[發(fā)明專利]基于有限元模具型面回彈補償?shù)谋诎迦渥儠r效成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210466297.1
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102930115A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾元松;黃遐;王明濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

1.基于有限元模具型面回彈補償?shù)谋诎迦渥儠r效成形方法，其特征是，

（1）基于ABAQUS有限元軟件對蠕變時效成形過程進行有限元計算

a)在CATIA中提取目標零件外蒙皮表面作為目標成形零件S，模具T_i（i=0、1、2、…）（當初始計算時T₀=S），展開后的平板零件為P，并保存為*.iges文件；

b)在有限元分析軟件中讀入模具T_i（i=0、1、2、…）的iges文件以及零件P的iges文件；

c)將模具T_i（i=0、1、2、…）設(shè)置為剛體，零件P設(shè)置為變形體。分別對零件P和模具T_i（i=0、1、2、…）進行網(wǎng)格劃分；

d)將蠕變應(yīng)變材料模型賦予零件P的每個單元形成有限元模型。其中蠕變應(yīng)變材料模型可選用Norton—Baliley蠕變本構(gòu)方程，其方程形式如下所示：

ε_c=Aσ^mtⁿ

其中A和m、n是與溫度有關(guān)的材料常數(shù)，m大于1，n大于0小于或等于1，它們可由不同應(yīng)力和溫度下的單軸蠕變拉伸曲線確定。根據(jù)金屬蠕變拉伸及持久試驗方法進行蠕變拉伸試驗，并采用最小二乘法擬合試驗數(shù)據(jù)，得到A和m、n值；

e)蠕變時效成形過程中零件P與模具T_i（i=0、1、2、…）之間采用Coulomb摩擦模型，摩擦系數(shù)k=0.1~0.3。模具T_i（i=0、1、2、…）設(shè)置為剛體并且固定。回彈計算時需將零件P與模具T_i（i=0、1、2、…）之間的接觸取消。

f)進行蠕變時效成形有限元模擬，獲得成形后的零件F_i（i=0、1、2、…）；

（2）確定新的模具型面

g)讀入模具T_i（i=0、1、2、…）的有限元網(wǎng)格文件、目標成形零件S的有限元網(wǎng)格文件以及成形后的零件F_i（i=0、1、2、…）的有限元網(wǎng)格文件；

h)計算回彈后零件F_i（i=0、1、2、…）與目標零件S的外形間隙δ，即回彈后零件與目標零件間的法向距離；

i)外形間隙δ通過以下方法進行計算：模具T_i（i=0、1、2、…）節(jié)點BN的法線到回彈后零件F_i（i=0、1、2、…）的單元面FE的距離（設(shè)定該距離為δ₁）和該法線到目標成形零件S的單元面SE的距離（設(shè)定該距離為δ₂）的差值，即成形后零件F_i（i=0、1、2、…）與目標成形零件S的間隙為δ＝δ₁-δ₂。

j)如果回彈后零件F_i（i=0、1、2、…）的所有單元面FE的最大間隙δ_max小于或等于工程允許容差值，則結(jié)束，輸出模具T_i（i=0、1、2、…）的節(jié)點數(shù)據(jù)；否則進入下一步；

k)對模具T_i（i=0、1、2、…）型面進行修正；

l)對模具型面的修正方法為：沿該模具法線反向在與δ呈比例系數(shù)為c=0.5~1的位置生成新節(jié)點，此即為修正后模具T_i+1（i=0、1、2、…）的節(jié)點AN。對模具T_i（i=0、1、2、…）所有節(jié)點BN的空間坐標進行修正，可獲得修正后的新模具T_i+1（i=0、1、2、…）；

m)以修正后的模具作為新模具T_i+1（i=0、1、2、…），重復(fù)（a）-（g）步直到間隙滿足可允許的容差；

（3）將以網(wǎng)格節(jié)點坐標形式表示的模具型面輸入到catia軟件中，采用QuickSurface?Reconstruction功能進行曲面擬合，最后輸出修正后的模具型面；

（4）根據(jù)以上修整的模具型面建立蠕變時效成形工裝；

（5）將待加工零件放置在成形工裝上，采用整體封裝；

（6）整體封裝完成后，進行抽真空，固定零件；

（7）將模具連同零件放入熱壓罐中，設(shè)定成形溫度，開啟加壓系統(tǒng)繼續(xù)施加壓力使零件與模具表面貼合。之后開啟加熱系統(tǒng)，模具升溫，當溫度升高到材料時效溫度時，進入保溫狀態(tài)；

（8）保溫結(jié)束后，降溫。當模具溫度降至50℃以下時，卸壓打開爐門取出零件及工裝。