一种伺服热冲压工艺设计方法技术

本发明专利技术涉及一种伺服热冲压工艺设计方法，其包括使用热模拟试验机对试样进行热拉伸试验得到时间‑力数据和时间‑位移数据；构建该试样热加工图；分析该试样热加工图，确定在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间；结合该试样的结构特征复杂度，确定最佳或最安全应变速率区间，求得最佳或最安全成形速度区间；确定伺服热冲压工艺曲线关键点；通过Matlab程序计算出建立伺服热冲压曲线所需的三组参数，最终输出伺服热冲压工艺曲线。所述伺服热冲压工艺设计方法可提升设备寿命，可满足不同材料热冲压工艺需求；考虑材料特性确定的最佳或最安全成形速度应用到伺服热冲压工艺中，保证零件成形质量与无组织缺陷的同时提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服热冲压工艺设计方法
本专利技术涉及伺服热冲压
，尤其涉及一种伺服热冲压工艺设计方法。
技术介绍
板料冷冲压变形抗力大、塑形差，易发生破裂、起皱和回弹。在高温下，板料塑形与延展性会大大提高，可获得形状复杂的成型性优良的零件，热冲压成形技术应运而生。伺服压力机可实现滑块的柔性控制，速度连续可调，从而改善零件成形性与精度，提高生产率，诸如此类优点使得伺服热冲压技术快速发展起来。伺服特性在热冲压过程中体现在成形速度对塑形变形和组织演变的影响，具体来说，冲压速度直接决定板料变形速率，而形变会对组织演变产生重要影响，从而影响零件成形性与组织力学性能。此外，变形时间对高温板料散热及其与模具之间的摩擦也有着不可忽略的影响，从而进一步影响成形组织与性能。伺服热冲压工艺是一项新型的成形技术，目前在伺服曲线设计时大多基于高次多项式函数，通过对其进行求导获得速度、加速度曲线，无法保证工艺曲线的高阶连续性，并且修正困难，不具有局部可调性，无法使板料达到最佳成形性能，也影响设备使用寿命。对于热冲压工艺中最关键的合模阶段，伺服成形位移(或速度)的确定大多根据经验，未能考虑材料特性对成形速度的影响。基于此，本专利提出一种考虑材料加工特性与设备机构运动特性，工艺曲线高阶连续、局部可调的伺服热冲压工艺设计方法。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种伺服热冲压工艺设计方法，用以解决目前在伺服工艺曲线设计大多根据经验，无法使板料达到最佳成形性能，也影响设备使用寿命，伺服成形位移(或速度)的确定的问题。本专利技术提供一种伺服热冲压工艺设计方法，包括：S1：使用热模拟试验机对试样进行热拉伸试验得到时间-力数据和时间-位移数据；S2：根据步骤S1所得时间-力数据和时间-位移数据构建该试样热加工图；S3：分析步骤S2中构建的该试样热加工图，确定在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间；S4：根据步骤S3中得到的在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间，并结合该试样的结构特征复杂度，确定最佳或最安全应变速率区间，然后求得最佳或最安全成形速度区间；S5：根据步骤S4中求得的最佳或最安全成形速度区间以及设备机构运动限制条件、热冲压工艺流程、材料热加工属性和生产效率确定伺服热冲压工艺曲线关键点，并将关键点转化为型值点；S6：根据步骤S5得到的型值点通过Matlab程序计算出建立伺服热冲压曲线所需的三组参数：控制顶点、权因子与节点矢量，最终输出伺服热冲压工艺曲线。进一步的，所述步骤S1包括：S11：将板料切割为满足热模拟试验机标准尺寸要求的拉伸试样，对该试样进行高温标距测量试验；S12：对该试样进行热拉伸试验，获得高温拉伸时间-力数据和时间-位移数据；S13：对得到的数据进行处理，得到该试样在不同变形温度、应变速率下的真应力-应变曲线；S14：在真应力-应变曲线的塑性变形阶段选取相同间隔的应变量数据，获得不同应变量下的变形温度、应变速率对应的真应力数值。进一步的，所述对该试样进行高温标距测量试验时，以距试样中心线温降小于等于40℃为标准确定标距。进一步的，所述步骤S4中确定最佳或最安全应变速率区间的步骤包括：根据拉伸量确定对应应变量下的热加工图，在安全区内选择功率耗散效率最高的区域作为最佳应变速率区间；确定最安全应变速率区间的步骤包括：取该材料在不同应变量下的较佳应变速率区间的交集，作为最安全应变速率区间。进一步的，步骤S2中所述热加工图是基于动态材料模型，所建立热加工图是功率耗散图与塑性失稳图的叠加，采用的基于动态材料模型的功率耗散判断准则为：其中，η为功率耗散系数，J为材料塑性变形过程中组织结构演化耗散的能量，Jmax为线性耗散能量，P为输入能量，G为耗散量，m为应变速率敏感指数，σ为真应力，为应变速率；采用的基于动态材料模型的塑性失稳判断准则为2mπη≤0。本专利技术还提供了一种伺服热冲压工艺设计系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述的伺服热冲压工艺设计方法。本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的伺服热冲压工艺设计方法。本专利技术提供的一种伺服热冲压工艺设计方法，具有以下有益效果：(1)运用热加工图可以合理选择合模阶段变形工艺参数以改善材料热加工性能，控制变形过程中形成的组织结构形态，避免组织缺陷的产生，工艺曲线设计考虑材料特性可提升零件成形质量；(2)所述伺服热冲压工艺设计方法基于Nurbs数学模型，其数学特性决定伺服热冲压工艺曲线高阶连续，可提升设备寿命，并具有局部柔性可调性，可满足不同材料热冲压工艺需求；(3)考虑材料特性确定的最佳或最安全成形速度应用到伺服热冲压工艺中，结合设备机构运动特性，使用较大空载下行、上行速度，保证零件成形质量与无组织缺陷的同时提高生产效率。附图说明图1为本专利技术提供的一种伺服热冲压工艺设计方法的流程示意图；图2为实施例一中高温标距测量热电偶焊接示意图；图3为实施例一中热拉伸工艺流程图；图4为实施例一中热拉伸真应力-应变曲线；图5为实施例一中材料热加工图建立流程图；图6为实施例一中B1500HS钢不同应变量下热加工图；图7为实施例一中基于Nurbs模型的伺服热冲压工艺曲线图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。实施例一本专利技术提供了一种伺服热冲压工艺设计方法，如图1所示为所述伺服热冲压工艺设计方法的流程示意图，所述伺服热冲压工艺设计方法包括：S1：使用热模拟试验机对试样进行热拉伸试验得到时间-力数据和时间-位移数据；S2：根据步骤S1所得时间-力数据和时间-位移数据构建该试样热加工图；S3：分析步骤S2中构建的该试样热加工图，确定在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间；S4：根据步骤S3中得到的在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间，并结合该试样的结构特征复杂度，确定最佳或最安全应变速率区间，然后求得最佳或最安全成形速度区间；S5：根据步骤S4中求得的最佳或最安全成形速度区间以及设备机构运动限制条件、热冲压工艺流程、材料热加工属性和生产效率确定伺服热冲压工艺曲线关键点，并将关键点转化为型值点；S6：根据步骤S5得到的型值点通过Matlab程序计算出建立伺服热冲压曲线所需的三组参数：控制顶点、权因子与节点矢量，最终输出伺服热冲压工艺曲线。具体地，在本实施例一中，选择的试样材料为B1500HS钢，是一种低碳铁素体加珠光体的冷轧硼钢，含有多种金属元素与非金属元素，属于复杂合金钢。步骤S1中所述热拉伸试验包括以下具体步骤：S11：将板料切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服热冲压工艺设计方法，其特征在于，包括：/nS1：使用热模拟试验机对试样进行热拉伸试验得到时间-力数据和时间-位移数据；/nS2：根据步骤S1所得时间-力数据和时间-位移数据构建该试样热加工图；/nS3：分析步骤S2中构建的该试样热加工图，确定在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间；/nS4：根据步骤S3中得到的在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间，并结合该试样的结构特征复杂度，确定最佳或最安全应变速率区间，然后求得最佳或最安全成形速度区间；/nS5：根据步骤S4中求得的最佳或最安全成形速度区间以及设备机构运动限制条件、热冲压工艺流程、材料热加工属性和生产效率确定伺服热冲压工艺曲线关键点，并将关键点转化为型值点；/nS6：根据步骤S5得到的型值点通过Matlab程序计算出建立伺服热冲压曲线所需的三组参数：控制顶点、权因子与节点矢量，最终输出伺服热冲压工艺曲线。/n

