[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

本發明提出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，對沖壓加工過程進行仿真模擬，在仿真成型模型基礎上，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；本發明通過生成沖壓位移、應力以及應變云圖，生成球殼板沖壓動畫，可以直觀地觀察到整塊球殼板的沖壓過程，可以得到位移、應力及應變隨著模具沖壓的實時變化情況，可以得到球殼板坯料板一次下料尺寸，為球殼板的實際生產加工提供參考及指導，提高生產效率。

技術領域

本發明涉及沖壓加工技術領域，尤其是基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法。

背景技術

球罐具有鋼材消耗少、占地少、受力情況好、承壓能力高，可以分片運送到現場安裝成形，容積大小基本不受運輸限制等優勢，廣泛地應用于石油、化工、城市燃氣、冶金等領域。目前球罐正朝著大型化、結構多樣化、高參數的方向發展，很多高參數球罐已經實現了國產化，為我國經濟發展做出了積極的貢獻。球罐大型化可造成的經濟性十分明顯，但在向大型化發展的途中，不同時期受著不同因素的制約。

目前最普遍的沖壓成形方法是冷壓成形，占球罐成形的90%以上。冷壓成形是鋼板在常溫下，經沖壓變形成為球殼板的過程。目前國內外球罐冷壓成形技術主要依靠制造廠經驗，根據多年經驗的積累，形成一定的經驗數據庫，在生產制造中依據經驗確定胎具的曲率。因此不同廠家冷壓的球片精度和生產效率差別較大。國外在球罐大型化制造技術研究方面開展較早，對大瓣片球罐的制造技術和精度控制較為成熟，國內大型化制造技術發展也很快，近年來對球罐制造技術研究工作也有許多，包括下料技術、大瓣片、薄板壓制技術等，但特大型大瓣片（30m2以上）制造精度還未完全掌握。

從資料分析來看，對大型封頭的成形過程有進行模擬研究的，但國內外對球殼板壓制成形中不同模具直徑、不同鋼材、不同載荷、不同沖壓方案等參數很少進行過仿真模擬研究，并且對于球殼板一次下料方法的資料以及研究成果較少。由于制造精度存在的問題導致下料偏差和材料的浪費，拼裝作業困難，角變形和錯邊嚴重，使球罐存在較大殘余應力。

發明內容

本發明提出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，利用沖壓成型仿真生成沖壓位移、應力以及應變云圖，生成球殼板沖壓動畫，可以直觀地觀察到整塊球殼板的沖壓過程，可以得到位移、應力及應變隨著模具沖壓的實時變化情況，可以得到球殼板坯料板一次下料尺寸，為球殼板的實際生產加工提供參考及指導，提高生產效率。

本發明采用以下技術方案。

基于沖壓成型反演算法的球罐殼板下料方法，對實際生產中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）進行統計分析后，再結合以三維建模和有限元分析，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，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。

所述下料方法包括以下步驟；

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；