AutoForm ProcessDesigner是一款针对冲压工艺设计、基于CATIA V5工作环境开发的并可以快速构建所有冲压工序类型高品质CAD模面模型的软件解决方案，它综合了金属板材成形的专业知识与CATIA V5的高效设计功能，能够实现企业范围内工艺设计标准化，显著缩短模面CAD模型的构建时间。

AutoForm PorcessDesigner

如今国内汽车市场竞争愈加激烈，使得主机厂在开发新车型时，必须不断提升产品的功能及质量，缩短开发周期，降低开发成本。对模具供应商来说，不仅要将产品制造出来，还要满足越来越高的产品品质要求，缩短模具开发周期，控制开发成本。

车身开发过程中，出于减重或提高碰撞安全性的考虑，越来越多的高敏感性材料如铝合金及高强钢材料已经应用于车身零部件，这就要求设计师在制定工艺方案时，要综合考虑到方案的工艺稳健性及制造稳健性。例如，为了保证制造稳健性，模面设计时高品质的曲面质量必须得到满足。

当前，构建支持NC编程加工的高品质数模主要在CAD系统中进行，CATIA由于其所具有的良好参数相关性及强大的曲面构造功能，已成为主流的汽车设计及模具设计CAD系统之一。对于一个冲压工艺方案来说，由于其工艺补充的特征形态复杂，工程人员在构建这些特征模面时，需要不断地在由点构造线、由线构造面和面面之间过渡等细微处理上耗费大量精力。一旦产品变更或工艺方案调整，工程设计人员又需要花费很长时间来对已构造好的模面进行修改。长期以来，广大工程设计人员都希望有一种工具，能够快速实现工艺意图，不仅能构建出高品质的CAD工艺曲面，还能够方便快捷地进行编辑调整和修改。

瑞士AutoForm工程有限公司的高品质模面辅助设计利器——AutoForm ProcessDesigner能够很好地满足这一需求。这是一款定向针对冲压工艺设计、基于CATIA V5工作环境开发的并可以快速构建所有类型冲压工序高品质CAD模面模型的软件解决方案。它综合了金属板材成形的专业知识与CATIA V5的高效设计功能，能够实现企业范围内工艺设计标准化，显著缩短模面CAD模型的构建时间。

当前，无论是在产品设计阶段还是模具设计阶段，行业内主要是采用AutoForm DieDesigner模面设计功能辅助进行工艺方案的设计，采用AutoForm Incremental求解器进行辅助仿真分析。这种方法可以快速精确地进行工艺方案验证，辅助产品设计优化，制定合理的工艺方案。那么，这种基于AutoForm DieDesigner/Incremental的方法与采用AutoForm PorcessDesigner构建模面的方法有什么区别呢？

采用AutoForm DieDesigner/Incremental方法主要是应用于优化工艺方案，此阶段工作内容主要包括：确定一个工艺方案的工序数及每工序的工作类型；在一套模具上最终生产的产品数量；仿真分析与工艺优化过程紧密结合；材料利用率、工艺稳健性及成形质量需经不断优化；在此过程中，无论是产品数模还是工艺方案都可能经常变更。

用AutoForm PorcessDesigner构建工艺数模是指将已经存在的优化好的工艺方案，在CAD系统中详细地以高质量的曲面造型表达出来，此阶段的主要要求是：精确设计是更主要的技术要求；能符合精确验证及适应回弹补偿要求的高品质曲面质量；此阶段无论是产品数模还是工艺方案都非常稳定。

图8  修边线的自动展开及切边角度的评判

解决方案

AutoForm PorcessDesigner主要针对冲压工艺设计开发的解决方案，因此，其应用思路也与工程设计的思路一致。工程师可以从获得一个产品数模开始，快速方便地在AutoForm PorcessDesigner中进行从产品数据整理到翻边整形镶块模面设计等工作。由于其与CATIA环境的无缝集成，用户在设计过程中可以无障碍地调用CATIA的所有基本设计功能。

1.快速进行产品数据整理

用户可以快速对产品数据中所有非拉延工序成形的曲面（如翻边整形区域）进行定义，为后续工序设计进行数据准备工作（见图1）。同时，也可以对拉延工序的产品数据上存在的孔洞等特征进行快速填充（见图2）。

2.快速建立产品冲压坐标系

用户可以采用AutoForm ProcessDesigner提供的检查工具，对产品的冲压负角及产品深度进行检查，并根据需要进行相应的快速调整，定义出合理的产品冲压坐标系（见图3）。同时，用户还可以根据相应模具结构设计时的结构分布，快速定义出模具中心。

