專利名稱：一種針對壓力機(jī)撓度變形的大型沖壓模具型面補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對壓力機(jī)撓度變形的模具型面補(bǔ)償方法，屬于大型沖壓模具制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著汽車車型更新?lián)Q代時間的縮短，對汽車沖壓模具的制造周期與制造質(zhì)量也提出了更高的要求。但是在模具生產(chǎn)過程中，大多數(shù)數(shù)控加工完全到位的模具在壓力機(jī)上的表現(xiàn)不能讓人滿意，模具型面的動態(tài)配合精度較差，如附圖1，因此就無法避免的進(jìn)行大量的手工研修調(diào)整，從而占用較長的生產(chǎn)周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種針對壓力機(jī)撓度變形的模具型面補(bǔ)償方法，其利用壓力機(jī)撓度分布圖進(jìn)行的沖壓模具型面整體變形補(bǔ)償，是將壓力機(jī)工作時的變形情況反映到模具結(jié)構(gòu)上，并進(jìn)行相應(yīng)的撓度變形補(bǔ)償；能提升沖壓模具在工作時合模間隙的均勻分布狀態(tài)、減少鉗工手工研修量、縮短生產(chǎn)周期，提高模具質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種針對壓力機(jī)撓度變形的模具型面補(bǔ)償方法，其特征在于具體的步驟如下
O獲得壓力機(jī)撓度分布圖不同的壓力機(jī)在不同的工作壓力下都有相應(yīng)的撓度分布圖，如附圖2。壓力機(jī)撓度分布圖是采用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Catia的Generative structural analysis模塊進(jìn)行靜態(tài)模擬分析獲得。①根據(jù)實際壓力機(jī)下工作臺尺寸在Catia軟件中繪制三維圖。②壓力機(jī)工作臺邊界條件設(shè)定工作臺材料為鑄鐵，工作臺下底面固定不動， 施加工作壓力的范圍為壓力機(jī)工作臺2/3L尺寸內(nèi)；壓力值大小采用2000t、1600t、1200t、 1000t、800t、600t。③獲得撓度分布圖根據(jù)以上不同的工作壓力值采用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件 Catia分別計算獲得壓力機(jī)下工作臺的撓度分布圖，該撓度分布圖以3dxml文件格式保存后，可根據(jù)實際模具工作時的工作壓力大小插入到?jīng)_壓工藝圖中，用于確定模具型面變形量。2)確定模具型面變形量將步驟I)獲得的撓度分布圖插入到?jīng)_壓工藝圖中，分別確定模具中心位置和模具凸模輪廓線位置的壓力機(jī)工作臺撓度值，將兩值相減獲得的差值即為模具型面的變形量。3)驅(qū)動模具型面變形在結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Catia中將模具的凸模輪廓線向內(nèi)側(cè)偏移
O.1_，以此為變形邊界線，并將該邊界線投影到與沖壓方向垂直的平面上，同時在此平面上擬和出參考曲面，該參考曲面的邊界線內(nèi)側(cè)為變形區(qū)域，外側(cè)固定不動；而后將壓力機(jī)工作臺面中心作為最大變形點，以步驟2)得到的變形量為參考值驅(qū)動上述曲面變形獲得目標(biāo)面，最后以參考曲面為變形參考，目標(biāo)曲面為變形目標(biāo)，如圖3所示。驅(qū)動模具型面整體變形，獲得補(bǔ)償后的模具型面。本發(fā)明的積極效果是運(yùn)用平面變形映射驅(qū)動模具型面整體變形，獲得補(bǔ)償后的模具型面，提高了沖壓模具型面部分在壓力機(jī)上工作時的動態(tài)配合精度，減少了鉗工手工研修量，縮短了模具制造周期。


