范圍
解決方案
因產(chǎn)品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。因此Shape選擇將零件預(yù)先反翹曲一個(gè)比例，以減少整體翹曲。
效益
• 降低機(jī)臺(tái)噸數(shù)
• 避免裝配時(shí)發(fā)生問題
• 減少翹曲
• 改進(jìn)整體產(chǎn)能
案例研究
本案例主要目的是解決車頂機(jī)匣零件的翹曲問題，此產(chǎn)品對(duì)成品尺寸精度有特定要求，有多個(gè)位置需和其他零件進(jìn)行組裝，如圖二組裝圖所示。
圖二 成品組裝圖
首先，在原始設(shè)計(jì)的組別中，Z方向位移處的翹曲結(jié)果，顯示正向翹曲約 8 毫米，負(fù)向翹曲約 14 毫米。總位移處的翹曲則約2.52到15.20毫米，如圖三所示。透過輸出仿真翹曲模型在Rhino中進(jìn)行交叉驗(yàn)證，比較原始 CAD 模型與仿真后產(chǎn)品翹曲模型距離約14.35毫米，如圖四所示。
圖三 原始設(shè)計(jì)總位移
圖四 原始 CAD 模型與仿真之翹曲模型迭圖比較
接下來，根據(jù)Moldex3D的翹曲分析結(jié)果，以反轉(zhuǎn)翹曲方式進(jìn)行模具補(bǔ)償，來進(jìn)行幾何的設(shè)計(jì)變更，修正翹曲問題。流程如下：將Moldex3D變形后模型導(dǎo)出，并于Inceptra軟件中將STL檔案轉(zhuǎn)換為STEP檔案，接著在Inceptra反轉(zhuǎn)翹曲方向并導(dǎo)出模型，如圖五所示。最后再于Moldex3D以相同成型條件進(jìn)行分析。
展開 Moldex3D解決方案能從軟件將逆模型導(dǎo)出，以預(yù)測(cè)并解決翹曲，并可讓模具制造者補(bǔ)償模具中不可避免的變形情況。Shape的產(chǎn)品如圖1所示。
圖1：車頂機(jī)匣零件
面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)
本次案例面臨的主要挑戰(zhàn)分別為「減少間隙內(nèi)的翹曲及零件組裝的填隙公差」及「幾何特征的翹曲超過容許范圍」。
對(duì)于上述提到的挑戰(zhàn)，因產(chǎn)品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。因此Shape選擇將零件預(yù)先反翹曲一個(gè)比例，以減少整體翹曲。帶來的效益如下：
降低機(jī)臺(tái)噸數(shù)；
避免裝配時(shí)發(fā)生問題；
減少翹曲；
改進(jìn)整體產(chǎn)能。
案例研究
本案例主要目的是解決車頂機(jī)匣零件的翹曲問題，此產(chǎn)品對(duì)成品尺寸精度有特定要求，有多個(gè)位置需和其他零件進(jìn)行組裝，如圖2組裝圖所示。
圖2：成品組裝圖
首先，在原始設(shè)計(jì)的組別中，Z方向位移處的翹曲結(jié)果，顯示正向翹曲約8毫米，負(fù)向翹曲約14毫米。總位移處的翹曲則約2.52到15.20毫米，如圖3所示。
圖3：原始設(shè)計(jì)總位移
透過輸出仿真翹曲模型在Rhino中進(jìn)行交叉驗(yàn)證，比較原始CAD模型與仿真后產(chǎn)品翹曲模型距離約14.35毫米，如圖4所示。
圖4：原始CAD模型與仿真之翹曲模型迭圖比較
接下來，根據(jù)Moldex3D的翹曲分析結(jié)果，以反轉(zhuǎn)翹曲方式進(jìn)行模具補(bǔ)償，來進(jìn)行幾何的設(shè)計(jì)變更，修正翹曲問題。流程如下：將Moldex3D變形后模型導(dǎo)出，并于Inceptra軟件中將STL檔案轉(zhuǎn)換為STEP檔案，接著在Inceptra反轉(zhuǎn)翹曲方向并導(dǎo)出模型，如圖5所示。最后再于Moldex3D以相同成型條件進(jìn)行分析。
展開 
模具補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
模具補(bǔ)償?shù)淖钚聝?nèi)容
本次研討會(huì)將重點(diǎn)解析Ansys Optics軟件與Moldex3D協(xié)同仿真技術(shù)，把制造工藝、模具補(bǔ)償融入產(chǎn)品前端設(shè)計(jì)，幫助企業(yè)摒棄傳統(tǒng)“經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)”模式，實(shí)現(xiàn)“科學(xué)量產(chǎn)”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，直擊量產(chǎn)痛點(diǎn)，有效縮短上市周期、提升良率，強(qiáng)化企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
