CN110110378B - 一种复杂曲面的贴模性快速检测方法 - Google Patents

一种复杂曲面的贴模性快速检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，首先在三维绘图软件中绘制模具模型，其次将实体模型导入有限元分析软件中对零件进行冲压成型模拟，得到FLD图像；再将求解出的结果文件进行后处理，将成型后的零件沿逆时针方向每隔45°进行剖切，得到4个重要剖切面。最后根据剖切线上的点与凸模上的点具有一一对映的关系，根据相互对映的两点间的距离进行量化，通过有限元模拟软件得到板料的贴模性数据来模拟真实情况下贴模状态。更加快速准确的描绘工件成形效果，以提高工件水平和质量。

Description

一种复杂曲面的贴模性快速检测方法
技术领域
本发明涉及薄板冲压精度领域，特别是涉及一种复杂曲面的贴模性快速检测方法。
背景技术
新世纪以来随着国民生活水平的提高汽车的生产制造业也在整个国家的工业占据着极高的比重。汽车中的绝大多数覆盖件都是板料冲压而成。因此对冲压件的精度和质量有着较高的要求。
由于传统的模具涉及大都依赖经验公式在新型型面上容错较低。随着计算机辅助设计技术的发展基于CAE技术的数值模拟蓬勃发展，大量的运用于模具的设计试模中，可靠性提高到了95％。
在具有复杂曲面的零件拉伸时，坯料获得模具形状的能力称之为贴模性。传统的贴模性检查依赖有经验的模具工程师且费时费力，得到的数据往往误差较大。基于有限元数值模拟技术可以通过后处理模块快速的观察到贴模情况，准确具体的测出贴模性。为提高工艺精度提供了新的思路和方法。
发明内容
本发明的目的是解决具有复杂曲面的零件在检测贴模性时效长且不够准确的问题，而提出一种复杂曲面的贴模性快速检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，由以下步骤实现：
步骤一：根据需要设计模具的几何尺寸建立三维实体模型，将模型导入有限元软件中进行成型模拟得到FLD图像；
步骤二：将模拟后的文件进行后处理分析，再难以成形的复杂曲面处进行逆时针剖切，每隔45°剖切，共剖切4次得到剖切线；
步骤三：在剖面线板料上等距离标记多个点，并记录其距离；
步骤四：在剖面线凸模上等距离标记多个点，并记录其距离；
步骤五：结合有限元离散化思想，将剖面线上目标点映射在凸模，得到理想点，用目标点到理想点之间的距离表征贴模性，并通过关系式来量化曲面贴模的具体程度，贴模性越接近100％则说明贴模性越好，反之则越差。
根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤一所述三维实体模型为.iges格式。
根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤二中所述剖切的位置为复杂曲面中凸起较高难以实现贴模的部分。
根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤二中剖切角度为逆时针0°、45°、90°、135°。
根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤五中通过关系式进行量化，其具体的关系式为：
Figure GDA0003889949000000011
其中，η表示贴模性，目标点与理想点之间的实际距离定义为Ai，凸模上的节点到板料起始位置的投影距离定义为Bi，n为节点个数。
本发明的有益效果在于：本发明一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，使用有限元软件的后处理模块，快速准确地得到零件任意截面的多条剖面线，再根据剖面线上的节点到凸模上对应节点的距离，结合贴模性与各节点之间的关系，得到贴模性的具体数值。该方法很大程度上提高了贴模性评估的准确性，并为工艺参数的优化提出了另一种参考途径。
附图说明
图1为iges格式翼子板模型；
图2为0°剖切；
图3为45°剖切；
图4为90°剖切；
图5为135°剖切。
具体实施方式
本实施方式基于复杂曲面的贴模性快速检测方法。采用的案例模型为汽车翼子板，具体检测步骤由以下步骤实现：
步骤一：根据需要设计模具的几何尺寸建立三维实体模型，将模型导入有限元软件中进行成型模拟得到FLD图像；
步骤二：将模拟后的文件进行后处理分析，再难以成形的复杂曲面处进行逆时针剖切，每隔45°剖切，共剖切4次得到剖切线；
步骤三：在剖面线板料上等距离标记多个点，并记录其距离；
步骤四：在剖面线凸模上等距离标记多个点，并记录其距离；
步骤五：结合有限元离散化思想，将剖面线上目标点映射在凸模，得到理想点，用目标点到理想点之间的距离表征贴模性，贴模性越接近100％则说明贴模性越好，反之则越差。
贴模性与映射各节点之间的关系式为：
Figure GDA0003889949000000021
其中，η表示贴模性，目标点与理想点之间的实际距离定义为Ai，凸模上的节点到板料起始位置的投影距离定义为Bi，n为节点个数。
本次将此方法用于冲压后未回弹时检测翼子板凸模与板料的贴合情况。将iges格式的如图1所示的翼子板模型文件导入到数值模拟软件中选用自动设置，设置完毕后提交到LS-dyna求解器中进行求解。求解完毕后在后处理模块中将其打开，观察其FLD图像，选取较难成型的部分进行剖切。剖切为逆时针进行，剖切角度分别是0°、45°、90°、135°。分别得到图2、图3、图4、图5所示的剖切线。
对贴模不充分的地方在凸模上等距离选取点z轴方向上对映的是板料上的点。凸模上两点之间的距离定义为Ai，板料与凸模间上下对映的点的距离定义为Bi，通过测量得到Ai和Bi的数据，并将数据代入公式，得到贴模性与各个点间的关系式为：
Figure GDA0003889949000000022
其中，η表示贴模性，目标点与理想点之间的实际距离定义为Ai，凸模上的节点到板料起始位置的投影距离定义为Bi，n为节点个数，代入公式计算得出翼子板左上角处贴模性为78％，表明贴模效果不理想。

Claims (5)

1.一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据需要设计模具的几何尺寸建立三维实体模型，将模型导入有限元软件中进行成型模拟得到FLD图像；
步骤二：将模拟后的文件进行后处理分析，再难以成形的复杂曲面处进行逆时针剖切，每隔45°剖切，共剖切4次得到剖切线；
步骤三：在剖面线板料上等距离标记多个点，并记录其距离；
步骤四：在剖面线凸模上等距离标记多个点，并记录其距离；
步骤五：结合有限元离散化思想，将剖面线上目标点映射在凸模，得到理想点，用目标点到理想点之间的距离表征贴模性，并通过关系式来量化曲面贴模的具体程度，贴模性越接近100％则说明贴模性越好，反之则越差。
2.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤一所述三维实体模型为.iges格式。
3.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤二中所述剖切的位置为复杂曲面中凸起较高难以实现贴模的部分。
4.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤二中剖切角度为逆时针0°、45°、90°、135°。
5.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的贴模性快速检测方法，其特征在于，步骤五中通过关系式进行量化，其具体的关系式为：
Figure FDA0003889948990000011
其中，η表示贴模性，目标点与理想点之间的实际距离定义为Ai，凸模上的节点到板料起始位置的投影距离定义为Bi，n为节点个数。
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