圖I為模具底板隨壓力機(jī)工作臺撓度變形示意圖。圖2為某壓力機(jī)工作壓力下的撓度變形分布圖。圖3為撓度變形驅(qū)動曲面示意圖。圖4為某2000t壓力機(jī)下工作臺結(jié)構(gòu)圖。圖5為工作壓力施加范圍。圖6為不同工作壓力下的工作臺撓度變形云圖。圖7為某車型發(fā)罩外板產(chǎn)品模型。圖8為某車型發(fā)罩外板拉延沖壓工藝圖。圖9為某車型發(fā)罩外板凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置。圖10為某車型發(fā)罩外板裁剪后拉延型面。圖11為某車型發(fā)罩外板補(bǔ)償后的模具型面。圖12為某車型發(fā)罩外板變形前后型面位移偏差分析云圖。
圖13為某車型梁產(chǎn)品模型。
圖14為某車型梁拉延沖壓工藝圖。
圖15為某車型梁凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置。
圖16為某車型梁裁剪后拉延型面。
圖17為某車型梁補(bǔ)償后的模具型面。
圖18為某車型梁變形前后型面位移偏差分析云圖。
圖19為某車型地板產(chǎn)品模型。
圖20為某車型地板拉延沖壓工藝圖。
圖21為某車型地板凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置。
圖22為某車型地板裁剪后拉延型面。
圖23為某車型地板補(bǔ)償后的模具型面。
圖24為某車型地板變形前后型面位移偏差分析云圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述
壓力機(jī)撓度分布圖采用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Catia的Generative structural analysis模塊進(jìn)行靜態(tài)模擬分析獲得，其具體步驟如下
I.根據(jù)實際壓力機(jī)下工作臺尺寸在結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Catia中繪制三維圖，如圖4所示為某2000t壓力機(jī)下工作臺結(jié)構(gòu)圖。2.壓力機(jī)工作臺邊界條件設(shè)定工作臺材料為鑄鐵；工作臺下底面固定不動； 施加工作壓力的范圍為壓力機(jī)工作臺2/3L尺寸內(nèi)，如圖5剖面線所示；壓力值大小采用 2000t、1600t、1200t、1000t、800t、600t 分別進(jìn)行計算。3.獲得撓度分布圖根據(jù)不同的工作壓力值分別計算獲得壓力機(jī)下工作臺的撓度分布圖，如圖6所示。該撓度分布圖以3dxml文件格式保存后，可根據(jù)實際模具工作時的壓力大小插入到?jīng)_壓工藝圖中，用于確定模具型面變形量。實施例I
某車型發(fā)罩外板產(chǎn)品模型如圖所示7，其對應(yīng)的拉延沖壓工藝圖如圖8所示，使用壓力機(jī)為2000t，工作壓力為800t。具體操作步驟如下
I.將2000t壓力機(jī)在800t工作壓力下對應(yīng)的工作臺撓度分布圖裝配到圖8中，并根據(jù)模具的凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置，確定輪廓線位置的凹陷撓度為O. 65mm，模具中心凹陷撓度為O. 99mm，如圖9所示。兩值相減O. 99-0. 65=0. 34即為該發(fā)罩拉延模具在該工況下的型面變形量。2.凸模輪廓線向內(nèi)側(cè)偏移O. 1mm，同時采用該偏移輪廓線裁剪拉延型面如圖10 所示。3.將偏移輪廓線投影到與沖壓方向垂直的xoy平面上，同時擬和出參考曲面。采用凸凹變形命令制作目標(biāo)曲面，注意變形量為-O. 34_，其命令如下
要變形的曲面參考曲面，
限制曲線偏移輪廓線投影線，
變形中心壓力機(jī)中心，