塑料連接器產(chǎn)品翹曲常見原因分析及改善方案3個(gè)月前
這種方法是在模具上采取反補(bǔ)償法，例如外張0.15mm來抵消預(yù)期的翹曲變形。另一種有效的方案是在塑料中加入金屬片來糾正翹曲，這種方法主要適用于面積較大且易發(fā)生變形的零件。
通過對(duì)比有無鐵片的情況，結(jié)果顯示增加鐵片后翹曲從0.14mm改善到0.08mm，證明了這種方法的有效性。
從航空航天到風(fēng)電葉片，且看RTM工藝全流程仿真4個(gè)月前
結(jié)合有限元方法，仿真可預(yù)測(cè)制件的翹曲、尺寸偏差，指導(dǎo)模具型面的補(bǔ)償設(shè)計(jì)，保證制 品精度。
對(duì)于高精度零件，甚至需要根據(jù)TMA提供的各向異性膨脹數(shù)據(jù)，在不同方向上采用不同的模具收縮補(bǔ)償因子。在工藝端，保壓壓力和保壓時(shí)間是控制收縮的最主要手段，其本質(zhì)是通過持續(xù)的壓力傳遞，抵消因冷卻和相變帶來的體積收縮。模具溫度則通過影響結(jié)晶度和分子鏈松弛程度，間接控制著收縮的大小和均勻性。
2.CAE Model Compensation Setting：
此表示模具收縮補(bǔ)償設(shè)定，讓使用者輸入數(shù)值來決定模具的放大倍率，用以補(bǔ)償成型過程中造成的體積收縮，進(jìn)而使最終成品尺寸更貼近原始的設(shè)計(jì)。單位為： 千分率 ( ‰ )。
注意： 一般輸入的數(shù)值為正數(shù)。
Moldex3D 2024強(qiáng)化大型部件的仿真精準(zhǔn)度與速度，協(xié)助用戶在設(shè)計(jì)諸如保險(xiǎn)桿等產(chǎn)品時(shí)能更有效率的獲取最佳生產(chǎn)參數(shù)，提高質(zhì)量并加快產(chǎn)量，更新增Dual Nakamura模型，讓翹曲的模擬能更符合現(xiàn)實(shí)狀況，還能將翹曲變形結(jié)果導(dǎo)出為STEP模型，讓用戶可以考慮翹曲的程度來判斷需要對(duì)模具進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，有效排除產(chǎn)品變型的影響。
2.CAE Model Compensation Setting：
此表示模具收縮補(bǔ)償設(shè)定，讓使用者輸入數(shù)值來決定模具的放大倍率，用以補(bǔ)償成型過程中造成的體積收縮，進(jìn)而使最終成品尺寸更貼近原始的設(shè)計(jì)。單位為： 千分率 ( ‰ )。
注意： 一般輸入的數(shù)值為正數(shù)。
Moldex3D解決方案能從軟件將逆模型導(dǎo)出，以預(yù)測(cè)并解決翹曲，并可讓模具制造者補(bǔ)償模具中不可避免的變形情況。Shape的產(chǎn)品如圖1所示。
圖1：車頂機(jī)匣零件
面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)
本次案例面臨的主要挑戰(zhàn)分別為「減少間隙內(nèi)的翹曲及零件組裝的填隙公差」及「幾何特征的翹曲超過容許范圍」。
對(duì)于上述提到的挑戰(zhàn)，因產(chǎn)品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。
模具補(bǔ)償方法是一種用于成型制程中彌補(bǔ)成品收縮時(shí)常用的技術(shù)。 在得知預(yù)期變形值下，使模具比實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)稍大，則產(chǎn)品最終尺寸可以更接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 然而，由于成型工藝之復(fù)雜度的及其對(duì)部件變形的影響，可能難以獲得成型后尺寸變化并確定適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償值。 Moldex3D可以使用不同格式的STL輸出變形模型，以供進(jìn)一步應(yīng)用。 此外，結(jié)合NX全球變形功能，可以執(zhí)行模具補(bǔ)償法。
Moldex3D 解決方案能從軟件將逆模型導(dǎo)出，以預(yù)測(cè)并解決翹曲，并可讓模具制造者補(bǔ)償模具中不可避免的變形情況。Shape的產(chǎn)品如圖一所示。
圖一 車頂機(jī)匣零件
挑戰(zhàn)
• 減少間隙內(nèi)的翹曲及零件組裝的填隙公差
• 幾何特征的翹曲超過容許范圍
解決方案
因產(chǎn)品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。
