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一種設(shè)計油箱的新的建模流程既可以提供更大的設(shè)計精度，同時又能夠節(jié)約汽車供應(yīng)商高達40%的產(chǎn)品開發(fā)時間。 

VITEC為汽車制造商生產(chǎn)塑膠的燃油儲存和輸送系統(tǒng)，客戶包括通用汽車公司、戴姆勒克萊斯勒公司和哈利-戴維森公司。像大多數(shù)供應(yīng)商一樣， VITEC使用容積和基準(zhǔn)線(volume and grade-line)研究，在生產(chǎn)之前來評估有關(guān)設(shè)計的可制造性以及相關(guān)設(shè)計的功能性表現(xiàn)。 

本研究需要知道發(fā)生形變后的厚度的信息，而這一信息在零件沒有被制作完成之前，是無法獲得的。在過去， VITEC假設(shè)油箱的各處厚度都是均一的，然后取平均厚度進行模擬。但這種估算存在著產(chǎn)生錯誤的可能，進而增加生產(chǎn)時間或者重新加工的成

三維對比分析是利用Geomagic Qualify軟件完成的，主要是計算出發(fā)生在的吹塑過程中的油箱壁的正向和逆向形變

模擬吹塑

VITEC的新工藝通過將那些從CAD數(shù)據(jù)獲得的模擬效果與通過掃描實物零件所獲得的模型進行比較，從而確保準(zhǔn)確的厚度測量。這一流程從模擬用來生產(chǎn)油箱的吹塑成型工藝開始。

吹塑模塑通過加熱一個塑料管(稱為坯)來實現(xiàn)，加熱到熔化狀態(tài)以后通過一個模具將其壓制成型。模具型芯(die's core)的同步移動將決定著型坯的厚度值。

VITEC的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理，卡里姆阿梅拉爾(Karim Amellal)博士說，"型坯的膨脹壓迫塑料使其在模具的空腔壁內(nèi)(壓縮成型)就形成了最終的形狀"。一旦冷卻，制造出的產(chǎn)品的厚度(可變的)，就可以在不同點進行測量。

把二進制STL文件輸入到blowview軟件，他們被轉(zhuǎn)換成與PATRAN文件，讓后可以被BlowSim分析求解儀利用。如上所述，blowsim模擬兩個燃料箱產(chǎn)品的吹塑成型的過程

VITEC的新方法模擬了整個吹塑成型過程，自動計算出厚度，并將CAD模型與實際制造的零件進行協(xié)調(diào)匹配。

阿梅拉爾說，“由于引入了吹塑模擬技術(shù)，其中一項功能是在制造之前，能夠預(yù)見到加工和設(shè)計的任何問題，并能預(yù)測油箱壁厚度的變化幅度”。

在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)更準(zhǔn)確的設(shè)計

VITEC的流程首先要求客戶提供燃料箱在車內(nèi)所在位置的外圍分界線。這一分界線將確定油箱的形狀。 VITEC將相關(guān)的分邊界的數(shù)據(jù)錄入到Unigraphics或者關(guān)于油箱外殼的CATIA CAD文件中。

部分文件從CAD系統(tǒng)中作為立體成型stereolithography(STL)文件被輸出。一部份文件被輸入到MSC.Software的PATRAN軟件，該軟件會生成一個關(guān)于燃料箱外表面的有限元網(wǎng)格。其他的文件被輸入到BlowView仿真軟件，在那里相關(guān)的文件被轉(zhuǎn)化為PATRAN文件，并且被BlowSim分析求解儀利用來計算膨脹型坯的厚度值。然后將該型坯厚度結(jié)果映射(繪制)到網(wǎng)格化的燃料箱外表面。

通過BlowSi可以得到所設(shè)計的油箱的擠壓吹塑的預(yù)測結(jié)果，然后由PATRAN加工處理。其內(nèi)部固體(純色)將通過PATRAN在扣除外表面厚度值影響后產(chǎn)生。

阿梅拉爾說，“吹塑成型模擬分析提供了最佳的工藝條件，從而實現(xiàn)均一的箱體厚度分布，結(jié)果是通過在產(chǎn)品開發(fā)的初始階段對整個工藝和設(shè)計問題的評估，來節(jié)省加工和材料成本，并且最大限度地減少迭代次數(shù)”。

把PATRAN ST關(guān)于內(nèi)表面以及外表面文件輸入到Geomagic Studio軟件，這可以使得制造商大規(guī)模的生產(chǎn)定制的設(shè)備，實現(xiàn)面向訂單的生產(chǎn)，并能夠自動實現(xiàn)零部件和模具的再創(chuàng)造。

連接實體和數(shù)字的橋梁

VITEC使用了一套光學(xué)掃描系統(tǒng)，在生產(chǎn)車間對燃料箱外殼外部表面進行掃描，并將相關(guān)的信息數(shù)字化。并將從掃描儀所獲得的點云狀(point-cloud)的數(shù)據(jù)輸入到Geomagic Studio軟件，進行表面加工和建模處理。Geomagic Studio軟件將會自動進行表面修復(fù)和孔隙填充，并最后生成一個閉合的多邊形。

對生產(chǎn)車間內(nèi)外油箱外殼樣品的外表面進行掃描，并將由此產(chǎn)生的模型輸入到Geomagic Studio軟件做表面加工和建模處理

然后將外殼樣品切去一半，并對其內(nèi)側(cè)表面進行掃描。對于外殼二等分部分的外表面也進行掃描，以獲得基準(zhǔn)面的參考。經(jīng)過掃描，把兩個半塊油箱殼體(一分為二的兩半)的點云狀(point-cloud)的數(shù)據(jù)輸入到Geomagic Studio軟件中。該軟件會使用最佳的校準(zhǔn)工具把兩個半塊油箱自動整合到一起。