變形方向沖壓方向，
變形距離-0. 34mm。另外，由于汽車外覆蓋件作為質(zhì)量要求高的A級曲面，在變形補(bǔ)償制作上一定注意變形后的曲面光順性。因此，需要對目標(biāo)曲面進(jìn)行光順處理，以保證最終獲得的變形后型面曲率連續(xù)，滿足使用要求(注對于內(nèi)覆蓋件等表面質(zhì)量要求不高的型面，可省略曲面光順步驟)。4.以參考曲面為變形參考，目標(biāo)曲面為變形目標(biāo)，方向選擇沖壓方向，命令如下
要變形的曲面裁剪后拉延型面，
參考曲面參考曲面，
目標(biāo)曲面目標(biāo)曲面，
包裹類型帶有方向的，
方向沖壓方向，
驅(qū)動模具型面整體變形，獲得補(bǔ)償后的模具型面如圖11所示。5.將變形前的拉延型面與變形后型面進(jìn)行偏差分析，獲得位移偏差分析云圖，如圖12所示。6.將加工數(shù)據(jù)的凹模型面替換為變形補(bǔ)償后的模具型面，凸模型面保持不動，達(dá)到模具在空載狀態(tài)下的中間緊壓、四周空開的不等間隙態(tài)勢。最終實現(xiàn)模具在壓力機(jī)上工作時動態(tài)合模間隙均勻分布的狀態(tài)。實施例2
某車型梁產(chǎn)品模型如圖所示13，使用壓力機(jī)為800t，工作壓力為500t，對應(yīng)的拉延沖壓工藝圖如圖14所示。型面變形補(bǔ)償具體操作步驟如下I.將800t壓力機(jī)在500t工作壓力下對應(yīng)的工作臺撓度分布圖裝配到圖14中，并根據(jù)模具的凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置，確定輪廓線位置的凹陷撓度為O. 16mm，模具中心凹陷撓度為O. 26mm，如圖15所示。兩值相減O. 26-0. 16=0. 10即為該工況下的型面變形量。2.凸模輪廓線向內(nèi)側(cè)偏移O. 1mm，同時采用該偏移輪廓線裁剪拉延型面如圖16 所示。3.將偏移輪廓線投影到與沖壓方向垂直的xoy平面上，同時擬和出參考曲面。采用凸凹變形命令制作目標(biāo)曲面，注意變形量為-O. 10mm，其命令如下
要變形的曲面參考曲面，
限制曲線偏移輪廓線投影線，
變形中心壓力機(jī)中心，
變形方向沖壓方向，
變形距離-0. 1mm。4.以參考曲面為變形參考，目標(biāo)曲面為變形目標(biāo)，方向選擇沖壓方向，命令如下
要變形的曲面裁剪后拉延型面，
參考曲面參考曲面，
目標(biāo)曲面目標(biāo)曲面，
包裹類型帶有方向的，
方向沖壓方向。驅(qū)動模具型面整體變形，獲得補(bǔ)償后的模具型面如圖17所示。5.將變形前的拉延型面與變形后型面進(jìn)行偏差分析，獲得位移偏差分析云圖，如圖18所示。6.將加工數(shù)據(jù)的凹模型面替換為變形補(bǔ)償后的模具型面，凸模型面保持不動，完成模具型面變形補(bǔ)償過程。實施例3
某車型地板產(chǎn)品模型如圖所示19，使用壓力機(jī)為lOOOt，工作壓力為700t，對應(yīng)的拉延沖壓工藝圖如圖20所示。型面變形補(bǔ)償具體操作步驟如下
I.將IOOOt壓力機(jī)在700t工作壓力下對應(yīng)的工作臺撓度分布圖裝配到圖20中，并根據(jù)模具的凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置，確定輪廓線位置的凹陷撓度為O. 2mm，模具中心凹陷撓度為O. 52_，如圖21所示。兩值相減O. 52-0. 2=0. 32即為該工況下的型面變形量。2.凸模輪廓線向內(nèi)側(cè)偏移O. 1mm，同時采用該偏移輪廓線裁剪拉延型面如圖22 所示。3.將偏移輪廓線投影到與沖壓方向垂直的xoy平面上，同時擬和出參考曲面。采用凸凹變形命令制作目標(biāo)曲面，注意變形量為-0. 32_，其命令如下
要變形的曲面參考曲面，
限制曲線偏移輪廓線投影線，
變形中心壓力機(jī)中心，變形方向沖壓方向，
