專利名稱：一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沖壓零件的回彈補(bǔ)償方法，尤其涉及一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
回彈是板料沖壓成形無(wú)法避免的現(xiàn)象，也是成形缺陷中最難以解決的問(wèn)題?；貜椨绊懥慵男螤罹?，給后續(xù)裝配焊接工藝帶來(lái)極大的困難?；貜椀慕鉀Q方法有兩種一是工藝控制法，即通過(guò)改變沖壓工藝參數(shù)來(lái)提高零件的拉伸效應(yīng)以減小回彈，但該方法無(wú)法完全消除回彈；二是模具型面補(bǔ)償法，通過(guò)對(duì)模具設(shè)計(jì)型面進(jìn)行預(yù)修正，使得回彈后的形狀正好與設(shè)計(jì)模型一致，這種方法可以從根本上消除回彈的影響?；貜椦a(bǔ)償型面的構(gòu)建是補(bǔ)償過(guò)程的難點(diǎn)，通常采用基于有限元回彈仿真迭代計(jì)算來(lái)獲取補(bǔ)償?shù)男兔?，由于仿真技術(shù)還無(wú)法準(zhǔn)確地計(jì)算回彈，因此在模具實(shí)際調(diào)試過(guò)程中還需要在補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上反復(fù)試沖、調(diào)整工藝參數(shù)，以圖在回彈補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上通過(guò)工藝參數(shù)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)回彈的控制。由于工藝參數(shù)不但影響著回彈，還影響著拉裂和起皺這些缺陷的產(chǎn)生，因此在保證不起皺、拉裂的情況下工藝參數(shù)控制回彈的量是有一定限度的。而回彈仿真計(jì)算作為回彈補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)，其計(jì)算的回彈量大小與工藝參數(shù)有著直接聯(lián)系，因此模具補(bǔ)償型面與工藝參數(shù)的選擇有著直接聯(lián)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，指導(dǎo)技術(shù)人員和工程師如何選擇合適的補(bǔ)償型面，在確保不出現(xiàn)拉裂、起皺缺陷的情況下使得工藝參數(shù)控制回彈達(dá)到最好的效果。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的所采用的技術(shù)方案一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，包括如下步驟(a)在零件不出現(xiàn)拉裂和起皺缺陷時(shí)，獲得最小回彈量和最大回彈量對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)若干組合，所述工藝參數(shù)包括拉延筋阻力、壓邊力和摩擦系數(shù)。(b)在回彈量最大的工藝參數(shù)若干組合中，以拉延筋阻力、壓邊力、摩擦系數(shù)都取較小值的組合所對(duì)應(yīng)的最大回彈量的型面作為基準(zhǔn)計(jì)算獲得模具補(bǔ)償型面。(C)在回彈量最小的工藝參數(shù)若干組合中，以拉延筋阻力和摩擦系數(shù)取較大值且壓邊力取較小值的組合作為補(bǔ)償后型面的工藝參數(shù)組合。(d)通過(guò)鉗工打磨拉延筋，減小拉延筋阻力逐漸增加回彈量使回彈后型面慢慢逼近CAD型面，若打磨過(guò)多就通過(guò)增加壓邊力來(lái)進(jìn)行控制，從而沖壓出符合要求的零件。其中，步驟(a)包括采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)、響應(yīng)面模型(RS)和遺傳算法(GA)相結(jié)合的優(yōu)化策略以滿足包括不出現(xiàn)起皺和拉裂缺陷在內(nèi)的零件成形性為約束條件，以回彈量取最大值為優(yōu)化目標(biāo)，記為優(yōu)化1，獲得零件產(chǎn)生最大回彈量時(shí)的工藝參數(shù)若干組合；以滿足上述零件成形性和工藝調(diào)整性為約束條件，以回彈量取最小值為優(yōu)化目標(biāo)，記為優(yōu)化2，獲得零件產(chǎn)生最小回彈量時(shí)的工藝參數(shù)若干組合。其中，步驟(b)包括利用步驟(a)中優(yōu)化I得到的工藝參數(shù)若干組合，選用拉延筋阻力、壓邊力、摩擦系數(shù)都取較小值的組合所對(duì)應(yīng)的最大回彈量的型面作為基準(zhǔn)型面，利用基于節(jié)點(diǎn)位移的回彈補(bǔ)償方法獲得所述模具補(bǔ)償型面。本發(fā)明的有益效果是由于以工藝控制的回彈量最大值為基準(zhǔn)構(gòu)建模具補(bǔ)償型面，以回彈最小的工藝參數(shù)組合作為設(shè)計(jì)工藝參數(shù)，這樣在實(shí)際模具修正的過(guò)程中可以有效地保證工藝控制回彈的區(qū)間，增加了回彈控制的穩(wěn)健性。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。


