CN109635364A - 一种基于误差控制函数的回弹量估算方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于误差控制函数的回弹量估算方法，属于材料成型控制领域。解决一般的解析方法无法对高强度钢板在冲压时产生的回弹量进行准确估算的问题。一种基于误差控制函数的回弹量估算方法，应用有限元数值模拟方法对高强度钢板冲压成形过程进行模拟，首先建立高强度钢板U型件的有限元模型，然后基于变形传递函数法建立U型件的回弹模拟误差函数，再借助有限元数值模拟软件的回弹补偿模块进行回弹补偿，使由补偿后的模具预测得到的实际零件回弹角与由误差函数计算得到的标准回弹角相吻合，从而实现对高强度钢板冲压回弹量的准确估算。本发明适用于高强度钢U型件回弹量的估算。

Description

一种基于误差控制函数的回弹量估算方法
技术领域
本发明涉及一种高强度钢U型件回弹量估算方法。
背景技术
汽车制造在整个国家的工业占据着极高的比重。近年来，高强度钢作为一种比强度高，可靠性强，尺寸精确的原材料在汽车制造中的应用越来越广泛，而随之而来的回弹问题也日趋严重，能否对冲压过程中产生的回弹施以准确的估算和有效的抑制直接与汽车覆盖件的成形质量和尺寸精度相关。目前，高强度钢的回弹问题己成为世界性的难题。
由于汽车覆盖件本身的几何形状和边界条件多较复杂，一般的解析方法在此时失去作用，而将有限元数值模拟技术引入板料冲压成形领域后，一般解析法和经验公式法的不足得以克服。应用有限元数值模拟方法对高强度钢板冲压成形过程进行模拟，可以预知材料的流动趋势、应力应变分布、板厚变化及可能出现的缺陷等，为准确预测成形参数对冲压件成形质量的影响，进而优化工艺参数和模具结构提供了一种有效手段。
有限元数值模拟技术发展至今，现已能对板料成形中的破裂和起皱等缺陷做出准确的预测和估算，但对于回弹，其精度仍不尽人意(≤75％)。
故此，本方法将函数方法与有限元数值模拟技术结合，借助变形传递函数和有限元数值模拟软件的回弹补偿功能，提供一种高强度钢U型件回弹量的估算方法。
发明内容
本发明的目的是解决一般的解析方法无法对高强度钢板在冲压时产生的回弹量进行准确估算的问题，而提出的一种基于误差控制函数的回弹量估算方法。
一种基于误差控制函数的回弹量估算方法，回弹量的估算可由以下步骤实现：
步骤一：使用3D制图软件建立零件、坯料与模具模型，并导入数值模拟软件中；
步骤二：对导入的模型进行网格划分,完成各模具与坯料间的位置调整与定位；
步骤三：以Webb变形传递函数为思想，建立回弹模拟误差与模拟回弹量之间的传递函数，并将其定义为回弹模拟误差函数；
步骤四：在数值模拟软件中，依次导入标准冲压件、回弹模拟型面和实际冲压件的模型文件，分别测量回弹模拟型面与标准件间、回弹模拟型面与实际冲压件间的节点距离，并将这一数值带入模拟误差函数的表达式中计算出模拟误差函数值；
步骤五：使用数值模拟软件对模具进行回弹补偿；
步骤六：调整补偿因子的大小，重复回弹补偿过程，当由传递函数预测得出的实际冲压件的回弹角θ′与标准件回弹角θ(θ＝90°)吻合时结束，此时的回弹量可作为实际回弹量的一个准确估算。
其中，回弹补偿过程可分为以下三步：
选择全部补偿，其他参数保持不变，单击提交按钮提交任务；
用补偿后的模具重新进行冲压成形的有限元数值模拟，并把模拟后的结果再次进行回弹计算；
将计算后的结果与标准件进行对比，若吻合，则以计算得到的回弹量作为零件回弹量的估算值，否则调整补偿因子(其值应大于1.0)。
本发明的有益效果为本发明提供了一种基于误差控制函数的回弹量估算方法。近年来，高强度钢作为一种比强度高，可靠性强，尺寸精确的汽车覆盖件原材料在汽车制造中的应用越来越广泛，然而高强度钢的冲压回弹问题却阻碍着汽车工业的发展。目前，由于汽车覆盖件本身的几何形状和边界条件多较复杂，一般的解析方法无法对高强度钢在冲压过程中的回弹量给出较为准确的预估，而有限元数值模拟技术虽可以对高强度钢在冲压过程中的回弹进行仿真模拟，但其准确度仍处于一个较低的水平(≤75％)。本方法将函数方法与有限元数值模拟技术结合，借助变形传递函数和有限元数值模拟软件的回弹补偿功能，提供一种高强度钢U型件回弹量的估算方法，旨在综合传统解析法和数值模拟技术的优点，做到对回弹量的准确预估。
附图说明
图1为标准回弹角θ的定义。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的基于误差控制函数与数值模拟的U型件回弹量估算方法，回弹量的估算可由以下步骤实现：
步骤一：使用3D制图软件建立零件、坯料与模具模型，并导入数值模拟软件中；
步骤二：对导入的模型进行网格划分,完成各模具与坯料间的位置调整与定位；
步骤三：以Webb变形传递函数为思想，建立回弹模拟误差与模拟回弹量之间的传递函数，并将其定义为回弹模拟误差函数；
步骤四：在数值模拟软件中，依次导入标准冲压件、回弹模拟型面和实际冲压件的模型文件，分别测量回弹模拟型面与标准件间、回弹模拟型面与实际冲压件间的节点距离，并将这一数值带入模拟误差函数的表达式中计算出模拟误差函数值；
步骤五：使用数值模拟软件对模具进行回弹补偿；
步骤六：调整补偿因子的大小，重复回弹补偿过程，当由传递函数预测得出的实际冲压件的回弹角θ′与标准件回弹角θ(θ＝90°)吻合时结束，此时的回弹量可作为实际回弹量的一个准确估算。
其中，回弹补偿过程可分为以下三步：
选择全部补偿，其他参数保持不变，单击提交按钮提交任务；用补偿后的模具重新进行冲压成形的有限元数值模拟，并把模拟后的结果再次进行回弹计算；
将计算后的结果与标准件进行对比，若吻合，则以计算得到的回弹量作为零件回弹量的估算值，否则调整补偿因子(其值应大于1.0)。
具体实施方式二：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的基于误差控制函数与数值模拟的U型件回弹量估算方法，步骤三所述模拟误差函数表示为：
其中，
xs＝ys，为回弹模拟型面；
xp为实际冲压件回弹后型面；
ym为模具型面。
具体实施方式三：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的基于误差控制函数与数值模拟的U型件回弹量估算方法，步骤八所述回弹补偿过程为：
选择全部补偿，其他参数保持不变，单击提交按钮提交任务；
用补偿后的模具重新进行冲压成形的有限元数值模拟，并把模拟后的结果再次进行回弹计算；
将计算后的结果与标准件进行对比，若吻合，则以计算得到的回弹量作为零件回弹量的估算值，否则调整补偿因子(其值应大于1.0)。
具体实施方式四：与具体实施方式三不同的是，所述标准回弹角θ，其特征在于，标准回弹角θ的定义如图1。
具体实施方式五：与具体实施方式四不同的是，本实施方式的基于误差控制函数与数值模拟的U型件回弹量估算方法，补偿因子应大于1.0。