變形距離_0· 32mm。4.以參考曲面為變形參考，目標(biāo)曲面為變形目標(biāo)，方向選擇沖壓方向，命令如下
要變形的曲面裁剪后拉延型面，
參考曲面參考曲面，
目標(biāo)曲面目標(biāo)曲面，
包裹類型帶有方向的，
方向沖壓方向。驅(qū)動模具型面整體變形，獲得補(bǔ)償后的模具型面如圖23所示。5.將變形前的拉延型面與變形后型面進(jìn)行偏差分析，獲得位移偏差分析云圖，如圖24所示。6.將加工數(shù)據(jù)的凹模型面替換為變形補(bǔ)償后的模具型面，凸模型面保持不動，模具型面變形補(bǔ)償結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種針對壓力機(jī)撓度變形的模具型面補(bǔ)償方法，其特征在于具體的步驟如下O獲得壓力機(jī)撓度分布圖壓力機(jī)撓度分布圖是采用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Catia的 Generative structural analysis模塊進(jìn)行靜態(tài)模擬分析獲得；①根據(jù)實際壓力機(jī)下工作臺尺寸在Catia軟件中繪制三維圖；②壓力機(jī)工作臺邊界條件設(shè)定工作臺材料為鑄鐵，工作臺下底面固定不動，施加工作壓力的范圍為壓力機(jī)工作臺2/3L尺寸內(nèi)，壓力值大小采用2000t、1600t、1200t、1000t、 800t、600t ；③獲得撓度分布圖根據(jù)以上不同的工作壓力值采用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Catia軟件分別計算獲得壓力機(jī)下工作臺的撓度分布圖，該撓度分布圖以3dxml文件格式保存后，可根據(jù)實際模具工作時的工作壓力大小插入到?jīng)_壓工藝圖中，用于確定模具型面變形量；2)確定模具型面變形量將步驟I)獲得的撓度分布圖插入到?jīng)_壓工藝圖中，分別確定模具中心位置和模具凸模輪廓線位置的壓力機(jī)工作臺撓度值，將兩值相減獲得的差值即為模具型面的變形量；3)驅(qū)動模具型面變形在結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件Catia中將模具的凸模輪廓線向內(nèi)側(cè)偏移 O. 1_，以此為變形邊界線，并將該邊界線投影到與沖壓方向垂直的平面上，同時在此平面上擬和出參考曲面，該參考曲面的邊界線內(nèi)側(cè)為變形區(qū)域，外側(cè)固定不動；而后將壓力機(jī)工作臺面中心作為最大變形點，以步驟2)得到的變形量為參考值驅(qū)動上述曲面變形獲得目標(biāo)面，最后以參考曲面為變形參考，目標(biāo)曲面為變形目標(biāo)，驅(qū)動模具型面整體變形，獲得補(bǔ)償后的模具型面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針對壓力機(jī)撓度變形的模具型面補(bǔ)償方法，其特征在于具體的步驟如下首先獲得壓力機(jī)撓度分布圖，再確定模具型面變形量在拉延或翻邊成形類沖壓模具的模面設(shè)計階段，對上(下)模型面采取與壓力機(jī)工作臺撓度變形同(反)向的映射變形補(bǔ)償，補(bǔ)償范圍為凸模輪廓向內(nèi)側(cè)偏移0.1mm的位置，補(bǔ)償量參照壓力機(jī)撓度分布圖。模具型面整體變形補(bǔ)償處理采取平面變形映射驅(qū)動，運(yùn)用平面變形映射驅(qū)動模具型面整體變形，獲得補(bǔ)償后的模具型面。可大幅減少模具調(diào)試時的鉗工手工研修量。
文檔編號B30B15/00GK102601194SQ20121007015
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者馮巖, 張健, 王忠華, 王立石, 閆巍 申請人:中國第一汽車股份有限公司