拉延模具压边圈挠度变形补偿方法技术

本发明专利技术涉及冲压模具制造技术领域，更具体的说，涉及一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法。本发明专利技术提出的一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，包括以下步骤，采用有限元法分析压边圈挠度变形，在压边圈的关键位置选取一组参考点，以挠度变形量最小的参考点为基准，依次计算其余参考点的相对挠度变形量，作为各参考点的补偿量值，所有参考点的位置信息及对应的补偿量值构成挠度变形补偿方案，采用多点控制法对压边圈实现多点控制的整体变形处理。本方法通过对压边圈挠度变形进行准确的分析与精确的补偿变形处理，使得拉延模具压边圈在精加工后就获取均匀的合模间隙，对降低模具制造成本、缩短模具制造周期具有明显的效果。

Deflection and Deformation Compensation Method for Blank Holder Ring of Drawing Die

【技术实现步骤摘要】
拉延模具压边圈挠度变形补偿方法
本专利技术涉及冲压模具制造
，更具体的说，涉及一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法。
技术介绍
伴随着产品的升级及生产效率要求的不断提高，冲压模具的大型化、一模多件化的趋势日益明显。伴随着模具幅面的增加以及工作载荷的增加，模具压边圈的挠度变形量也发生明显的增加。对于拉延冲压模具来说，压边圈的挠度变形会导致压边圈与上模的合模间隙不均匀，使得模具之间的接触力分布无法实现设计意图，引起零件开裂、起皱等质量问题。为解决这一问题，通常需要对压边圈的型面进行人工研配，以逐步消除不均匀的合模间隙。但是，单纯的依靠人工研配的方法，研配工作量过大，不仅导致人力成本高，而且调试的周期也很长。伴随着市场竞争的加剧，产品更新与升级的日益频繁，企业成本控制要求越来越严格，传统的人工研配的方法已无法适应当前对于模具开发的短周期、低成本的要求。针对上述问题，另一种解决问题的思路是，在模具设计阶段，在原始压边圈的加工数据基础上，叠加一个与挠度变形趋势相反的型面变形处理以抵消其挠度变形。但是，如何对拉延模具压边圈的挠度变形进行准确有效的预判是一个行业难点问题。压边圈的挠度变形行为受模具结构、压机结构、零件造型、工艺设计等诸多复杂因素的影响。目前，无论是解析推理、经验公式或行业经验，都无法获取准确的压边圈挠度变形分布，补偿效果并不理想，技术瓶颈有待突破。现阶段，模具行业大多是依靠基于过往项目的个人经验进行挠度变形预判，技术手段的准确性、可靠性、普遍适用性无法得到保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，解决拉延模具压边圈挠度变形导致合模间隙不均匀的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，包括以下步骤：步骤一、采用有限元法分析压边圈挠度变形，对补偿处理模型进行建模，建模参数进行定义，所述建模参数包括几何造型结构建模、组件材料性能、单元类型与网格尺寸划分、分析步和求解算法、接触关系及边界条件；步骤二、在压边圈的关键位置选取一组参考点，根据挠度变形分析结果，以挠度变形量最小的参考点为基准，依次计算其余参考点的相对挠度变形量，作为各参考点的补偿量值，所有参考点的位置信息及对应的补偿量值构成挠度变形补偿方案；步骤三、在补偿处理模型中，导入需要做补偿处理的压边圈型面以及所有的参考点，对每一个参考点，根据挠度变形补偿方案，生成各自对应的目标点，采用多点控制法对压边圈实现多点控制的整体变形处理。在一实施例中，所述补偿处理模型由计算机辅助软件建立。在一实施例中，所述步骤一中几何造型结构建模，具体包括模具、压力机及相关的应力传递组件的造型结构建模。在一实施例中，所述步骤一中组件材料性能，具体包括模具及压力机组件为弹性变形体，由弹性模量和泊松比来定义组件材料的弹性变形性能。在一实施例中，所述步骤一中组件材料为铸铁材料，弹性模量选用范围为105～155GPa，泊松比选用范围为0.2～0.3。在一实施例中，所述步骤一中单元类型与网格尺寸划分，具体包括，单元类型为Tet实体单元，网格大小控制范围为25～75mm。在一实施例中，所述步骤一中分析步和求解算法，具体包括，采用静力隐式算法，设定分析步、初始步长、最大增量步长和最小可接受的增量步长。在一实施例中，所述步骤一中所述建模参数包括接触关系，具体为各组件的接触面之间根据相对滑动关系定义不同接触关系，对于接触面之间有相对滑移的，定义相对滑动时的摩擦力及正压力，对于接触面之间无相对位移的，简化接触关系为连接关系。在一实施例中，所述步骤一中所述建模参数包括边界条件，具体包括根据冲压工艺、模具结构、压力机结构进行设定，沿冲压方向Z向确保受力的平衡，在X和Y方向根据导向元件定义相应的边界条件。在一实施例中，所述步骤二中参考点的选取位置在压边圈拉延筋以内的管理面区域以及料片外轮廓。在一实施例中，所述步骤二中参考点间距小于1000mm，单个压边圈的参考点数量为8～20个。在一实施例中，所述步骤三中，所述目标点位置，为参考点位置加上对应的补偿量值。在一实施例中，所述步骤三中所述补偿变形处理模型由补偿变形处理计算机辅助软件建立，所述目标点位置，为参考点位置加上对应的补偿量值。在一实施例中，所述步骤三中，多点控制法，为点到点驱动方式，由参考点及其对应的目标点构成矢量，所有矢量构成矢量集，由该矢量集驱动曲面变形，制作补偿面。在一实施例中，所述步骤三中，多点控制法，为点线联合驱动方式，由补偿量值为零的参考点构成约束曲线，再由补偿量值不为零的参考点及其对应的目标点构成矢量，所有矢量构成矢量集，由约束曲线与矢量集驱动曲面变形，制作补偿面。在一实施例中，所述步骤三中，多点控制法，为面到面驱动方式，将所需补偿的曲面沿冲压方向投影形成投影面，用点到点驱动方式对投影面进行驱动变形形成目标面，采用投影面和目标面驱动曲面变形，制作补偿面。本专利技术提出的一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，通过对压边圈挠度变形进行准确的分析与精确的补偿变形处理，使得拉延模具压边圈在精加工后未经人工研配的情况下就获取均匀的合模间隙，对降低模具制造成本、缩短模具制造周期具有明显的效果，能有效提高拉延模具压边圈型面的设计水平。本专利技术具体具有以下有益效果：1)提出拉延模压边圈挠度变形问题的有限元建模方法及参数设计，实现压边圈挠度变形的精准预判，相比于目前依靠个人经验的方法，提高了压边圈挠度变形分析的准确性与可靠性，且具有更好的技术推广性。2)采用多点控制法(包含三种驱动方式)对压边圈挠度变形补偿曲面进行造型处理，实现对变形趋势的控制，提高了补偿数据的精度。附图说明本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1揭示了根据本专利技术一实施例的模型结构图；图2揭示了根据本专利技术一实施例的压边圈挠度变形分析结果图；图3揭示了根据本专利技术一实施例的压边圈挠度变形补偿方案；图4揭示了根据本专利技术一实施例的补偿前与补偿后的曲面偏差分析。图中各附图标记的含义如下：滑块101，上模102，压边圈103，台面104，顶棒105，下气垫106。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释专利技术，并不用于限定专利技术。本专利技术提出的一种针对拉延模具压边圈的挠度变形补偿方法，具体技术方案详述如下。步骤一、分析压边圈挠度变形。本专利技术的技术方案采用有限元法实现压边圈挠度变形的准确分析，对补偿处理模型进行建模，对建模参数进行定义，具体建模参数定义方法如下：几何造型结构建模。采用计算机辅助软件(CAD软件，如Catia、UG等)对补偿处理模型进行建模。具体包括模具、压力机及相关的应力传递组件的造型结构建模。几何造型结构建模的具体参数以实际造型结构为基本依据，对非承受力组件做简化或删减处理。组件材料性能。考虑模具及压力机等各组件的弹性变形行为，定义为弹性变形体，使用弹性模量和泊松比来定义组件材料的弹性变形性能。对于组件材料是铸铁材料时，优选的弹性模量选用范围：105～155GPa；泊松比选范围：0.2～0.3。单元类型与网格尺寸划分。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用有限元法分析压边圈挠度变形，对补偿处理模型进行建模，建模参数进行定义，所述建模参数包括几何造型结构建模、组件材料性能、单元类型与网格尺寸划分、分析步和求解算法、接触关系及边界条件；步骤二、在压边圈的关键位置选取一组参考点，根据挠度变形分析结果，以挠度变形量最小的参考点为基准，依次计算其余参考点的相对挠度变形量，作为各参考点的补偿量值，所有参考点的位置信息及对应的补偿量值构成挠度变形补偿方案；步骤三、在补偿处理模型中，导入需要做补偿处理的压边圈型面以及所有的参考点，对每一个参考点，根据挠度变形补偿方案，生成各自对应的目标点，采用多点控制法对压边圈实现多点控制的整体变形处理。

