基于补偿因子的复杂型面零件冲压回弹控制研究与应用(第Ⅰ部分:理论)

板料冲压回弹是塑性加工的一大难题,目前对回弹的预测以数值仿真为主,回弹量通常只能进行定性分析。为获得冲压模具修模时的回弹量,首先进行冲压回弹补偿因子的理论分析,然后建立补偿因子的计算模型,最后得到补偿因子的大小。计算模型建立在弹塑性弯曲的二次回弹基础上,补偿因子以板料弯曲半径、回弹半径及修模后的弯曲半径为研究目标,计算回弹修模量的大小,补偿因子包含弯曲半径、板料厚度、屈服强度与弹性模量比、弯曲角度等参数。通过计算得出补偿因子与各参数间的数值关系,分析各参数对补偿因子的影响,揭示补偿因子的变化规律,预测回弹值的大小。结果表明,补偿因子能为模具的模面修正提供理论依据,是一种提高修模效率的回弹控制方法。     

复杂型面冲压零件的回弹评价研究与应用

针对无参考点的复杂型面冲压零件存在回弹不易评价的难题,提出一种基于仿真计算、逆向工程技术和反向加载模型的回弹评价方法。该方法首先在仿真的基础上确定冲压零件回弹参考点,并通过实验验证其可行性;然后通过逆向工程技术得到零件冲压回弹后的重构曲面,利用回弹后的重构曲面与零件原始曲面建立回弹反向加载模型。根据弹性变形特点,建立重构曲面与零件原始曲面各节点的对应关系,得到每个节点的回弹值,实现复杂型面冲压零件的回弹评价。实例证明该方法为复杂型面零件提供了一种回弹评价的思路与方法。     

高强钢板冲压位移回弹补偿技术研究与应用

回弹是高强钢板零件冲压中的一大难题,当前工程应用中仍然依赖大量修模解决回弹问题。该文采用全工序仿真计算和回弹补偿方法,提高回弹计算的数值模拟精度;利用位移回弹补偿原理,对拉延型面和修边型面进行回弹补偿,使冲压回弹后的零件尺寸满足设计产品的精度要求。该研究提高了高强钢冲压件的质量,实际生产的应用效果良好。     

高强钢板冲压全工序回弹补偿研究

回弹是高强钢板零件冲压中的一大难题,当前工程应用中回弹计算精度不高,仍然依赖大量修模解决回弹问题。采用全工序仿真计算和回弹补偿方法,提高回弹计算的数值模拟精度,并利用位移回弹补偿原理对拉深型面和修边型面进行回弹补偿,使冲压回弹后零件尺寸满足设计产品的精度要求。结果表明,该研究方法大大提高了高强钢冲压件的质量,实际生产应用效果良好。     

热冲压B柱开模回弹控制研究

热冲压开模回弹的控制是影响零件质量的关键问题。提出了一种通过控制热冲压零件开模温度分布而控制开模回弹的方法。对热冲压B柱进行了开模回弹的数值模拟,并通过试验验证了仿真方法的有效性和结果的准确性。分析了热冲压B柱开模回弹的主要变形模式、回弹部位与回弹量,对主要回弹部位进行了区域划分与区域开模温度调整,研究了区域温度控制与开模回弹模式和回弹量的关系,并获得了开模温度分布所引起的开模回弹规律。最终通过改变开模零件不同区域温度分布实现了热冲压B柱开模扭曲变形的控制。     

基于CAE技术的板件回弹补偿

板料成形的回弹问题非常复杂,同时回弹影响零件成形精度,增加试模、修模的工作量,故在生产实际中需要采取行之有效的措施控制回弹。针对此问题,介绍一种利用CAE软件模拟来控制回弹的方法,用DYNAFORM确定出零件的回弹量,根据回弹量进行回弹补偿,然后采用ThinkDesign软件进行回弹补偿的工具曲面操作,仿真结果显示采用此方法进行回弹补偿符合精度要求。     

复杂型面零件冲压回弹参考点的选择与应用

对于复杂型面零件,冲压回弹随参考点选择不同而不同,而且精确选择很难。以最小模具修模量为目标,提出一种回弹参考点选择的方法。该方法采用计算机仿真和逆向工程技术,计算回弹值并确定最优的回弹参考点。即在仿真计算中试确定回弹参考点,然后将实际冲压件通过逆向工程技术重构型面,采用迭代最近点算法将重构面与设计面进行配准,计算回弹值并分析其特征,判断参考点选择是否合理,通过与其他参考点配准结果进行对比以及实验验证,验证回弹参考点选择方法的可行性。     

基于逆向工程的高强度钢汽车覆盖件的回弹补偿

以某汽车地板下侧加强件为例,针对高强度钢拼焊板的回弹问题和传统检具测量所做回弹补偿的不足,提出了基于逆向工程技术并采用软件进行了回弹补偿。结果表明,传统检具测量与三维扫描测量值二者偏差在6%以内。三维扫描的点云数据可用于对零件回弹补偿计算,并用于加工修模。采用三维扫描所做的回弹补偿比传统检具检测效率和精度更高,并且可减少修模次数。     

