[發明專利]一種復雜曲面下翻邊修邊線的精確控制方法

在審

• 申請號: 201410521653.4
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104268349A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 夏琴香;王霆;陳志平;邱遵文;趙學智
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明具體涉及一種翻邊修邊線的精確確定，特別是涉及一種三維空間多曲面結合的復雜曲面下翻邊修邊線的精確確定方法，屬于金屬薄板塑性成形領域。

背景技術

翻邊修邊線的設計直接影響到沖壓成形的質量，通過對翻邊修邊線的精確確定，可以保證翻邊后法蘭形狀滿足尺寸要求，還能有效減少翻邊時成形缺陷的產生。翻邊成形是一個非常復雜的物理過程，在生產實踐中，為了達到翻邊尺寸精度往往需要反復修正修邊模的鑲塊，不僅造成材料與人力的浪費，也影響到整個模具的開發周期，增加制模成本。

通過有限元數值模擬，能夠計算成形過程中板料的彈塑性變形情況，已逐步成為修邊線設計的主要方法。有限元逆算法模擬是基于全量理論，與坯料到沖壓件的成形順序相反，是根據產品的最終形狀出發來預測坯料形狀，僅僅考慮初始毛坯和變形終了的狀態，不用考慮變形的中間狀態，可以快速地計算出近似修邊線，但是精度較低。

增量有限元方法模擬時將載荷和位移分成若干步，把有限元非線性方程組視為線性方程組，分段進行線性求解，然后將求得結果逐步累加的一種計算方法。如果每步載荷增量足夠小，則解的收斂性是可以保證的，同時可獲得加載過程各個階段的數值結果。采用該方法的分析軟件在模擬時可以全面考慮模具形狀、毛坯形狀、潤滑條件等影響因素，可以精確地模擬翻邊過程，但該方法模擬需要已知修邊線的形狀，去模擬獲得成形后的零件形狀，如果模擬結果不符合要求則需要反復修改修邊線、反復“試錯”來獲得理想的翻邊形狀。

對于形狀復雜的工件和復雜曲面下的翻邊成形，通常在翻邊前還需要經過拉深等多道次成形工序，因此需要考慮翻邊前的成形工序對板料成形性能的影響，并能夠較為快速、精確地確定翻邊工藝的修邊線，但是目前的有限元分析商業軟件和方法對于此類翻邊的修邊線設計均存在一定的局限，難以得到令人滿意的結果。

發明內容

針對現有技術的存在的不足，本發明提供一種快速確定、翻邊成形質量好的復雜曲面下翻邊修邊線的精確確定方法，適合形狀復雜、不規則的沖壓件成型。

本發明在利用有限逆算模擬快速獲得較為準確的、復雜曲面下翻邊修邊線的基礎上，進而利用增量有限元法模擬的高精度優勢，采用相應的商業軟件在充分考慮翻邊前工序對板料成形性能影響的前提下進行成形模擬，并根據成形模擬結果不斷對翻邊線進行優化，從而實現對翻邊修邊線的精確確定。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種復雜曲面下翻邊修邊線的精確控制方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)根據目標零件的翻邊后形狀建立翻邊前形狀的三維工藝曲面模型，對工件板料劃分網格，利用有限元逆算模擬將翻邊部分展開至該曲面模型上，以獲得初始的近似的三維空間的翻邊修邊線；

(2)利用增量有限元法模擬軟件建立有限元網格模型，并對翻邊工序前所經歷的成形工序進行模擬，獲得帶有前工序板料塑性變形結果的翻邊坯料，然后運用步驟(1)獲得的初始修邊線；

(3)利用增量有限元模擬軟件進行翻邊成形模擬，在翻邊邊緣的網格節點中，按等距離分選取節點作為種子點，將每次正向模擬得到的結果與理想工件進行對比，測量種子點翻邊后與理想工件的直線距離偏差ε；

(4)如果偏差ε小于零件公差要求或者更小的設定值，則判定獲得了精確控制的翻邊修邊線；否則，根據翻邊前后同一種子點的偏差方向將網格節點沿修邊線法向進行補償修正，補償距離為0.7～1ε；

(5)針對修正后的翻邊修邊線，重復步驟(3)和(4)，直至偏差ε小于設定值。

為進一步實現本發明的目的，在將翻邊法蘭部分展開復雜曲面模型上時，辨別坯料網格單元法向是否翻邊前后都垂直于沖壓方向，并在展開時避免選擇垂直類別的網格單元。

用于翻邊成形模擬的毛坯為前面工序板料塑性變形后的結果。

所述增量有限元模擬軟件為Dynaform軟件。

補償距離由kε確定，其中ε為偏差，k為補償比例；k的取值為0.7～1。

相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果：

1、本發明可以實現復雜曲面下翻邊修邊線的快速近似確定，為沖壓工藝和模具的初期設計提供參考；

2、本發明充分考慮了翻邊前成形工序對板料成形性能的影響，可應用于多工位級進沖壓成形中的修邊線確定，并可在采用增量有限元法分析軟件模擬成形的同時，預測成形缺陷的產生以便進一步優化修邊線；

3、本發明可以得到合理、精確的修邊線形狀和尺寸，翻邊成形質量更好，即使對于形狀復雜、不規則的沖壓件亦能獲得準確的結果，應用價值廣泛。