Claims (3)

1.一种基于误差控制函数的回弹量估算方法,其特征在于，回弹量的大小的估算可由以下步骤实现：
步骤一：使用3D制图软件建立零件、坯料与模具模型，并导入数值模拟软件中；
步骤二：对导入的模型进行网格划分,完成各模具与坯料间的位置调整与定位；
步骤三：以Webb变形传递函数为思想，建立回弹模拟误差与模拟回弹量之间的传递函数，并将其定义为回弹模拟误差函数；
步骤四：在数值模拟软件中，依次导入标准冲压件、回弹模拟型面和实际冲压件的模型文件，分别测量回弹模拟型面与标准件间、回弹模拟型面与实际冲压件间的节点距离，并将这一数值带入模拟误差函数的表达式中计算出模拟误差函数值；
步骤五：使用数值模拟软件对模具进行回弹补偿；
步骤六：调整补偿因子的大小，重复回弹补偿过程，当由传递函数预测得出的实际冲压件的回弹角θ′与标准件回弹角θ(θ＝90°)吻合时结束，此时的回弹量可作为实际回弹量的一个准确估算。
2.根据权利要求1所述一种基于误差控制函数的回弹量估算方法，其特征在于，步骤三所述模拟误差函数表示为：
其中，
xs＝ys，为回弹模拟型面；
xp为实际冲压件回弹后型面；
ym为模具型面。
3.根据权利要求1所述一种基于误差控制函数的回弹量估算方法，其特征在于，步骤五所述回弹补偿过程为：
选择全部补偿，其他参数保持不变，单击提交按钮提交任务；
用补偿后的模具重新进行冲压成形的有限元数值模拟，并把模拟后的结果再次进行回弹计算；
将计算后的结果与标准件进行对比，若吻合，则以计算得到的回弹量作为零件回弹量的估算值，否则调整补偿因子(其值应大于1.0)。
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