面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的回彈模擬與幾何補(bǔ)償方法研究.pdf

1、隨著汽車安全性和輕量化要求的不斷提高，高強(qiáng)度鋼板和鋁鎂合金等材料應(yīng)用的比例越來越高，但給產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具制造帶來了很多新的問題?；貜検歉邚?qiáng)鋼板和鋁鎂合金板沖壓成形的主要缺陷之一，嚴(yán)重影響模具試模周期和零件的尺寸精度，是現(xiàn)階段汽車沖壓成形的研究熱點(diǎn)。由于回彈的影響因素較多，目前有限元數(shù)值模擬技術(shù)還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成形后的回彈量，主要依靠現(xiàn)場(chǎng)的反復(fù)試模來修正回彈量，嚴(yán)重影響了模具制造周期和質(zhì)量。因此，急需一種從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)到模具調(diào)試過程的解

2、決方案，能夠快速預(yù)測(cè)和補(bǔ)償回彈，提高先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板沖壓件的尺寸精度。
　　論文結(jié)合國(guó)家科技重大專項(xiàng):““高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”的子課題-高強(qiáng)鋼板冷沖壓成形技術(shù)研究”（項(xiàng)目編號(hào)2010ZX04014-072）和國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目：“DP和TRIP鋼板沖壓成形工藝參數(shù)及表面損傷的數(shù)值建模與模擬研究”（50905066），對(duì)汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼板結(jié)構(gòu)件的回彈工藝控制法的試驗(yàn)、全工序精細(xì)化回彈仿真、幾何回彈補(bǔ)償算法及系統(tǒng)、面向產(chǎn)品的

3、快速模擬方法進(jìn)行了深入的研究。并在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了首個(gè)應(yīng)用于沖壓同步工程的面向產(chǎn)品開發(fā)全流程的集成系統(tǒng)。
　　為了研究高強(qiáng)鋼板回彈的工藝控制規(guī)律，采用伺服成形技術(shù)研究了工藝參數(shù)對(duì)先進(jìn)高強(qiáng)鋼板和鋁板回彈控制的影響，總結(jié)了基于伺服成形的沖壓成形回彈工藝控制規(guī)律。通過反復(fù)加載、增加壓邊力和鐓死力、強(qiáng)壓負(fù)間隙等方法使板料在厚度方向發(fā)生了擠壓變形，可以有效減少回彈；而保壓時(shí)間、成形速度的變化對(duì)回彈控制影響不大。試驗(yàn)表明，控制工藝參數(shù)只能減少

4、回彈，很難達(dá)到消除回彈的目標(biāo)。因此，為了有效解決回彈，需要進(jìn)一步借助有限元數(shù)值模擬和回彈補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br>　　數(shù)值模擬回彈的精度是目前的主要問題，論文結(jié)合S_Rail高強(qiáng)鋼板零件強(qiáng)壓和負(fù)間隙成形試驗(yàn)結(jié)果，提出了一種基于厚向多點(diǎn)積分的8節(jié)點(diǎn)實(shí)體殼單元模型MHSSS，解決了板料受厚向擠壓變形的數(shù)值模擬問題；進(jìn)一步建立了基于精細(xì)數(shù)字化模面為核心的全工序精細(xì)化回彈模擬方法。精細(xì)數(shù)字化模面是以CATIA平臺(tái)為基礎(chǔ)，包括真實(shí)的拉深筋模型、真實(shí)的強(qiáng)

5、壓及空開處理、真實(shí)的后工序付型空開處理。通過實(shí)體殼單元模型和全工序精細(xì)化仿真提高了成形和回彈模擬的精度，解決了先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形回彈模擬精度不足的問題。
　　為了解決CAE回彈模擬結(jié)果無法直接補(bǔ)償?shù)骄?xì)數(shù)字化模面上的難點(diǎn)。對(duì)汽車結(jié)構(gòu)零件根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和回彈補(bǔ)償思路進(jìn)行了精細(xì)化的分類研究，提出了一種基于UV線的快速幾何回彈補(bǔ)償算法，并在CATIA平臺(tái)上開發(fā)了一套幾何回彈補(bǔ)償系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)高強(qiáng)鋼板零件回彈的精細(xì)數(shù)字化幾何快速補(bǔ)償。回彈