JSTAMP／NV在B400／780DP钢板零件中的回弹分析

回弹是板料冲压成形后存在的一种普遍现象,其产生机理是模具卸载后零件所产生的反向弹性变形。零件的最后回弹量是其整个成形过程的累积效应,最终形状取决于成形后的回弹量,回弹的存在使零件尺寸精度降低,从而增加了试模、修模工作量。随着汽车和航空工业的发展．为了减轻质量．节约能源．提高安全性,大量使用高强度金属薄板。与此同时,对薄板壳类零件成形精度的要求越来越高,因此如何控制零件的回弹已成为目前工业领域普遍关注的热点。通过有限元仿真在零件试模前对零件成形后出现的回弹量进行预测,并在模具的设计过程中对回弹进行补偿．对提高冲压件的产品质量及生产效率具有重要意义,其关键是如何获取用于指导模具设计的高精度回弹预测值。     

汽车前梁后部零件全工序成形回弹仿真及模面补偿研究

高强钢板作为汽车用钢的主要材料,在冲压成形过程中易出现破裂、起皱和回弹等缺陷。以宝钢CR380LA高强钢板汽车前梁后部零件为研究对象,分析了零件的材料和结构特点,确定了零件的冲压工艺方案为落料?拉延?修边、侧冲孔、翻边?整形、侧整形;利用Autoform软件,研究了零件的全工序成形回弹仿真,并预测了零件成形后的回弹量;根据回弹预测结果,采用折入补偿设计策略对零件两侧壁的拉延模面进行了回弹几何补偿。模面补偿后的回弹模拟及实际生产检测结果表明,零件的回弹减小了80%,且得到了有效地控制。零件的全工序成形回弹仿真及模面补偿是正确合理的,保证了零件的成形质量和尺寸精度,为同类零件的成形工艺设计和回弹模面补偿提供了有益的指导。     

汽车外覆盖件的回弹仿真及工程控制方法

目前商业冲压CAE分析软件对冲压开裂和起皱的预测精度达到90%以上,但是对回弹的预测精度仍然较低。在分析仿真软件不同设置条件对回弹精度的影响基础上,建立了适合覆盖件冲压回弹与面畸变CAE分析的设置规范。针对外覆盖件的回弹控制问题,提出了一种基于工程知识库与CAE分析相结合的回弹与面畸变控制方法。这种方法根据回弹仿真结果和经验数据库对外覆盖件冲压模面数据进行回弹补偿,补偿数据在满足仿真验证的基础上,面质量必须在Radius、Reflection和Section Analysis三个方面同原始数据一致。实践表明,此控制方法可以很好地预测和解决外覆盖件的回弹和面畸变问题。     

基于稳健冲压工艺的门内板回弹补偿

回弹是冲压件普遍存在的问题,很大程度上影响着冲压件的尺寸精度。以某车型前门内板零件为例,研究了冲压件的回弹补偿问题。首先根据门内板产品造型特性,设计了稳健的冲压工艺方案;然后利用Autoform软件对回弹进行模拟预测,制定了预回弹补偿方案;最后跟踪实际零件的尺寸情况,对全工序件进行扫描,并结合GOM软件分析实际与理论尺寸的偏差原因,制定了后回弹补偿方案,补偿后零件尺寸基本达标。结果表明,基于稳健的冲压工艺方案,对模面进行预补偿和后补偿,能稳定、有效地控制零件的回弹,为门内板类冲压件的回弹补偿提供一个参考思路。     

基于几何回弹量补偿的模具型面修正方法

根据回弹机理,提出了一种基于几何回弹量补偿的模具型面修正方法,在此基础上开发了模具型面修正程序,并以类似U形件作为研究对象,在Dynaform软件中进行了冲压回弹模拟,将结果输入修模程序得到点云文件并导入Surfacer软件,将CAE网格节点数据转化为CAD点云数据,最后完成模具型面的CAD设计。     

基于Dynaform和正交试验的轿车加强梁冲压工艺参数优化

起皱、开裂和回弹是汽车覆盖件冲压成形时产生的主要质量问题,直接影响零件表面、尺寸和形状精度。以加强梁为例,利用Dynaform软件对冲压成形过程和回弹进行仿真模拟,采用正交试验和极差分析法,以最小厚度、最大回弹量、开裂和起皱为评价考察指标,研究了压边力、冲压速度、摩擦系数和凸凹模间隙对厚度和回弹的影响规律,优化冲压工艺参数和模具形面。将模拟分析得到的最小厚度值和最大回弹量与实际零件对比,验证了优化方案的合理性与模拟结果的准确性。有效地将零件厚度控制在0. 85～1. 15 mm之间,回弹控制在1. 1 mm以内,减少了修模次数和缩短了生产周期。     

