DE19649189A1

DE19649189A1 - Computer-aided design system for machining deep drawn part

Info

Publication number: DE19649189A1
Application number: DE19649189A
Authority: DE
Inventors: Hans Kegel; Karl-Heinz Hochmuth
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 1998-05-28

Abstract

In a computer-aided design (CAD) system for cutting moulded sheet parts, in which the deep drawn part (1) is represented three-dimensionally on a screen, the individual cut faces (3a-e) of the part (1) are graphically displayed as separate face sections and are represented sequentially in different positions during each individual cutting sequence for reproduction of the cutting sequences.

Description

Die Erfindung betrifft eine CAD-Einrichtung für das Beschneiden von Blech formteilen, wobei das in einem Tiefziehvorgang gefertigte Blechformteil in einer auf einen Bildschirm projizierten dreidimensionalen Darstellung vor liegt. Lediglich beispielshalber wird zum technischen Umfeld auf die DE 40 14 594 A1 verwiesen.The invention relates to a CAD device for trimming sheet metal molded parts, the sheet metal part manufactured in a deep-drawing process in a three-dimensional representation projected onto a screen lies. For technical reasons only, the technical environment is based on the DE 40 14 594 A1 referenced.

Computerunterstütztes Konstruieren (CAD) sowie computerunterstütztes Fertigen (CAM) von Maschinenbauteilen setzt sich immer mehr durch. Auch Blechformteile, die beispielsweise im Automobilbau benötigt werden, liegen in Form eines CAD-Modelles vor, d. h. die Oberflächendaten und die Ab messungen und somit die gesamte Gestalt des Blechformteiles sind in einem geeigneten Rechnersystem abgelegt, wobei dieses Blechformteil räumlich dreidimensional auf einem Bildschirm dargestellt werden kann. Derartige Blechformteile werden durch Tiefziehen hergestellt, wobei auch bereits Pro gramme zur Optimierung des Tiefziehprozesses existieren. Anschließend an den Tiefziehvorgang ist es zumeist erforderlich, einzelne Flächenabschnitte des tiefgezogenen Blechformteiles abzuschneiden. Sog. einzelne Beschnitt flächen des zunächst nur tiefgezogenen Blechformteiles werden dabei abge trennt bzw. ausgeschnitten. Der entsprechende Bearbeitungsplan hierfür wird bislang in zweidimensionaler Darstellung erstellt. Das eigentlich bereits in dreidimensionaler Darstellung vorhandene noch unbeschnittene Blech formteil wird hierzu wie üblich in mehreren Ansichten und Schnitten zweidi mensional dargestellt, wobei dann in dieser zweidimensionalen Darstellung die sog. Beschnittfolgen, im Rahmen derer einzelne Flächenabschnitte bzw. Beschnittflächen vom zunächst nur tiefgezogenen Blechformteil abgetrennt werden, dargestellt werden.Computer aided design (CAD) and computer aided Manufacturing (CAM) of machine components is becoming more and more popular. Also Shaped sheet metal parts that are required, for example, in the automotive industry in the form of a CAD model, d. H. the surface data and the Ab measurements and thus the overall shape of the sheet metal part are in one stored suitable computer system, this sheet metal part spatially can be displayed three-dimensionally on a screen. Such Sheet metal parts are manufactured by deep drawing, with Pro There are programs to optimize the deep-drawing process. Subsequent to The deep-drawing process usually requires individual surface sections cut the deep-drawn sheet metal part. So-called. single bleed surfaces of the initially only deep-drawn sheet metal part are abge separates or cut out. The corresponding machining plan for this has so far been created in two dimensions. That actually already existing three-dimensional representation of untrimmed sheet As usual, the molded part is divided into two views and sections represented dimensionally, then in this two-dimensional representation the so-called trimming sequences, in the context of which individual surface sections or Trim areas separated from the initially only deep-drawn sheet metal part will be represented.

Diese bisherige Vorgehensweise, die Beschnittfolgen in einem sog. Metho denplan zweidimensional darzustellen, hat sich zwar grundsätzlich bewährt, ist jedoch heute in Zeiten des deutlich verstärkten CAD-Einsatzes nicht mehr zeitgemäß, da der Fachmann in einer Vielzahl von Anwendungsfällen bereits mit dreidimensionalen Darstellungen arbeitet, so daß bei Anwendungsfällen mit zweidimensionaler Darstellung zusätzlicher Aufwand nötig ist. Ferner ist es mit der zweidimensionalen Darstellung des sog. Methodenplanes für die Beschnittfolgen eines Blechformteiles oftmals nicht möglich, festzustellen, ob die einzelnen Beschnittflächen nach dem Abtrennen - wie dem Fachmann bekannt werden zumeist mehrere Beschnittflächen gemeinsam abgetrennt - miteinander kollidieren, was im Hinblick auf eine reibungslose Materialabfuhr unerwünscht wäre.This previous procedure, the trimming sequences in a so-called metho Representing the plan in two dimensions has generally proven itself, is however no longer today in times of significantly increased use of CAD up-to-date, since the specialist is already in a variety of applications works with three-dimensional representations, so that in use cases additional effort is required with a two-dimensional representation. Further is it with the two-dimensional representation of the so-called method plan for the Trimming sequences of a sheet metal part are often not possible to determine whether the individual trimmed areas after separation - like the specialist it is known that several trimmed areas are usually cut off together - collide with each other, with a view to smooth material removal would be undesirable.

