[發明專利]基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法

在審

• 申請號: 202210148412.4
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114547879A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 劉康林;賈溢;肖學文;張經偉;孫鵬翔;黃晏明;祝嘯虎
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B21D22/00;G06F119/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學俊

1.基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法，對球罐殼板大量沖壓成型數據（如球罐直徑、厚度、材質剛度、屈服強度和沖壓變形量等）進行統計分析，并將實際生產數據通過三維建模軟件及有限元軟件與仿真模擬相結合，其特征在于：對沖壓加工過程進行仿真模擬，在仿真成型的模型基礎上，對模型數據進行擬合以篩選去除異常數據，再對篩選后的模型數據進一步擬合反演計算，得到與球罐材料及尺寸對應的經驗公式，以經驗公式計算用于沖壓加工下料的球罐殼板坯料板尺寸。

2.根據權利要求1所述的基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法，其特征在于：包括以下步驟；

步驟S1、基于Solidworks構建組成球罐的各球殼板的三維模型；

步驟S2、采用UG的一步成形模塊對各球殼板三維模型進行分析處理，得到沖壓加工仿真成型所需的坯料板模型；

步驟S3、基于Solidworks，按照坯料板模型及對應球殼板三維模型的相應特征尺寸，建立沖壓加工仿真所需的球殼板沖壓模具；

步驟S4、將坯料板模型進行分塊處理；

步驟S5、將分塊后的坯料板模型與球殼板沖壓模具基于Solidworks進行裝配，并將裝配體導出成*.x-t格式；

步驟S6、在ANSYS Workbench中導入*.x-t格式模型，對材料參數進行設置，進行接觸條件設置、邊界條件設置以及網格的劃分，然后對完成前處理之后的裝配體模型進行計算求解；

步驟S7、在ANSYS Workbench中對求解結果進行處理，生成帶有網格的沖壓仿真結果模型；

步驟S8、將劃分網格之后的坯料板模型以及帶有網格的沖壓仿真模擬結果模型導出為*.STL格式，利用Solidworks分別讀取導出的模型；

步驟S9、利用Solidworks的尺寸測量評估功能，設定坯料板模型與球殼板模型的中心原點，并在保持一一對應關系的前提下，分別測量坯料板模型與球殼板模型各網格點的坐標及距離中心原點的弦長，對測量數據進行統計；

步驟S10、以幾何關系求得變形后各點球面坐標的經度與緯度，建立坯料板上弦長與球殼板球面坐標的初始對應關系；

步驟S11、以球殼板模型各網格點為曲面球殼板模型的樣本點，根據測量數據對樣本點進行初步篩選，刪去異常點；

步驟S12、在MATLAB中對篩選后的每一列數據進行曲線擬合，刪去每一列中的突出異常點，得到篩選后的數據；

步驟S13、經過數據篩選后，在MATLAB中將每一列數據同時進行曲面擬合，之后刪去計算結果與實際值相差較大的點；

步驟S14、在上述擬合基礎上，在MATLAB中對球罐不同部位的球殼板以及對應坯料板板面的數據點進行運行計算，以對坯料板上弦長與球殼板球面坐標的初始對應關系進行重復修正，直到計算結果與實際值差值達到一定誤差范圍內，得到修正后的經驗公式；

步驟S14、利用修正后的經驗公式，在已知球罐參數以及球殼板參數的基礎上，計算得出用于實際沖壓加工下料的坯料板尺寸。

3.根據權利要求2所述的基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法，其特征在于：所述步驟S7中，在ANSYS Workbench中對求解結果進行處理，生成位移、應力及應變云圖，生成對應結果的動畫。

4.根據權利要求2所述的基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法，其特征在于：步驟S11中，初步篩選并刪去異常點的方法為：若某點相較于相鄰點的坐標偏差過大，則評估該點為異常點，選擇該點并刪去。

5.根據權利要求2所述的基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法，其特征在于：步驟S12、步驟S13中，每一列數據均為曲面球殼板模型相同經度上的數據。

6.根據權利要求2所述的基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法，其特征在于：所述步驟S1中構建球罐及上溫帶的球殼板時，構建的球殼板三維模型所需的參數包括：球罐直徑、球罐壁厚、球殼分帶數、各帶球心角及各帶分塊數。