[發(fā)明專利]一種沖壓件起皺的預(yù)測及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610014961.7
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105631153B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華林;沈玉含;宋燕利;劉艷雄;劉國承;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;王淳景

本發(fā)明公開了一種沖壓件起皺的預(yù)測及控制方法，包括以下步驟：S1、選取具有相似結(jié)構(gòu)特征的多個沖壓件作為分析樣本；S2、將各沖壓件的相似結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分解，得到構(gòu)成各沖壓件相似結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)特征要素以及各結(jié)構(gòu)特征要素的數(shù)量；S3、模擬各個沖壓件的成形過程，得到各沖壓件的起皺值；S4、建立起皺準(zhǔn)則；S5、構(gòu)建基于結(jié)構(gòu)特征要素的起皺預(yù)測模型；S6、分別將步驟S3中各沖壓件的起皺值帶入起皺預(yù)測模型，得到各結(jié)構(gòu)特征要素系數(shù)之間的關(guān)系，據(jù)此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時削弱或增強(qiáng)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征要素從而控制皺紋的產(chǎn)生。本發(fā)明能簡單方便地計(jì)算出沖壓件的起皺風(fēng)險，快速預(yù)測沖壓件起皺，進(jìn)而達(dá)到在設(shè)計(jì)階段對沖壓件的起皺進(jìn)行預(yù)判的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于沖壓技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沖壓件起皺的預(yù)測及控制方法。

背景技術(shù)

在實(shí)際生產(chǎn)中，沖壓件會出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，這使得沖壓件的尺寸精度不準(zhǔn)、表面質(zhì)量不好，從而影響裝配精度及產(chǎn)品外觀；而且，沖壓件起皺還易導(dǎo)致沖壓件焊接過程中的焊點(diǎn)扭曲和焊點(diǎn)開裂；另外，因?yàn)槠鸢櫶幉牧鲜茌^大壓應(yīng)力，所以當(dāng)沖壓件(多為用于汽車零部件的熱沖壓件)承受載荷時會率先產(chǎn)生疲勞失效進(jìn)而引發(fā)斷裂。

沖壓件起皺的產(chǎn)生受各種因素的影響，例如金屬板料的材料性能、零件和模具的幾何形狀以及包括壓邊力、潤滑狀態(tài)在內(nèi)的其它工藝參數(shù)等等。從實(shí)際生產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn)，零件或模具型面的幾何因素是導(dǎo)致起皺的關(guān)鍵。因此，本申請?zhí)岢鲆环N從沖壓零件結(jié)構(gòu)特征的角度出發(fā)來預(yù)測及控制沖壓零件起皺的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種沖壓件起皺的預(yù)測及控制方法，它通過建立基于結(jié)構(gòu)特征要素的起皺預(yù)測模型來預(yù)測起皺，能簡單方便地計(jì)算出沖壓件的起皺風(fēng)險，快速預(yù)測沖壓件起皺，進(jìn)而達(dá)到在設(shè)計(jì)階段對沖壓件的起皺進(jìn)行預(yù)判的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

提供一種沖壓件起皺的預(yù)測及控制方法，包括以下步驟：

S1、選取具有相似結(jié)構(gòu)特征的多個沖壓件作為分析樣本；

S2、根據(jù)相似結(jié)構(gòu)特征的形狀，將各沖壓件的相似結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分解，得到構(gòu)成各沖壓件相似結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)特征要素1、2、3、…、n，以及各結(jié)構(gòu)特征要素的數(shù)量n_i，i＝(1、2、3、…、n)，各沖壓件包含的結(jié)構(gòu)特征要素具有一定交叉性，歸納整理所有結(jié)構(gòu)特征要素；

S3、建立每個沖壓件的沖壓有限元模型，模擬各個沖壓件的成形過程，得到各沖壓件的起皺值；

S4、建立起皺準(zhǔn)則：各沖壓件的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是

其中，ε₁是平面主應(yīng)變，ε₂是平面次應(yīng)變，ε_t是垂直于板面方向的主應(yīng)變，R是平均厚向異性系數(shù)，ε_i是等效應(yīng)變，σ_i是等效應(yīng)力；

由于是平行于板面的壓應(yīng)力導(dǎo)致起皺，因此皺紋的產(chǎn)生與次應(yīng)力σ₂有關(guān)，根據(jù)公式(1)得到

其中，當(dāng)σ₂＝0時，板料處于單向受拉狀態(tài)，在成形極限圖中是以單軸拉伸線的形式出現(xiàn)，以此單軸拉伸線作為基本起皺判據(jù)，考慮加載歷史對起皺的影響以及幾何形狀尺寸的影響，得到起皺準(zhǔn)則

其中，ρ是與曲率有關(guān)的系數(shù)，ε_wc≥0，當(dāng)ε_wc＝0時，板料無起皺，當(dāng)ε_wc＞0時，板料有起皺趨勢，值越大則表明板料起皺趨勢越嚴(yán)重；

S5、構(gòu)建基于結(jié)構(gòu)特征要素的起皺預(yù)測模型：建立各個結(jié)構(gòu)特征要素與起皺之間的函數(shù)關(guān)系，假設(shè)熱沖壓梁類零件的起皺趨勢與結(jié)構(gòu)特征要素系數(shù)之間是簡單的正比關(guān)系，滿足以下函數(shù)關(guān)系：