一种帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法技术

本发明专利技术涉及一种帽形件链模成形初始毛坯外轮廓加工方法，包括以下步骤：将目标零件进行网格划分得到第一网格模型，将第一网格模型的外轮廓向平行于长度方向且穿过重心的平面进行投影取投影轮廓面积最大的平面，将第一网格模型弹性变形至该平面，得到第二网格模型；根据全量型形变理论，得到第一网格模型各单元节点的内力；将第一网格模型任一节点建立内外力平衡方程，得到该节点产生的纵向拉力；将纵向拉力等效至第一网格模型的边界端面上，建立第一网格模型各单元节点内外力与应变的平衡方程，通过迭代计算后求解出第三网格模型，提取其轮廓线作为初始毛坯外轮廓线。本发明专利技术可降低链模成型生产成本，免除后续修边等附加工艺。艺。艺。

【技术实现步骤摘要】
一种帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法


[0001]本专利技术涉及一种帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法，属于链模成形


技术介绍

[0002]帽形截面的零件(以下称为“帽形件”)广泛用于汽车及航空工业中，多采用高强钢制成。相较于传统钢材，高强钢是经过固溶体强化、析出强化、晶粒细化强化和应变组织强化的组合设计并能满足强度和加工性的材料，其强度与密度相对较高，但塑形和韧性较低，成形时容易产生起皱开裂等缺陷，且控制回弹难度较大。
[0003]传统的帽形件成形方法通常是在常温下通过模具弯曲板料来进行冲压成形，由于帽形件的截面几何形状特点以及冲压成形受力特点，卸载后截面的两侧壁会在底部圆角弯曲区域产生弹复，使侧壁绕底部圆角向外旋转，导致回弹量过大，并且一套模具只能对应一种零件，模具重复利用率低。
[0004]链模成形是一种基于传统辊弯成形的新形金属成形工艺，通过较大的虚拟辊弯半径增大变形区的长度，降低成形方向的应变峰值从而减小冗余应变，提高产品质量，具有设备长度短、残次品率低、适用于各种断口形状及长度的零件、设计调试简单等优势，尤其适合帽形件的成形。
[0005]对链模成形来说，准确的初始毛坯轮廓线可以提高材料的利用率，降低生产成本，改善板料在成形过程中的流动问题，降低起皱和破裂等问题的风险，提高产品合格率。但是，目前链模成形初始毛坯外轮廓线展开多以简单冲压板料展开方式为主，链模成形获取毛坯外轮廓线时通常参考冲压成形毛坯外轮廓线获取方法，即使用冲压成形CAE软件的坯料预示获取毛坯外轮廓线。但是，由于链模成形的工艺特点，在成形过程中模具与板料存在相对运动，模具会对板料产生纵向摩擦力，称为纵向拉力；该纵向拉力会纵向拉长板料，因此，在毛坯外轮廓线用于链模成形实际生产时会导致最后成形的零件长度大于目标零件，使得产品出现各种缺陷，而要获得满足需求的产品时需增加后续修边等附加工艺，增加了生产成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：提出一种可降低链模成型生产成本的帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法，该方法可以在链模成形实际生产时免除后续修边等附加工艺。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、将帽形件目标零件的曲面模型进行网格划分得到第一网格模型，将第一网格模型的外轮廓向第一平面进行投影得到投影轮廓，所述第一平面与第一网格模型长度方向平行且经过第一网格模型的重心，取投影轮廓面积最大的第一平面记作第二平面；
[0009]步骤二、将第一网格模型弹性变形至第二平面，得到第二网格模型；
[0010]步骤三、根据全量型形变理论，比较第一网格模型与第二网格模型的单元节点坐标获得第一网格模型中各单元的应变，并进一步得到第一网格模型各单元节点的内力；
[0011]步骤四、将第一网格模型任一节点建立内外力平衡方程，得到该节点的链模成形力P，由此得到该节点产生的纵向拉力f＝μPcosθ，其中，μ为板料与模具间的摩擦系数，θ为链模成形力P与该节点法向之间的夹角；
[0012]步骤五、将步骤四得到的每一纵向拉力f均等效至第一网格模型的边界端面上，得到边界端面处各节点的等效边界力，具体方法如下：
[0013]假设第一网格模型在成形方向的最末端处各单元共有n个节点，组合成n
‑
1条边，n
‑
1条边的长度之和为l，则各节点的等效边界力为：
[0014][0015]式中，f
i
为第i个节点的等效边界力，i＝1,2,3,
……
,n；
[0016]l
j,j+1