Demgegenüber verbesserte Möglichkeiten für einen Methodenplan für das Beschneiden von zunächst nur tiefgezogenen Blechformteilen aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.In contrast, improved possibilities for a method plan for the Showing trimming of initially only deep-drawn sheet metal parts, is the object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Beschnittflächen des Blechformteiles als separate Flächenabschnitte gra phisch hervorgehoben sind und zur Wiedergabe der Beschnittfolgen wäh rend jeder einzelnen Schnittfolge sequentiell in verschiedenen Positionen dargestellt werden. Dabei kann für jede Schnittfolge die Schnittrichtung wählbar und ferner zumindest die Schneide des Schnittwerkzeuges und somit der Schnittmesserwinkel darstellbar sein.The solution to this problem is characterized in that the individual Trim areas of the sheet metal part as separate surface sections gra are highlighted and selected to display the trimming sequences each sequence of cuts sequentially in different positions being represented. The cutting direction can be used for each cutting sequence selectable and also at least the cutting edge of the cutting tool and thus the cutting knife angle can be represented.

Ein besonderer Vorteil einer erfindungsgemäßen CAD-Einrichtung liegt dar in, daß in einer dreidimensionale Darstellung der Beschnittfolgen, d. h. des Methodenplanes werkzeugspezifische Probleme fachlich leichter und exakter zu erkennen und zu lösen sind. Desweiteren wird die Kommunikation mit weniger CAD-kundigen Fachleuten durch eine dreidimensionale, bspw. schattierte Darstellungsmöglichkeit bedeutend erleichtert.A particular advantage of a CAD device according to the invention is in that in a three-dimensional representation of the trimming sequences, i.e. H. of Method plan tool-specific problems technically easier and more precise can be recognized and solved. Furthermore, the communication with less CAD-knowledgeable experts through a three-dimensional, e.g. shaded display option significantly easier.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs beispieles, wobei in der beigefügten Figurenfolge (Fig. 1 bis 5) unterschiedli che Stufen eines Methodenplanes für das Beschneiden eines Blechformtei les in einer erfindungsgemäßen CAD-Einrichtung dargestellt sind. Dabei läßt sich die Konstruktion für den Betrachter mit modernen Visualisierungstechni ken, wie Großbildwänden oder "Virtuell Reality" wirklichkeitsnah dreidimen sional darstellen.The invention is explained in more detail with reference to a preferred embodiment, wherein in the accompanying sequence of figures ( FIGS. 1 to 5) different stages of a method plan for trimming a sheet metal part are shown in a CAD device according to the invention. The construction for the viewer can be displayed in three dimensions using modern visualization techniques such as large picture walls or "virtual reality".

Fig. 1 zeigt in einer auf einen Bildschirm projizierten dreidimensionalen Dar stellung ein Blechformteil 1, welches durch Tiefziehen einer Blechplatine hergestellt wurde, und welches anschließend an den Tiefziehvorgang be schnitten werden soll. Nach den mehreren Beschnittfolgen sollen nurmehr die in Fig. 1 nicht schraffierten Flächenabschnitte 2a, 2b des Blechformteils 1 übrig bleiben, während die restlichen Flächenabschnitte 3a, 3b, 3c, 3d und 3e im Rahmen mehrerer Beschnittfolgen vom Blechformteil 1 abgetrennt (abgeschnitten) werden sollen. Wie Fig. 1 zeigt sind dabei die einzelnen Be schnittflächen, welche als Flächenabschnitte 3a bis 3e dargestellt sind, gra phisch hervorgehoben und zwar hier durch unterschiedliche Schraffuren, wobei jedoch auch eine Darstellung in unterschiedlichen Farben möglich ist. Ein CAD-System, welches eine derartige dreidimensionale Darstellung un terschiedlicher Flächenabschnitte eines Blechformteiles 1 ermöglicht, ist im übrigen unter dem Markennamen CATIA bekannt. Fig. 1 shows in a projected onto a screen three-dimensional Dar position a sheet metal part 1 , which was produced by deep drawing a sheet metal plate, and which is to be cut subsequently to the deep drawing process. After the several trimming sequences, only the surface sections 2 a, 2 b of the sheet metal molded part 1 that are not hatched in FIG. 1 are left, while the remaining surface sections 3 a, 3 b, 3 c, 3 d and 3 e are part of a plurality of trimming sequences of the metal sheet molded part 1 should be cut off. As shown in FIG. 1, the individual loading surfaces, which are shown as surface sections 3 a to 3 e, are emphasized graphically, here by different hatching, but a representation in different colors is also possible. A CAD system, which enables such a three-dimensional representation of different surface sections of a sheet metal part 1 , is otherwise known under the brand name CATIA.

