[發明專利]一種伺服熱沖壓工藝設計方法

在審

• 申請號: 202011584217.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112613145A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 宋燕利;華林;謝光駒;路玨;董翔
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/04;G06F119/06;G06F119/08;G06F119/12;G06F119/14
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 陳建軍

本發明涉及一種伺服熱沖壓工藝設計方法，其包括使用熱模擬試驗機對試樣進行熱拉伸試驗得到時間?力數據和時間?位移數據；構建該試樣熱加工圖；分析該試樣熱加工圖，確定在不同應變量下的較佳成形溫度與應變速率區間；結合該試樣的結構特征復雜度，確定最佳或最安全應變速率區間，求得最佳或最安全成形速度區間；確定伺服熱沖壓工藝曲線關鍵點；通過Matlab程序計算出建立伺服熱沖壓曲線所需的三組參數，最終輸出伺服熱沖壓工藝曲線。所述伺服熱沖壓工藝設計方法可提升設備壽命，可滿足不同材料熱沖壓工藝需求；考慮材料特性確定的最佳或最安全成形速度應用到伺服熱沖壓工藝中，保證零件成形質量與無組織缺陷的同時提高生產效率。

技術領域

本發明涉及伺服熱沖壓技術領域，尤其涉及一種伺服熱沖壓工藝設計方法。

背景技術

板料冷沖壓變形抗力大、塑形差，易發生破裂、起皺和回彈。在高溫下，板料塑形與延展性會大大提高，可獲得形狀復雜的成型性優良的零件，熱沖壓成形技術應運而生。伺服壓力機可實現滑塊的柔性控制，速度連續可調，從而改善零件成形性與精度，提高生產率，諸如此類優點使得伺服熱沖壓技術快速發展起來。伺服特性在熱沖壓過程中體現在成形速度對塑形變形和組織演變的影響，具體來說，沖壓速度直接決定板料變形速率，而形變會對組織演變產生重要影響，從而影響零件成形性與組織力學性能。此外，變形時間對高溫板料散熱及其與模具之間的摩擦也有著不可忽略的影響，從而進一步影響成形組織與性能。

伺服熱沖壓工藝是一項新型的成形技術，目前在伺服曲線設計時大多基于高次多項式函數，通過對其進行求導獲得速度、加速度曲線，無法保證工藝曲線的高階連續性，并且修正困難，不具有局部可調性，無法使板料達到最佳成形性能，也影響設備使用壽命。對于熱沖壓工藝中最關鍵的合模階段，伺服成形位移(或速度)的確定大多根據經驗，未能考慮材料特性對成形速度的影響。基于此，本專利提出一種考慮材料加工特性與設備機構運動特性，工藝曲線高階連續、局部可調的伺服熱沖壓工藝設計方法。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種伺服熱沖壓工藝設計方法，用以解決目前在伺服工藝曲線設計大多根據經驗，無法使板料達到最佳成形性能，也影響設備使用壽命，伺服成形位移(或速度)的確定的問題。

本發明提供一種伺服熱沖壓工藝設計方法，包括：

S1：使用熱模擬試驗機對試樣進行熱拉伸試驗得到時間-力數據和時間-位移數據；

S2：根據步驟S1所得時間-力數據和時間-位移數據構建該試樣熱加工圖；

S3：分析步驟S2中構建的該試樣熱加工圖，確定在不同應變量下的較佳成形溫度與應變速率區間；

S4：根據步驟S3中得到的在不同應變量下的較佳成形溫度與應變速率區間，并結合該試樣的結構特征復雜度，確定最佳或最安全應變速率區間，然后求得最佳或最安全成形速度區間；

S5：根據步驟S4中求得的最佳或最安全成形速度區間以及設備機構運動限制條件、熱沖壓工藝流程、材料熱加工屬性和生產效率確定伺服熱沖壓工藝曲線關鍵點，并將關鍵點轉化為型值點；

S6：根據步驟S5得到的型值點通過Matlab程序計算出建立伺服熱沖壓曲線所需的三組參數：控制頂點、權因子與節點矢量，最終輸出伺服熱沖壓工藝曲線。

進一步的，所述步驟S1包括：

S11：將板料切割為滿足熱模擬試驗機標準尺寸要求的拉伸試樣，對該試樣進行高溫標距測量試驗；

S12：對該試樣進行熱拉伸試驗，獲得高溫拉伸時間-力數據和時間-位移數據；

S13：對得到的數據進行處理，得到該試樣在不同變形溫度、應變速率下的真應力-應變曲線；

S14：在真應力-應變曲線的塑性變形階段選取相同間隔的應變量數據，獲得不同應變量下的變形溫度、應變速率對應的真應力數值。