CN104778305A - 一种零件弯边回弹补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种零件弯边回弹补偿方法，其特征在于考虑回弹补偿、基于弯边设计参考面对弯边进行重构，建立模具设计参考面，基于几何的方法研究零件弯边回弹补偿问题，通过离散外形交叉线、补偿弯边截面线，偏移补偿面的方法快速建立零件补偿后弯边参考面。补偿结果不仅能够很好的满足工程实际应用，而且补偿过程快速简便。

Description

一种零件弯边回弹补偿方法

技术领域

本发明属于制造技术领域，具体涉及一种零件弯边回弹补偿方法。

背景技术

回弹是零件成形后常见但不易解决的问题。在板料冲压成形过程中，回弹是一种常见的现象，特别在U型件中回弹更加明显。冲压件的最终形状取决于成形后的回弹量，故回弹现象的存在对零件的形状、尺寸精度有着重要影响，也给后续装配工作带来困难，不仅降低了生产效率，而且加大了生产成本。在复合材料固化成型过程中，由于基体的固化收缩效应以及工艺过程引起的材料分布梯度因素，结构内部将不可避免地产生残余应力，进而引起复合材料结构件在脱模后产生回弹，使构件在室温下的自由形状与预期的设计形状存在一定的差异，结果增加了制造成本和装配难度。究其原因，回弹现象实际上是当外载荷去除后，零件发生弹性恢复而产生的，卸载的弹性恢复是一个寻求内部应力自相平衡的过程，产生的弹性恢复引起零件几何形状发生回弹，当零件达到内部应力自相平衡时，弹性恢复过程结束。

回弹是零件成形过程中存在的一种主要质量缺陷，回弹补偿是解决这一问题的主要途径，现阶段行之有效的回弹补偿方法有很多种。期刊文献中，杨忆湄等人提出一种零件弯边回弹补偿方法，通过对零件弯边线进行离散，应用知识库对回弹量进行补偿与预测，最后建立零件工艺模型，但补偿步骤较多。Woo-Kyun Jung等人针对雷达吸波结构RAS，将碳纤维和玻璃纤维进行混杂，研究该种零件固化成型后构件的回弹问题，通过预测构件回弹量，并在零件工装上反应，达到补偿的目的。Woo-Kyun Jung等人通过实验的方法获得零件成型后的回弹量，并对零件工装进行补偿。G.Fernlund等人通过实验的方法研究固化温度、冷却率、固化压力、铺层数量、模具材料等因素对零件回弹的影响。陈晓静等人研究复合材料构件在热压罐成型过程中的温度场分布，通过对复合材料构件变形的有限元预测，提出基于节点变形的型面补偿算法。贾丽杰等人以典型C形结构的缩比试验件入手，采用激光跟踪仪检测变形，同时借助仿真模拟手段，预测其变形，并根据试验数据及模拟结果推出C形结构回弹变形的拟合公式。杨曦凝等人在传统模具设计方法的基础上，利用有限元软件模拟计算模具的热膨胀变形量，在模具设计阶段对模具的热变形量进行补偿。徐晶等人通过有限元模拟方法，预测复合材料构件的变形，提出模具型面补偿算法。上述研究基本都是基于实验或者有限元分析软件进行回弹量的预测，然后对模具进行修正，达到补偿的目的，但是回弹角预测和弯边补偿过程耗时较长。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种零件弯边回弹补偿方法，提高回弹补偿效率。

技术方案

一种零件弯边回弹补偿方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：计算零件弯边设计参考面与零件腹板内表面S^W的相交线，以相交线作为弯边外形交叉线I为零件弯边设计参考面的个数；

步骤2：沿弯边高度方向分割弯边设计参考面得到弯边分割参考面将弯边分割参考面沿轴向最远端边界线方向外延得到弯边扩展参考面步骤如下：

步骤a：取腹板内表面S^W所在平面F^W，将平面F^W沿弯边高度方向平移h，得到平移平面F^WD；平移平面F^WD与弯边设计参考面相交，得到交线以交线和外形交线分割弯边设计参考面两个交线之间的部分为弯边分割参考面

步骤b：弯边分割参考面轴向最远端边界线分别为和将弯边分割参考面沿边界线外延至边界线得到弯边扩展参考面扩展外形交叉线为

步骤3：对扩展外形交叉线进行等距离散，扩展外形交叉线弧长为l_i，形成离散点j＝1,2,…,J；其中：

步骤4：过离散点作扩展外形交叉线的法平面法平面与弯边扩展参考面相交，得到弯边截面线将弯边截面线绕扩展外形交叉线向弯边弯曲方向旋转一个回弹角φ，得到补偿后的弯边截面线