Fig. 2 zeigt eine Schnittfolge im Einzelnen. Schraffiert sind hierbei nur die in dieser ersten Schnittoperation zu entfernenden Beschnittflächen 3c und 3e dargestellt. Dabei werden die Beschnittflächen 3c gemäß Pfeilrichtung 4 senkrecht zu einer ebenen Bezugsoberfläche des Blechformteiles 1 "nach unten" ausgeschnitten, während die Beschnittflächen 3e (es handelt sich um ein symmetrisches Bauteil 1 und auf der Rückseite befindet sich eine weitere hier nicht sichtbare Beschnittfläche 3e) als sog. seitlicher Abfall gemäß Pfeil richtung 5 "nach seitlich unten" mit einem Schieber abgetrennt werden. Werden nun diese Schnitte, mit denen die Beschnittflächen 3c und 3e ent fernt werden, graphisch dargestellt, so ist am Bildschirm nachvollziehbar, wie diese Beschnittflächen 3c und 3e schrittweise entfernt werden, und zwar nach unten bzw. nach seitlich unten hin, d. h. entsprechend den Pfeilrichtun gen 4 bzw. 5. Die Darstellung am Bildschirm erfolgt dabei sequentiell, wobei die einzelnen Beschnittflächen 3c, 3e ausgehend von der Position in Fig. 2 schrittweise beispielsweise in Abständen von 1 mm gemäß Pfeilrichtung 4 bzw. 5 weiterbewegt dargestellt werden. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. 3, wo bei die Beschnittflächen 3c, 3e bereits aus dem Blechformteil 1 ausgeschnit ten und um ein gewisses Stück gemäß den Pfeilrichtungen weiterbewegt sind. Fig. 2 shows a sequence of sections in detail. Only the trimmed surfaces 3 c and 3 e to be removed in this first cutting operation are shown hatched. The trimming surfaces 3 c are cut out "downwards" perpendicular to a flat reference surface of the sheet metal part 1 according to the direction of the arrow 4 , while the trimming surfaces 3 e (it is a symmetrical component 1 and there is a further trimming surface 3 not visible here on the back e) as so-called. Lateral waste according to arrow direction 5 "to the side below" are separated with a slide. If these cuts, with which the cropping areas 3 c and 3 e are removed, are graphically represented, it can be seen on the screen how these cropping areas 3 c and 3 e are gradually removed, downwards or sideways downwards, ie in accordance with the arrow directions 4 and 5 . The display on the screen is carried out sequentially, the individual trimming areas 3 c, 3 e starting from the position in FIG. 2 being displayed step by step, for example at intervals of 1 mm in the direction of the arrows 4 and 5 . An example of this is shown in FIG. 3, where the trimming surfaces 3 c, 3 e have already been cut out of the sheet metal part 1 and have been moved a certain distance in the direction of the arrows.

Eine weitere Schnittfolge ist in den Fig. 4, 5 dargestellt, wobei hier bereits die Beschnittflächen 3a, 3b, 3c und 3e entfernt und lediglich die Beschnittflächen 3d noch vorhanden sind. Bei der Darstellung gemäß Fig. 4 sind diese Be schnittflächen 3d noch nicht ausgeschnitten, d. h. sie befinden sich noch im Blechformteil 1, bei der Darstellung nach Fig. 5 sind diese Beschnittflächen 3d ausgeschnitten und bereits um eine definierte Wegstrecke gemäß Pfeil richtung 4 weiterbewegt. Auch hier zeigt Fig. 5 selbstverständlich nur einen einzigen Darstellungsschritt, der in der erfindungsgemäßen CAD-Einrichtung durchgeführt wird. Tatsächlich ist auf dem Bildschirm durch die sequentielle Wiedergabe der verschiedenen Positionen der aktuell ausgeschnittenen Be schnittflächen 3d erkennbar, wie diese Schnittflächen 3d (rechnerbedingt in Einzelschritten beispielsweise in Abständen von 1 mm) weiterbewegt wer den, wenn sie aus dem Blechformteil 1 ausgeschnitten werden.A further sequence of cuts is shown in FIGS. 4, 5, with the cutting surfaces 3 a, 3 b, 3 c and 3 e already being removed and only the cutting surfaces 3 d still being present. In the illustration according to FIG. 4, this loading are cut surfaces 3 d is not cut, they ie are still in the sheet metal part 1, in the illustration of FIG. 5, this Beschnittflächen are cut d 3, and already at a defined distance in accordance with the direction of arrow 4 is moved further . Here, too, of course, FIG. 5 shows only a single display step that is carried out in the CAD device according to the invention. In fact, on the screen by the sequential playback of the different positions of the current cut-Be-sectional areas 3 d apparent how these sectional areas 3 d (computer-conditioned in single steps, for example, at intervals of 1 mm) is further moved who, when they are cut out from the sheet metal part 1 the.