【技术特征摘要】
1.一种拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用有限元法分析压边圈挠度变形，对补偿处理模型进行建模，建模参数进行定义，所述建模参数包括几何造型结构建模、组件材料性能、单元类型与网格尺寸划分、分析步和求解算法、接触关系及边界条件；步骤二、在压边圈的关键位置选取一组参考点，根据挠度变形分析结果，以挠度变形量最小的参考点为基准，依次计算其余参考点的相对挠度变形量，作为各参考点的补偿量值，所有参考点的位置信息及对应的补偿量值构成挠度变形补偿方案；步骤三、在补偿处理模型中，导入需要做补偿处理的压边圈型面以及所有的参考点，对每一个参考点，根据挠度变形补偿方案，生成各自对应的目标点，采用多点控制法对压边圈实现多点控制的整体变形处理。2.根据权利要求1所述的拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，所述补偿处理模型由计算机辅助软件建立。3.根据权利要求1所述的拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，所述步骤一中几何造型结构建模，具体包括模具、压力机及相关的应力传递组件的造型结构建模。4.根据权利要求1所述的拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，所述步骤一中组件材料性能，具体包括模具及压力机组件为弹性变形体，由弹性模量和泊松比来定义组件材料的弹性变形性能。5.根据权利要求4所述的拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，所述步骤一中组件材料为铸铁材料，弹性模量选用范围为105～155GPa，泊松比选用范围为0.2～0.3。6.根据权利要求1所述的拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，所述步骤一中单元类型与网格尺寸划分，具体包括，单元类型为Tet实体单元，网格大小控制范围为25～75mm。7.根据权利要求1所述的拉延模具压边圈挠度变形补偿方法，其特征在于，所述步骤一中分析步和求解算法，具体包括，采用静力隐式算法，设定分析步、初始步长、最大增量步长和最小可接受的增量步长。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈洪庆，涂小文，童亚平，
申请(专利权)人：上汽大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31