步骤5：多截面曲面拟合补偿后的弯边截面线得到模具参考面模具参考面沿零件弯曲方向偏移l，得到模具偏移参考面

步骤6：模具偏移参考面与零件腹板内表面S^W圆角化，圆角半径R₀与零件设计模型圆角半径R相等，得到模具设计参考面依据此模具设计参考面设计零件成型模具。

所述步骤a的平移距离h＝最大弯边高度+20mm。

所述步骤b的外延距离d＝10mm。

所述步骤3的离散间距为d_i＝1mm～3mm。

所述步骤4的回弹角φ采用有限元模拟方法计算确定。

所述步骤5的偏移α₀＝φ+α、R₀＝R；其中：α为零件设计模型弯边角度，α₀为模具型面斜角，R为零件设计模型圆角半径，R₀为模具圆角半径。

有益效果

本发明提出的一种零件弯边回弹补偿方法，基于几何的方法研究零件弯边回弹补偿问题，通过离散外形交叉线、补偿弯边截面线，偏移补偿面的方法快速建立零件补偿后弯边参考面。补偿结果不仅能够很好的满足工程实际应用，而且补偿过程快速简便。

附图说明

图1是实例零件。

图2是实例零件弯边设计参考面。

图3是腹板内表面与零件设计参考面的交线。

图4是交线截取设计参考面得到弯边分割参考面。

图5是弯边分割参考面外延得到弯边扩展参考面。

图6是扩展外形交叉线离散结果

图7是弯边扩展参考面离散结果

图8是补偿后的弯边截面线

图9是补偿后的截面线局部图

图10是模具参考面

图11是模具设计参考面

图12是模具设计参考面截面线局部图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

以图1实例零件为例，该零件由平面腹板以及两个弯边组成。结合附图，说明该实例零件弯边回弹补偿方法的具体实施过程。

1.实例零件有2个弯边设计参考面和弯边设计参考面与零件腹板内表面S^W交线为即弯边外形交叉线，如图3所示；将腹板内表面所在的平面F^W沿弯边高度方向平移h＝27mm(弯边高度)+20mm＝47mm，得到平移平面F^WD，平移平面F^WD与弯边设计参考面交线为交线与截取弯边设计参考面得到弯边分割参考面如图4所示；将弯边分割参考面沿边界线外延至边界线外延距离d＝10mm，得到弯边扩展参考面扩展外形交叉线为如图5所示。

2.对扩展外形交叉线进行等距离散，扩展外形交叉线弧长为282.612mm，离散间距为1mm，形成离散点离散结果如图6所示；过离散点作扩展外形交叉线的法平面法平面与弯边扩展参考面相交，得到弯边截面线如图7所示；将弯边截面线绕扩展外形交叉线向弯边弯曲方向旋转一个回弹角φ＝5°，得到补偿后的弯边截面线如图8图9所示。

3.拟合补偿后的弯边截面线得到模具参考面如图10所示；模具参考面沿零件弯曲方向偏移其中R₀＝5.5mm、α＝87°，得到模具偏移参考面模具偏移参考面与零件腹板内表面S^W圆角化，得到模具设计参考面如图11图12所示。

Claims (6)

1.一种零件弯边回弹补偿方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：计算零件弯边设计参考面i＝1,2,…,I与零件腹板内表面S^W的相交线，以相交线作为弯边外形交叉线I为零件弯边设计参考面的个数；

步骤2：沿弯边高度方向分割弯边设计参考面得到弯边分割参考面将弯边分割参考面沿轴向最远端边界线方向外延得到弯边扩展参考面步骤如下：

步骤a：取腹板内表面S^W所在平面F^W，将平面F^W沿弯边高度方向平移h，得到平移平面F^WD；平移平面F^WD与弯边设计参考面相交，得到交线以交线和外形交线分割弯边设计参考面两个交线之间的部分为弯边分割参考面

步骤b：弯边分割参考面轴向最远端边界线分别为和将弯边分割参考面沿边界线外延至边界线得到弯边扩展参考面扩展外形交叉线为

步骤3：对扩展外形交叉线进行等距离散，扩展外形交叉线弧长为l_i，形成离散点j＝1,2,…,J；其中：

步骤4：过离散点作扩展外形交叉线的法平面法平面与弯边扩展参考面相交，得到弯边截面线将弯边截面线绕扩展外形交叉线向弯边弯曲方向旋转一个回弹角φ，得到补偿后的弯边截面线

步骤5：多截面曲面拟合补偿后的弯边截面线得到模具参考面模具参考面沿零件弯曲方向偏移l，得到模具偏移参考面

步骤6：模具偏移参考面与零件腹板内表面S^W圆角化，圆角半径R₀与零件设计模型圆角半径R相等，得到模具设计参考面依据此模具设计参考面设计零件成型模具。

2.根据权利要求1所述零件弯边回弹补偿方法，其特征在于：所述步骤a的平移距离h＝最大弯边高度+20mm。

3.根据权利要求1所述零件弯边回弹补偿方法，其特征在于：所述步骤b的外延距离d＝10mm。

4.根据权利要求1所述零件弯边回弹补偿方法，其特征在于：所述步骤3的离散间距为d_i＝1mm～3mm。

5.根据权利要求1所述零件弯边回弹补偿方法，其特征在于：所述步骤4的回弹角φ采用有限元模拟方法计算确定。

6.根据权利要求1所述零件弯边回弹补偿方法，其特征在于：所述步骤5的偏移α₀＝φ+α、R₀＝R；其中：α为零件设计模型弯边角度，α₀为模具型面斜角，R为零件设计模型圆角半径，R₀为模具圆角半径。