Wie allein durch diese wenigen Figuren schon klar erkennbar ist, kann mit diesem sog. dreidimensionalen Methodenplan verfolgt werden, wie und in welche Richtung sich die auszuschneidenden Beschnittflächen bewegen. Insbesondere kann somit festgestellt werden, ob die ausgeschnittenen Be schnittflächen auf ihrem Weg miteinander oder mit den noch vorhandenen, noch nicht ausgeschnittenen Flächenabschnitten, beispielsweise den Flä chenabschnitten 2a, 2b kollidieren. Auch kann festgestellt werden, ob Kolli sionen mit dem Schnittwerkzeug im Hinblick auf die Werkzeuggeometrie zu befürchten sind, wobei es jedoch erforderlich ist, abweichend von der hier gezeigten Ausführungsform auch zumindest eine Schneide des Schnittwerk zeuges in der dreidimensionalen Darstellung zu zeigen. Dann können auch die Werkzeuggeometrien, die Werkzeugauslegung, die Schnittverhältnisse, die Schnittmesserkonturen und -winkel, d. h. die Schnittgeometrie exakt de finiert und beurteilt werden.As can be clearly seen from these few figures alone, this so-called three-dimensional method plan can be used to track how and in which direction the trimmed surfaces move. In particular, it can thus be determined whether the cut-out cut surfaces collide with one another on their way or with the still existing, not yet cut-out surface sections, for example the surface sections 2 a, 2 b. It can also be determined whether collisions with the cutting tool are to be feared with regard to the tool geometry, although it is necessary, in deviation from the embodiment shown here, to show at least one cutting edge of the cutting tool in the three-dimensional representation. Then the tool geometries, the tool design, the cutting conditions, the cutting knife contours and angles, ie the cutting geometry, can be precisely defined and assessed.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn im entsprechenden Programm der CAD- Einrichtung die Bestimmung der Schnittrichtung möglich ist. Der Fachmann als Methodenplan-Konstrukteur kann somit für jede Schnittfolge die Schnit trichtung frei wählen und anhand des am Bildschirm dargestellten Schnittablaufes und insbesondere anhand der Bewegung der dann ausge schnittenen Beschnittflächen feststellen, welche Schnittrichtung die jeweils günstigste ist. Daneben sind selbstverständlich eine Vielzahl weiterer Ab wandlungen und Weiterbildungen möglich, ohne den Inhalt der Patentan sprüche zu verlassen. Stets erhält man eine CAD-Einrichtung, in der der komplette Fertigungsprozeß dreidimensional mathematisch ohne weitere zusätzliche Konstruktionsleistungen im Bildschirm virtuell beschrieben ist.It is particularly advantageous if the CAD The determination of the cutting direction is possible. The expert As a method plan designer, the cut can be made for each cutting sequence Select the direction freely and use the one shown on the screen Cutting sequence and in particular based on the movement of the then cut trimmed surfaces determine which cutting direction each is cheapest. In addition, there are of course a variety of other Ab Changes and training possible without the content of the patent to leave sayings. You always get a CAD facility in which the complete manufacturing process three-dimensionally mathematically without further additional design services are virtually described on the screen.

Claims

1. CAD device for trimming sheet metal parts, the sheet metal part ( 1 ) produced in a deep-drawing process being present in a three-dimensional representation projected onto a screen, characterized in that the individual cutting surfaces ( 3 a- 3 e) of the sheet metal part ( 1 ) are graphically highlighted as separate surface sections and are displayed sequentially in different positions for the reproduction of the trimming sequences during each individual cutting sequence.

2. CAD device according to claim 1, characterized in that the cutting direction for each cutting sequence and / or the cutting angle can be selected.

3. CAD device according to claim 1 or 2, characterized in that at least the cutting edge / cut geometry of the cutting tool is shown.