[發明專利]一種用于構件精確熱成形的實體模具設計方法

有效

• 申請號: 201910089403.0
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109702930B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 湛利華;賀佳陽;常騰飛;吳昕桐;劉桂銘;胡健
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38;C22F1/04;G06F30/23
• 代理公司: 43234 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 歐穎;張文君

1.一種用于構件精確熱成形的實體模具設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)以構件目標型面S0為模具原始型面B0，二者凹凸匹配，并根據B0設計對應的三維模具模型，在有限元分析軟件中對型面為B0的模具進行從高溫冷卻至室溫的降溫模擬，得到降溫后的模具，并提取降溫后的模具的型面B1，其中，所述高溫溫度值等于所述構件對應的熱成形保溫階段的溫度值；

2)以所述降溫后模具的型面B1作為初始型面，生成三維模具模型，在三維模具模型與構件原材料的基礎上建立熱成形仿真模型，在型面為B1的模具的基礎上對構件原材料進行第一次熱成形模擬，得到構件初始熱成形型面S1，計算構件初始熱成形型面S1各點與構件目標型面S0各點的初始成形誤差u1，判斷各點的初始成形誤差u1是否均小于或等于工程誤差允許的范圍ε，若是，則以構件初始熱成形型面S1所對應的模具型面B1作為最終計算機設計所要得到的模具目標型面，進入步驟5，若否，進入步驟3；

3)在有限元軟件中，根據Si與S0間的誤差大小，對構件熱成形型面Si所對應的模具型面Bi進行第i次回彈補償得到模具型面Bi+1，作為第i+1次熱成形的模具型面，進入步驟4，所述i＝(1，2，3……n)；

4)根據模具型面Bi+1生成三維模具模型，在三維模具模型與構件原材料的基礎上建立熱成形仿真模型，在型面為Bi+1的模具的基礎上對構件原材料進行熱成形模擬，得到構件熱成形型面Si+1，計算構件熱成形型面Si+1各點與構件目標型面S0各點的成形誤差ui+1，判斷各點的成形誤差ui+1是否均小于或等于工程誤差允許的范圍ε，若是，則以構件熱成形型面Si+1所對應的模具型面Bi+1作為最終計算機設計所要得到的模具目標型面，進入步驟5，若否，則令i＝i+1，返回步驟3；

5)用模具材料將所述計算機設計得到的模具目標型面制備成實體模具型面，對實體模具型面裝設模具支架，形成實體模具，將構件材料放置于實體模具上進行熱壓成形，得到實體構件，根據實體構件的型面與構件目標型面S0之間的偏差，對實體模具進行至少一次實體修模，得到符合誤差要求的實體模具。

2.根據權利要求1所述的一種用于構件精確熱成形的實體模具設計方法，其特征在于，所述步驟5的實體修模次數為1～2次；

當實體修模次數為1次時，所述步驟5具體包括如下分步驟5-a～5-b：

5-a)用模具材料將所述模具目標型面制備成實體模具型面，對實體模具型面裝設模具支架形成實體模具T0，將構件材料放置于實體模具T0上進行熱壓成形，得到實體構件G0，進入步驟5-b；

5-b)根據實體構件G0的型面與構件目標型面S0之間的偏差，對實體模具T0的型面進行第1次實體修模，得到實體模具T1，以T1為最終所要得到的實體模具；當實體修模次數為2次時，所述步驟5具體包括如下分步驟5-c～5-e；

5-c)用模具材料將所述模具目標型面制備成實體模具型面，對實體模具型面裝設模具支架形成實體模具T0，將構件材料放置于實體模具T0上進行熱壓成形，得到實體構件G0，進入步驟5-d；

5-d)根據實體構件G0的型面與構件目標型面S0之間的偏差，對實體模具T0的型面進行第1次實體修模，得到實體模具T1，將構件材料放置于實體模具T1上進行熱壓成形，得到實體構件G1；

5-e)根據實體構件G1的型面與構件目標型面S0之間的偏差，對實體模具T1的型面進行第2次實體修模，得到實體模具T2，以T2為最終所要得到的實體模具。

3.根據權利要求1或2所述的一種用于構件精確熱成形的實體模具設計方法，其特征在于，所述實體修模為采用打磨和/或堆焊的方式對實體模具的型面進行修補。

4.根據權利要求1或2所述的一種用于構件精確熱成形的實體模具設計方法，其特征在于，所述三維模型的生成在CATIA、ProE或Solid works三維造型軟件中完成。

5.根據權利要求1或2所述的一種用于構件精確熱成形的實體模具設計方法，其特征在于，所述降溫模擬、熱成形模擬及回彈補償計算在ABAQUS、ANSYS或MSC有限元分析軟件中完成。