·圖I為基于工藝控制回彈補(bǔ)償方法實(shí)施流程；圖2為某型車前端下部?jī)?nèi)梁三維CAD模型；圖3為原始模具工藝型面與模具補(bǔ)償型面的三維CAD模型；圖4為利用本發(fā)明方法進(jìn)行工藝控制后的內(nèi)梁零件成形結(jié)果。
具體實(shí)施例方式一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，基本流程如圖I所示，以較小工藝參數(shù)組合對(duì)應(yīng)的最大回彈型面為基準(zhǔn)計(jì)算獲得模具補(bǔ)償型面，同時(shí)以較大工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)組合作為補(bǔ)償型面的工藝參數(shù)，并且，較大工藝參數(shù)所對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)組合選擇按照拉延筋阻力和摩擦系數(shù)取較大值、壓邊力取較小值來(lái)進(jìn)行，這樣既保證了工藝控制回彈量的最大空間，又使得制造成本盡可能低。下面以圖2所示某型車前端下部?jī)?nèi)梁為例具體介紹本發(fā)明，圖中淺色部分為零件CAD模型，深色部分為工藝設(shè)計(jì)模型。一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法的具體步驟如下(a)將拉延阻力db (等效)、壓邊力hd以及摩擦系數(shù)f作為優(yōu)化參數(shù)，并且，由于此梁回彈只在單截面上顯著，以梁末端的最大法向位移作為目標(biāo)函數(shù)，以最大增厚率和最大減薄率作為約束函數(shù)，構(gòu)建的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型如下
'0 < < 0.05 0< AZffim <0.25St.- 25 <db< 275 iX = {db,hd,f} 30 < M < 260 [min max ./.(A,) 0. i < f <0. i5根據(jù)影響是否顯著，剔除2階多項(xiàng)式響應(yīng)面模型中的相應(yīng)系數(shù)，簡(jiǎn)化擬合方程，得到最終獲得的優(yōu)化模型為f (db, hd, f) = 25. 01+0. 005364 X db+0. 006009 X hd-33. 38 Xf-I. 896e-005XdbXhd-0. 0001161 Xdb2而約束函數(shù)的擬合方程(增厚率、減薄率)分別為
g(db, hd, D1 = 32. 27-0. 009873 X db_0. 01825Xhd_251. 7 X f+0. 2152 Xdb Xf0. 2266XhdX f+8. 465e_005X db2+907. I X f2g(db, hd, f)2 = 10. 10-0. 02432 X db_0. 01169Xhd_9. 055Xf+2. 184e_005XdbXhd采用遺傳算法,初始種群設(shè)為20,變異率取為0. 01,交叉率取為0. 85,進(jìn)行迭代求解，當(dāng)滿足條件收斂時(shí)f (db, hd, f)min = 13. 34mm,此時(shí)(db, hd, f)min = (241, 45, 0. 136)；f(db, hd, f)max = 21. 40mm,此時(shí)(db, hd, f)max = (38,260,0.15)。為了驗(yàn)證結(jié)果的可靠性，分別采用最大回彈量和最小回彈量對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)組合 進(jìn)行有限元數(shù)值模擬驗(yàn)證。(db, hd, f)max = (38，260，0. 15) ；f(db, hd, f)實(shí)際=20. 36mm，相對(duì)誤差為 5% ；(db, hd, f)min=(241, 45，0. 136) ；f(db, hd, f)實(shí)際=13. 05mm，相對(duì)誤差為 2. 2%。顯然，滿足設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)一步驗(yàn)證了優(yōu)化模型的正確性。(b)利用步驟(a)中得到的(db, hd, f)max = (38，260，0. 15)工藝參數(shù)組合進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，采用基于節(jié)點(diǎn)位移的方式實(shí)現(xiàn)型面的回彈補(bǔ)償，如圖3所示即為補(bǔ)償型面與原始型面對(duì)照，其中，上層為原始型面，下層為補(bǔ)償型面。(c)利用步驟(a)中得到的(db, hd, f)min= (241, 45,0. 136)工藝參數(shù)組合作為補(bǔ)償后型面的工藝參數(shù)。