[發明專利]一種離散化模具型面精確補償方法

有效

• 申請號: 201911318820.4
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111177906B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 牟玥;任否非;陳云強;趙國群;王廣春;陳良
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06T17/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于金屬鍛擠精密成形領域，特別涉及一種離散化模具型面精確補償方法，該方法是基于點對點運算的型面補償方法，利用該方法完成模具變形與零件回彈補償后，根據模具新型面進行仿真模擬，若成形精度不滿足設計要求可重復迭代補償，從而實現對模具變形和零件回彈的精確補償。本發明根據型面反向補償原理，利用最近點對技術思路完成模具型面與零件型面點云匹配，進而實現模具型面所有點云補償，可有效降低模具變形和零件回彈對成形精度的影響，同時提出直接由點云生成STL模型的技術，避免了傳統型面點線面擬合誤差，提高了復雜模具型面補償精度。本發明可合理控制因模具變形和零件回彈對成形精度的影響，有助于模具產品精密設計，提高開發效率。

技術領域

本發明屬于金屬鍛擠精密成型領域，特別涉及一種基于數值模擬的模具變形和零件回彈補償方法。

背景技術

本發明背景技術中公開的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

隨著機械工業的發展，特別是現代制造業的不斷發展，精密鍛擠成形技術已得到廣泛應用，采用該技術，零件在成形后無需后續加工或只需少量加工即可滿足其設計要求，故對成形精度控制要求很高。在零件成形過程中，尤其是冷成形過程，模具受力會發生彈性變形，而零件出模后也會產生一定的回彈，兩者均會造成零件形狀、尺寸與設計之間的偏離，直接影響零件成形精度，并且這種變形一般是無法避免的。

國內外對回彈問題的研究主要集中在板料成形，在體積成形方面，通常認為零件的塑性變形遠大于彈性變形，因此往往忽略了成形過程中模具的彈性變形和零件成形后的回彈問題。也有一些學者對零件回彈及模具彈性變形做了研究，傳統的方法是采用基于經驗的試錯法對模具進行補償，不僅耗時耗力，而且也只能針對具有簡單曲面的零件，同時過于依賴操作人員的技能和經驗，使得模具開發周期長，不利于模具工業的發展。

近年來，有些學者提出了采用模具型面補償的方法來解決回彈問題，即考慮回彈量的前提下，對模具型面進行預修正，以保證零件回彈后形狀、尺寸滿足設計要求。然而，本發明人發現，目前所做的研究多是僅針對零件出模后的回彈或僅針對成形過程中模具的變形進行補償，或者針對某一截面曲線來完成對模具彈性變形和零件回彈的同時補償，如齒輪漸開線的補償，葉片某些截面的補償等，缺少對空間復雜型面精確補償方法的報道。這是由于對于較為復雜的型面，難以用曲面方程進行描述，對曲面進行多處截面研究又不夠精確且費時耗力、效率低，且存在模具變形后的形狀和零件回彈前的形狀無法測量，以及模具型面與零件型面之間的點對點關系無法確定等難題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種離散化模具型面精確補償方法，該方法基于數值模擬對模具及零件進行離散化處理，精確計算成形過程中模具的變形和零件出模后的回彈，實現了對復雜模具型面的精確補償，有助于提升零件成形精度。

為實現上述發明目的，本發明采用下述的技術方案：基于點對點運算的模具型面補償方法，并利用該方法完成模具變形與零件回彈補償，根據補償后新的模具型面進行仿真模擬，若成形零件尺寸不滿足公差要求，則重復上述操作，進行多次迭代補償，從而實現對成形過程中模具變形和零件回彈的精確補償。

具體的，一種離散化模具型面精確補償方法，包括如下步驟：

(1)繪制補償前的坯料模型和模具模型的三維造型圖；

(2)通過數值模擬手段對所述坯料模型和模具模型進行網格劃分，然后離散化實體，完成零件成形和零件出模回彈的仿真計算，獲得模具變形前后和零件出模回彈前后的由多個節點組成的單元網格模型及網格節點數據；

(3)篩選位于模具和零件表面的節點數據，并去除不需要補償位置的節點數據，保留對成形精度影響較大的待補償型面點云數據；