Geomagic Studio軟件，使得VITEC可以把由BlowSim軟件生成的Patran模型和通過掃描油箱實物而獲得的模型做一個三維對比。這使得VITEC可以驗證通過BlowSim預(yù)測的理論壁厚是否準(zhǔn)確。

翹曲的影響也可以通過Geomagic Studio軟件進行建模。當(dāng)剪切油箱殼體的時候，由于在吹塑過程中的冷卻階段殘余應(yīng)力的凝結(jié)，塑膠壁會發(fā)生翹曲。 Geomagic Studio軟件能進行三維比對，從而計算出由于翹曲而引起的壁厚的正向和負向形變。

通過的圖形比較進行審定

Geomagic Studio軟件除了可以直觀的比較厚度和有關(guān)的翹曲影響以外， VITEC可以把實物測量的結(jié)果與模擬模型進行比較。這項工作是由VITEC的質(zhì)量保證小組使用Geomagic Qualify電腦輔助檢測軟件來完成的。 Geomagic Qualify軟件會自動把通過實物測量而獲得的橫截面數(shù)據(jù)和BlowSim模型進行排列并且比對。

Geomagic Qualify軟件，是用來獲取實際和理論模型的測量值的。同時該軟件會給出預(yù)測的厚度和實際厚度之間的精確幅度(誤差)

阿梅拉爾說，"這一驗證過程主要是為了核實模擬的準(zhǔn)確性，從而使我們對未來的預(yù)測虛擬部件更有信心"。

電腦輔助檢查取代了利用超聲技術(shù)測量壁厚變化幅度的過程。該技術(shù)需要一個網(wǎng)格布置在被測油箱的表面，讓后通過網(wǎng)格的測量單元來測量對應(yīng)的厚度值。同時也要使用坐標(biāo)測量機(CMM)來測量并且核實燃料箱的尺寸的統(tǒng)一性。

阿梅拉爾說，掃描設(shè)備和Geomagic Qualify軟件的結(jié)合，對比超聲技術(shù)而言，提供了更快的速度和更高的準(zhǔn)確性，，同時它還有可能取代CMM機。

阿梅拉爾還說，“我們認為我們可以利用光學(xué)掃描和Geomagic Qualify軟件從而可以節(jié)省用于潛在的質(zhì)量檢測的時間至少達到20至30%”。

找出問題，然后生產(chǎn)

在確認質(zhì)量沒有問題以后，該模型將被送回到VITEC的產(chǎn)品研發(fā)團隊，在這里他們使用Geomagic Qualify軟件對實物掃描的數(shù)據(jù)和BlowSim模型作最后的三維對比。如設(shè)計需要修改的話，Geomagic Studio軟件輸出的STEP文件會返回到CAD系統(tǒng)。

該流程不僅為VITEC提供了有關(guān)厚度變化的信息，以進行精確的容積和基準(zhǔn)線(volume and grade-line)研究，而且提供了汽車碰撞模擬系統(tǒng)的現(xiàn)實模型。

為了使環(huán)路閉合，兼顧CAD系統(tǒng)與客戶，把PATRAN和Geomagic Studio/Qualify軟件包與BlowSim模擬軟件包配合使用，以提供一個可用的實體用于處理數(shù)量和基準(zhǔn)線(volume and grade-line)研究，并進行碰撞模擬分析

阿梅拉爾說，“客戶不必再等待通過實物測試來評估分析某一個燃料箱是否適合某一汽車的環(huán)境。這是VITEC為什么會使用這些計算機模擬技術(shù)的最主要的原因。我們可以在投入實際生產(chǎn)之前，預(yù)測有關(guān)制造、結(jié)構(gòu)或加油的問題。節(jié)省了成本，而且客戶可以從中受益”。

為了確認油箱模擬的精確度，VITEC進行了兩項研究。第一，容積比較，把通過模擬程序而得出的理論容積，與兩個不同的燃氣油箱的實際容積進行比較。結(jié)果表明，對于小型車的燃氣油箱，模擬的精度水平達到99.5% ，而對于卡車的燃氣油箱其精度達到97.7%。

同樣地，研究在油箱加油過程中的加油高度與加油體積的比較，表明了理論填充曲線與在實驗室得到的測試曲線是非常吻合的。

阿梅拉爾說，“這表明VITEC所使用的電腦輔助分析手段可以減少成本同時節(jié)約由于實物測量而消耗的大量的時間，初步估計表明，不僅能節(jié)約節(jié)省大量成本，還能節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)時間達到40%”。

自動化工具與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置

最終，VITEC希望開發(fā)出一套自動模擬工具，可以解決客戶提出的所有關(guān)于燃料箱的可制造性，結(jié)構(gòu)的完整性和加油時的性能方面的各種需求。依靠商用軟件包- BlowView, Patran, Geomagic Studio 和Geomagic Qualify –因為內(nèi)部模擬能力只是解決有關(guān)問題的第一步。

阿梅拉爾說：“VITEC計劃開發(fā)一種方法能夠自動把數(shù)據(jù)從一個軟件包傳送到另一個軟件包，并建立了一個能夠連接所有的內(nèi)部模擬功能的接口， 這樣做的結(jié)果將是一個完全自動化的模擬工具(FAST)，使用這個工具， CAD設(shè)計工程師們可以只需在產(chǎn)品開發(fā)階段花費短短幾天的時間。這VITEC的未來理想”

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