(d)然后采用補(bǔ)償后的型面進(jìn)行仿真計(jì)算，實(shí)際回彈值略小于仿真值(由于采用了較大工藝參數(shù)組合)，于是采用改變拉延筋形式和減少摩擦系數(shù)，最終的工藝參數(shù)組合為(bd，hd，f)min= (200,215,0. 125)時(shí)，根據(jù)補(bǔ)償?shù)男兔妫瑫r(shí)進(jìn)行了沖壓實(shí)驗(yàn)，同理，采用工藝控制(調(diào)整拉延筋形式、打磨表面、改變壓邊力)，在允許區(qū)間內(nèi)改變其值，最終將最大偏差控制在±0. 5_左右，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，采用檢具和間隙尺進(jìn)行測(cè)量左側(cè)最大偏差為0. Imm(減掉檢具墊高厚度5mm),如圖4所示。利用本發(fā)明中的基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，在實(shí)際模具修正的過(guò)程中可以有效的保證工藝控制回彈的區(qū)間，增加了回彈控制的穩(wěn)健性。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，包括如下步驟 步驟I:在零件不出現(xiàn)拉裂和起皺缺陷時(shí)，獲得最小回彈量和最大回彈量對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)若干組合，所述工藝參數(shù)包括拉延筋阻力、壓邊力和摩擦系數(shù)； 步驟2 :在回彈量最大的工藝參數(shù)若干組合中，以拉延筋阻力、壓邊力、摩擦系數(shù)都取較小值的組合所對(duì)應(yīng)的最大回彈量的型面作為基準(zhǔn)計(jì)算獲得模具補(bǔ)償型面； 步驟3 :在回彈量最小的工藝參數(shù)若干組合中，以拉延筋阻力和摩擦系數(shù)取較大值且壓邊力取較小值的組合作為補(bǔ)償后型面的工藝參數(shù)組合； 步驟4:通過(guò)鉗工打磨拉延筋，減小拉延筋阻力逐漸增加回彈量使回彈后型面慢慢逼近CAD型面，若打磨過(guò)多就通過(guò)增加壓邊力來(lái)進(jìn)行控制，從而沖壓出符合要求的零件。
2.如權(quán)利要求I所述的基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，其特征在于 所述步驟I包括采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)、響應(yīng)面模型(RS)和遺傳算法(GA)相結(jié)合的優(yōu)化策略，以滿足包括不出現(xiàn)起皺和拉裂缺陷在內(nèi)的零件成形性為約束條件，以回彈量取最大值為優(yōu)化目標(biāo)，記為優(yōu)化1，獲得零件產(chǎn)生最大回彈量時(shí)的工藝參數(shù)若干組合；以滿足上述零件成形性和工藝調(diào)整性為約束條件，以回彈量取最小值為優(yōu)化目標(biāo)，記為優(yōu)化2，獲得零件產(chǎn)生最小回彈量時(shí)的工藝參數(shù)若干組合。
3.如權(quán)利要求2所述的基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，其特征在于 所述的步驟2包括利用步驟I中優(yōu)化I得到的工藝參數(shù)若干組合，選用拉延筋阻力、壓邊力、摩擦系數(shù)都取較小值的組合所對(duì)應(yīng)的最大回彈量的型面作為基準(zhǔn)型面，利用基于節(jié)點(diǎn)位移的回彈補(bǔ)償方法獲得所述模具補(bǔ)償型面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于工藝參數(shù)控制的回彈補(bǔ)償方法，包括在零件不出現(xiàn)拉裂和起皺缺陷時(shí)，獲得最小回彈量和最大回彈量對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)若干組合,所述工藝參數(shù)包括拉延筋阻力、壓邊力和摩擦系數(shù)；在回彈量最大的工藝參數(shù)若干組合中，以拉延筋阻力、壓邊力、摩擦系數(shù)都取較小值的組合所對(duì)應(yīng)的最大回彈量的型面作為基準(zhǔn)計(jì)算獲得模具補(bǔ)償型面；在回彈量最小的工藝參數(shù)若干組合中，以拉延筋阻力和摩擦系數(shù)取較大值且壓邊力取較小值的組合作為補(bǔ)償后型面的工藝參數(shù)組合；通過(guò)鉗工打磨拉延筋，減小拉延筋阻力逐漸增加回彈量使回彈后型面慢慢逼近CAD型面，若打磨過(guò)多就通過(guò)增加壓邊力來(lái)進(jìn)行控制，從而沖壓出符合要求的零件。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102799735SQ20121025700
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者龔志輝, 周順?lè)? 楊繼濤, 汪日超, 劉朝峰 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)