为第j条边的长度，j＝1,2,
……
,n
‑
1；
[0017]步骤六、基于虚功原理，根据第一网格模型各单元节点内外力与应变建立平衡方程，选取第二网格模型作为初始解进行迭代计算，在执行每一迭代步时，将求解出的网格模型作为第二网格模型重复执行步骤三到步骤六；
[0018]迭代结束后求解出的网格模型记为第三网格模型，提取第三网格模型的轮廓线作为初始毛坯外轮廓线。
[0019]本专利技术通过考虑链模成形的纵向拉力，在迭代仿真计算时，基于链模成型时纵向拉力只影响帽形件的长度的客观事实，将纵向拉力等效施加到帽形件的端面边界上，对链模成形毛坯的板料轮廓线进行了较为准确的预示，申请人试验表明，等效后的纵向拉力与板料形变具有很好的一致性。通过本专利技术方法得到的毛坯轮廓线，用于链模成形实际生产时，可以避免最后成形的零件长度大于目标零件，提高了生产的目标零件准确性，因此减少了产品缺陷，省去了后续修边等附加工艺，降低了生产成本。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0021]图1是目标零件示意图。
[0022]图2是第一网格模型的示意图。
[0023]图3是第二网格模型和第三网格模型的对比示意图。
[0024]图4是链模成形力的示意图。
[0025]图5是纵向拉力的示意图。
[0026]图6是施加等效边界力的位置示意图。
[0027]图7是图6中A部等效边界力的原理示意图。
[0028]附图标记：1、第一网格模型；2、第二网格模型；3、第三网络模型。
具体实施方式
[0029]实施例一
[0030]本实施例以某一车型梁形件为例，阐明链模成形帽形件毛坯轮廓线预示的过程。如图1所示，该帽形件长1400mm，宽200mm，高45mm，板料厚度为1.2mm。该帽形件采用的材料为先进高强钢DP1180，弹性模量为202102.5MPa，屈服强度为856.122MPa，泊松比为0.2957，0
°
、45
°
和90
°
方向上的各向异性系数分别为0.889、0.899、1.173，强化系数K为805.515MPa，硬化指数n为0.081。
[0031]本实施例的帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法，包括以下步骤：
[0032]步骤一、将帽形件目标零件的曲面模型进行网格划分得到第一网格模型1，如图2所示，将第一网格模型的外轮廓向第一平面进行投影得到投影轮廓，所述第一平面与第一网格模型长度方向平行且经过第一网格模型的重心，取投影轮廓面积最大的第一平面记作第二平面。
[0033]第一平面理论上具有无数个，因此遍历投影操作的工作量太大。因此，优选的，本实施例采用以下方法快速得到第二平面：以第一网格模型的重心作为原点o建立局部坐标系ouvw，使ov轴沿第一网格模型的长度方向，ow轴与第一网格模型中所有网格的平均法矢方向平行，uv平面即为第二平面。
[0034]步骤二、将第一网格模型弹性变形至第二平面，得到第二网格模型2，如图3所示。因为链模成形中板料成形是一个弹性变形过程，在第二平面上，根据线弹性变形准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种帽形件链模成形初始毛坯外轮廓线获取方法，包括以下步骤：步骤一、将帽形件目标零件的曲面模型进行网格划分得到第一网格模型，将第一网格模型的外轮廓向第一平面进行投影得到投影轮廓，所述第一平面与第一网格模型长度方向平行且经过第一网格模型的重心，取投影轮廓面积最大的第一平面记作第二平面；步骤二、将第一网格模型弹性变形至第二平面，得到第二网格模型；步骤三、根据全量型形变理论，比较第一网格模型与第二网格模型的单元节点坐标获得第一网格模型中各单元的应变，并进一步得到第一网格模型各单元节点的内力；步骤四、将第一网格模型任一节点建立内外力平衡方程，得到该节点的链模成形力P，由此得到该节点产生的纵向拉力f＝μPcosθ，其中，μ为板料与模具间的摩擦系数，θ为链模成形力P与该节点法向之间的夹角；步骤五、将步骤四得到的每一纵向拉力f均等效至第一网格模型的边界端面上，得到边界端面处各节点的等效边界力，具体方法如下：假设第一网格模型在成形方向的最末端处各单元共有n个节点，组合成n
‑
1条边，n
‑
1条边的长度之和为l，则各节点的等效边界力为：式中，f
i
为第i个节点的等效边界力，i＝1,2,3,
...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍益东，陈莹华，李大永，丁士鹏，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：