【技术特征摘要】
1.一种伺服热冲压工艺设计方法，其特征在于，包括：
S1：使用热模拟试验机对试样进行热拉伸试验得到时间-力数据和时间-位移数据；
S2：根据步骤S1所得时间-力数据和时间-位移数据构建该试样热加工图；
S3：分析步骤S2中构建的该试样热加工图，确定在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间；
S4：根据步骤S3中得到的在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间，并结合该试样的结构特征复杂度，确定最佳或最安全应变速率区间，然后求得最佳或最安全成形速度区间；
S5：根据步骤S4中求得的最佳或最安全成形速度区间以及设备机构运动限制条件、热冲压工艺流程、材料热加工属性和生产效率确定伺服热冲压工艺曲线关键点，并将关键点转化为型值点；
S6：根据步骤S5得到的型值点通过Matlab程序计算出建立伺服热冲压曲线所需的三组参数：控制顶点、权因子与节点矢量，最终输出伺服热冲压工艺曲线。


2.根据权利要求1所述的一种伺服热冲压工艺设计方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11：将板料切割为满足热模拟试验机标准尺寸要求的拉伸试样，对该试样进行高温标距测量试验；
S12：对该试样进行热拉伸试验，获得高温拉伸时间-力数据和时间-位移数据；
S13：对得到的数据进行处理，得到该试样在不同变形温度、应变速率下的真应力-应变曲线；
S14：在真应力-应变曲线的塑性变形阶段选取相同间隔的应变量数据，获得不同应变量下的变形温度、应变速率对应的真应力数值。


3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋燕利，华林，谢光驹，路珏，董翔，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42