[發明專利]一種基于數值模擬的回彈過程模具補償方法

在審

• 申請號: 201710794383.8
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107563066A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 劉曉晶;趙宇桐;陳曉桐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及薄板沖壓成形技術領域，特別是涉及一種基于數值模擬的回彈誤差補償方法。

背景技術

目前，很多學者已經對彎曲回彈和控制進行了大量的研究，并做出了很大的貢獻。對于這方面問題的研究主要體現在以下三個方向：理論研究、實驗法、有限元數值模擬法。許多建立在模具幾何尺寸和材料參數的基礎上的解析模型都能夠對彎曲回彈進行預測，但是由于解析法應用了很多假定，導致預測結果的準確率不是很高。數值模擬方法隨著有限元軟件技術的不斷完善，成為預測回彈的重要方法之一。但是雖然目前已經有很多有限元算法可以對板料成形及回彈的過程進行模擬分析，但是回彈預測的準確度不夠，對其需要進一步完善。同時所掌握的理論知識和對軟件的認識程度對回彈預測結果的精度也有一定程度的影響。

對于簡單彎曲件的回彈，控制方法主要有加壓校正法以及拉彎法等。而要控制復雜的沖壓件，主要從兩個方面入手：其一是控制工藝方面的參數，修改工藝參數與調試模具可達到減小回彈量的目的；其二是模具補償，就是先修改模具的型面或結構，然后運用回彈規律，使過正成形的零件在回彈后得到的形狀能夠滿足所需零件的形狀。選擇一個真實沖壓件的回彈控制方法要考慮三個方面，首先是成形的方式，其次是實現的難易程度，最后要考慮付出多大的成本才能實現對沖壓件的回彈控制。對于車身覆蓋件這樣要求較高精度的沖壓件，工藝控制法不能完全消除回彈。這時有人發明了模具補償法，大量的回彈問題才得以解決。工藝控制法和模具補償法在實際工程中相互配合著使用，可以達到一個滿意的效果。

發明內容

本發明在比較分析現有主要的有限元回彈補償方法基礎上，提出了具有普遍意義的基于對應節點距離與模擬誤差的回彈補償方法。使用該方法進行回彈補償研究，并根據補償后重新得到的模具型面再一次進行成形及回彈模擬，比較補償后的模具生產出來的實際沖壓件與理想設計型面，得到汽車覆蓋件回彈控制的有效方法，從而給實際生產以借鑒。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于數值模擬的回彈過程模具補償方法，包括如下步驟：

A.在計算機中構建一個沖壓件的理想模型，得到該理想沖壓件的型面數據;

B.在計算機中采用數值模擬軟件對上述沖壓件的理想模型進行沖壓模具設計的處理，從而獲得一個原始沖壓模具的有限元模型，將原始模具型面標記為m;

C.在計算機中以合適的沖壓工藝參數采用數值模擬軟件對理想沖壓件的有限元模型進行沖壓成形及回彈仿真處理，獲得理想沖壓件的有限元模型的仿真結果，將回彈模擬型面標記為s;

D.對坯料以相同模具及工藝參數進行實際沖壓成型，將其型面數據導入計算機中并進行處理。采用數值模擬軟件對實際沖壓件的有限元模型進行回彈仿真處理，從而得到實際沖壓件的有限元模型的仿真結果，將實際沖壓件回彈后的型面標記為P;

E.分別在原始模具型面、回彈模擬型面和實際沖壓件回彈后的型面上選取適量對應節點，得到回彈模擬型面和實際沖壓件回彈后的型面上對應節點之間的距離（節點回彈模擬誤差）以及回彈模擬型面與原始模具型面上對應節點之間的距離（節點模擬回彈量）;

F.建立數值模擬誤差函數，并由下列公式求得模擬誤差函數值：

;

G.對模擬誤差函數進行等式變換，此時函數為回彈量的傳遞函數，變換等式并求得補償因子：

;

H.在計算機中，利用dynaform軟件的補償功能,將得到的回彈量乘以補償因子反向補償到凹模上，然后由凹模重新生成一套新的模具，再將上述回彈量的傳遞函數運用到標準件型面的計算上，最終得到補償后的模具型面q。

假設為第一套模具的型面數據，而則代表有第一套模具生產出來的沖壓件的型面數據，為所求的模具型面數據，則代表的是由所求模具型面生產出來的理想沖壓件的型面數據。模具型面之間差值定義為

(1)

而是由第二套模具也就是所求模具經沖壓成形得到的產品型面，可以看出與存在某種關系：

(2)

把式(2)代入式(1)可得

(3)

為了讓誤差m趨向于0，可以得出如下等式

(4)

上面的方程代表的是模具修正離散閉環控制系統的誤差函數,得出此函數的解就等于得到系統的傳遞函數方程. 方程(4)按一階泰勒公式展開,除去高階項,得到如下函數

(5)

式中：j為級數;

取j=1，，由于，

那么

(6)