轮罩拉深成形的回弹补偿模拟分析

针对轮罩的回弹会严重影响零件的形状和尺寸精度的问题,提出了通过模具补偿降低轮罩回弹的方法。在对轮罩成形进行回弹仿真分析的基础上,根据回弹变形后的形状与期望形状的偏差对初始模具型面进行修正,使得冲压件过正成形,对覆盖件进行回弹补偿。回弹补偿模拟分析结果表明,一次补偿后回弹量得到明显改善,回弹量控制在0.65mm以内,减少回弹量56个百分点,满足了工程设计要求,大大减少了反复试模、修模的工作量,降低了冲压件的制造成本,缩短了新产品的开发周期。     

基于曲率差的回弹评价方法及其应用

针对板料在常温下冲压成形时回弹较大,且现有的评价方法无法判断回弹发生的具体位置而难以准确指导修模的问题,提出一种基于曲率差的回弹评价方法来表征冲压零件回弹,可以准确地显示零件回弹发生的具体位置。首先,采用GOM ATOS Core光学三维扫描仪获取冲压件回弹后的型面,以凸模型面作为冲压件回弹前的型面,再通过MeshLab软件将连续曲面离散为点云。然后,通过多层次B样条插值算法(MBA)将离散的点云拟合成曲面,计算每一点的平均曲率,并以回弹前后的曲率差值来表征回弹大小。最后,将该方法用于某汽车铝合金制成的前风窗下横梁和前防撞梁冲压件的整形阶段,根据冲压件回弹前后的曲率差修正模具型面,并采用位移法对比模具修正前后的零件回弹量。结果表明：前风窗下横梁的正负最大位移分别从+1.415和-2.508 mm减小为+0.707和-1.263 mm;前防撞梁的最大负位移从-3.574 mm减小为-0.801 mm,回弹量明显减小,满足其尺寸偏差要求。说明基于曲率差的回弹评价方法,可以准确地找到回弹发生的部位,并有效地指导回弹补偿工作。     

一种基于能量法的冲压回弹预测补偿算法

冲压零件的回弹会严重影响零件的形状和尺寸精度。通过对模具型面进行调整,从而去除回弹造成的形状误差是目前常用的一种手段。但是这种方法的模具型面设计工作量很大。文章在能量法的基础上,提出了一种预测任意截面形状的回转体零件回弹量的算法。该算法具有较快的计算速度,适用于多次迭代的补偿计算。利用该算法对半球形零件的拉深回弹进行了预测,所得结果与实验结果吻合较好。在此基础上,提出了一种位移调整的算法,通过在回弹预测量的反方向对模具型面进行补偿,可以自动获得补偿后的模具型面。实际计算结果表明,该算法具有较快的迭代速度,对一般形状的回转体零件可以在2次迭代后获得较高的零件精度。     

汽车前纵梁高强激光拼焊板回弹分析及模面补偿优化

针对汽车前纵梁高强激光拼焊板成形中的回弹问题,采用回弹值预测与模面补偿技术相结合的方法进行控制。采用多工位单工步模拟方法进行了各工序回弹分析。结果表明,考虑每道工序卸载后回弹的模拟精度比不考虑每道工序卸载后回弹的模拟精度高。在模面补偿过程中,利用了Dynaform软件中的回弹迭代补偿和激光扫描实验相结合的方法,当补偿因子为0.8时,模拟回弹偏差达到允许范围内。经生产实验能够得到合格的零件。     

模面几何修正的回弹补偿方向分析

精确回弹预测的目的是通过数值回弹模拟来修正模面,使得回弹后零件与设计的产品一致,因此,在回弹预测的基础上进行基于数值模拟或逆向工程的模面补偿和工艺调整,甚至修改成形方案和模具结构,仍然是当前降低回弹的主要措施。文章对模面几何补偿方法进行了阐述,对其应用特点、精度和效率进行了系统的对比分析,结果表明,在以转动为主导回弹的情况下,法向补偿具有很高的精度,但运行计算时间较长;在回弹存在大平移的情况下,连线方向补偿则精度较高,且算法简单;而Z向反向补偿法虽然具有算法简单、计算效率高的优点,却不能很好地对模面进行修正。     

板料成形参数化建模与自动分析平台开发及应用

针对现有商业软件不能兼顾参数化建模和模具补偿的问题,基于VB开发了考虑回弹及模具补偿的板料冲压成形参数化建模与自动分析平台。该平台采用动力显式算法模拟成形过程,采用静力隐式算法模拟回弹过程,并根据回弹偏差采用位移修正法对模具进行补偿。应用该平台对某护罩件进行分析,实现了同类零件的参数化建模与分析,获得了摩擦系数和模具间隙对回弹偏差的影响规律,并得到理想的模具型面,体现了该平台的智能性和高效性。