3.快速压料面设计

压料面是否合理直接影响到材料的流动，关系到产品成形的质量，因此，工程师在设计压料面时，往往需要结合工艺补充设计并经多次仿真分析及优化调整后，才能得到一个满意的压料面设计结果。

AutoForm ProcessDesigner考虑到这种工程现实，允许用户在进行压料面设计时，不仅可以根据经验快速设计定义出所需压料面形状，还可以将在前期工作中优化调整后的压料面设为参考形状，快速构建一个高曲面质量的压料面，并保持这个压料面形状尽量贴近参考形状。所有这些构建的压料面，其截面形状都采用参数控制，用户可以采用草图对相应的形状进行编辑，实现精确调整控制（见图4）。

4.快速设计高品质工艺补充面

工艺补充面由于直接和产品边界衔接，并在成形过程中起着调节控制材料均匀流动的作用，其形状特征往往非常复杂。采用传统的CAD建模手段，构建工艺补充非常耗时。

我们采用AutoForm ProcessDesigner构建工艺补充。首先，基于对产品整体的宏观考量，根据需要构建的补充特点，我们将产品整个边界分成几大部分，其从产品边界的延伸曲面部分可以每部分整体延伸或根据需要局部单个面片延伸，且可以快捷定义延伸曲面部分是相切连续还是曲率连续，也可以快捷定义延伸部分关键控制截面与产品边界的角度约束（见图5）。而且这种连续性及曲面控制技术涵盖了工艺补充构建时所有的特征曲面类型（即使是倒角部分）。

我们应用AutoForm ProcessDesigner构建工艺补充，是以优化工程实践经验为基础，并采用多种强大直观高效的3D工具来对曲面形状参数进行编辑控制，可以快速构建出各种复杂的特征曲面，例如过拉延曲面，与冲压方向成一定角度的斜面、支承面、余肉形状面及倒角或桥接面等。为保证面品质量、参数化及可替换性，在构建这些面时，都是基于在AutoForm ProcessDesigner中特有的所谓“引导线”来拉伸生成的，倒角也是通过面面倒角来实现。这样所生成的曲面品质高、可控性强，并实现了用最少的面片来构建复杂特征的目标（见图6）。

5.拉延筋特征的构建

通过拉延筋截面形状的变化，可以对材料不同区域施加不同的阻力，从而实现材料流动的可控，成形质量的可控。在工业界，目前主要采用的拉延筋类型有圆筋、方筋及拉延槛等。在AutoForm ProcessDesigner中，用户可以快捷地根据自己的需要构建出不同类型的拉延筋（见图7）。

6.修边线的展开

用户一旦在AutoForm ProcessDesigner中定义了翻边整形区域，且构建了工艺补充形面或相关支承面后，可以将所需要的修边线快捷展开到相关形面上。用户可以定义材料的料厚及方向，也就是说，这种展开已经考虑到厚度对展开线精度的影响，是沿着中性层展开的。用户可以通过AutoForm ProcessDesigner中提供的辅助工具判断相关线段的切边角度和剪切角度是否合适，并据此对相关工艺或形面做出调整（见图8）。

7.修边冲孔工序设计

AutoForm ProcessDesigner可以非常简单方便地进行修边分序设计，对于修边线分段接刀处的过切处理也可以自动进行。对于侧修边，可以根据相关的辅助工具，快速判断制定出合适的CAM方向。对于形状规则的孔，还可以自动判定出孔径的大小及孔位的中心。

结语

借助于AutoForm ProcessDesigner提供的强大模面设计功能，用户可以快速构建出高品质的工艺模面，得到所有工序所需的工艺数据。由于优化集成了大量的工程实践经验，用户在使用过程中可以将过去在传统CAD建模过程中需要很多步骤组合才能构建出的特征，借助于AutoForm ProcessDesigner，只需一步就可完成，而且操作实现非常简洁。由于其强大的参数驱动性及便捷操作性，用户下次又遇到相似的零件时，只需要进行简单的产品替换及数据刷新等操作，就可以获得一个完整的新工艺数据。

采用AutoForm ProcessDesigner进行辅助工艺数模设计，不仅可以构建出高品质曲面质量的工艺方案，而且可以将用户原来需要几天才能完成的工作内容，缩短到几小时之内就可以完成，大幅降低用户构建工艺数模的劳动强度，提升工作效率，还能够支持用户企业范围内工艺设计的标准化，提高工艺方案发布的可靠性及稳定性。