一種模具動(dòng)態(tài)配合精度補(bǔ)償?shù)墓ぷ鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種模具動(dòng)態(tài)配合精度補(bǔ)償?shù)墓ぷ鞣椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002]目前，影響模具動(dòng)態(tài)配合精度的主要因素有板料拉延成型減薄時(shí)模具型面的微變形，模具結(jié)構(gòu)在成型大壓力下的彈性微變形以及模具材料淬火處理后組織的微變形導(dǎo)致的模具變形。
[0003]為滿足模具凸角的硬度，疲勞壽命和沖擊韌性等指標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)一般采用的熱處理方式為表面淬火。表面淬火會(huì)加熱模具和冷卻過(guò)程中使模具產(chǎn)生不均勻變形，從而產(chǎn)生不等應(yīng)變，在模具達(dá)到常溫后存有殘余應(yīng)力和變形，針對(duì)這一現(xiàn)象，采集現(xiàn)場(chǎng)邊界條件并加以簡(jiǎn)化，采用有限元方法進(jìn)行分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，將理論數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，并且采用有限元方法進(jìn)行分析，得出高精度的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，這樣大幅度降低鉗工的工作量，并且提升模具品質(zhì)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種模具動(dòng)態(tài)配合精度補(bǔ)償?shù)墓ぷ鞣椒ǎ涮卣髟谟? 步驟一，對(duì)模具分別進(jìn)行板料成型分析、結(jié)構(gòu)彈變分析、熱變形分析；
步驟二，將板料成型分析、結(jié)構(gòu)彈變分析、熱變形分析得出的模具板材制件減薄量、模具結(jié)構(gòu)彈性變量、模具熱變形量進(jìn)行耦合，所述的耦合為數(shù)據(jù)疊加；
步驟三，將耦合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行模面補(bǔ)償規(guī)則，即為將疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；
步驟四，將模面補(bǔ)償規(guī)則后的數(shù)據(jù)通過(guò)CAD軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行加工模型曲面重構(gòu)； 步驟五，將加工模型曲面重構(gòu)后的模型進(jìn)行CNC加工成成品。
[0006]所述的板料成型分析的工藝流程為，
步驟一，將模具板材進(jìn)行板材理論分析，將模具板材的邊界條件及摩擦系數(shù)結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，即對(duì)板料本構(gòu)模型、物理?xiàng)l件施加方式和基于生產(chǎn)和模具等級(jí)的摩擦系數(shù)選擇這三項(xiàng)主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，由板料成型CAE軟件計(jì)算其成型性；
步驟二，對(duì)模具板材進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例驗(yàn)證，通過(guò)ARGUS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出模具板材的相應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模型轉(zhuǎn)換，所述的相應(yīng)數(shù)據(jù)為主負(fù)應(yīng)變和減薄量數(shù)據(jù)；
步驟三，將模具板材的理論數(shù)據(jù)及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，反推修正板料成型的理論模型使得CAE軟件計(jì)算減薄量不斷逼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，為正向設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供保證。
[0007]所述的結(jié)構(gòu)彈變分析的工藝流程為，
步驟一，將模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)理論分析，將模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行建立有限元模型，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的邊界條件進(jìn)行罰因子優(yōu)化計(jì)算；
步驟二，對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例驗(yàn)證，通過(guò)ATOS測(cè)量技術(shù)及PONTOS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出模具結(jié)構(gòu)的相應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模型轉(zhuǎn)換，所述的相應(yīng)數(shù)據(jù)為結(jié)構(gòu)變形量數(shù)據(jù)； 步驟三，將模具結(jié)構(gòu)的理論數(shù)據(jù)及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出模具結(jié)構(gòu)彈性變量。
[0008]所述的罰因子優(yōu)化計(jì)算為罰函數(shù)(F(x，M ))的計(jì)算，其中M為足夠大的正數(shù)，起〃懲罰〃作用，稱之為罰因子；先取較小的正數(shù)M，求出F(x，Μ)的最優(yōu)解x* ;當(dāng)林不滿足有約束最優(yōu)化問(wèn)題的約束條件時(shí)，放大M，例如乘以10，重復(fù)進(jìn)行，直到X*滿足有約束最優(yōu)化問(wèn)題的約束條件時(shí)為止。
[0009]所述的熱變形分析的工藝流程為，
步驟一，將模具進(jìn)行熱變形理論分析，將模具進(jìn)行建立材料模型，結(jié)合模具熱變形的邊界條件進(jìn)行換熱系數(shù)優(yōu)化計(jì)算，即針對(duì)不同模具材料的換熱系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，由結(jié)構(gòu)CAE軟件分析計(jì)算模具熱變形；
步驟二，對(duì)模具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例驗(yàn)證，通過(guò)ATOS測(cè)量技術(shù)及ARAMIS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出模具的相應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行現(xiàn)實(shí)——模型轉(zhuǎn)換，所述的相應(yīng)數(shù)據(jù)為熱變形數(shù)據(jù)；
步驟三，將模具熱變形的理論數(shù)據(jù)及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，反推修正CAE軟件的理論模型使得CAE軟件計(jì)算熱變形量不斷逼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，為正向設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供保證。
[0010]所述的模面補(bǔ)償規(guī)則為利用CAE手段分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，使實(shí)際數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)不斷逼近綜合。
[0011]所述的模具熱變形量為模具淬火變形量。
[0012]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，使用板料成型分析、結(jié)構(gòu)彈變分析和熱變形分析三種CAE手段來(lái)分辨預(yù)測(cè)鈑金件成型后的各部位減薄量、模具接觸面的彈性變形和熱處理后模具的變形趨勢(shì)與量值。
[0013]CAE分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證手段結(jié)合，使用德國(guó)GOM公司的靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量設(shè)備ARGUS測(cè)量實(shí)際鈑金件的材料減薄量，使用德國(guó)GOM公司的曲面掃描設(shè)備ATOS測(cè)量淬火前后和動(dòng)態(tài)配合良好時(shí)的模具型面數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)變形測(cè)量設(shè)備PONTOS測(cè)量壓力機(jī)工作時(shí)的變形，三維動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量設(shè)備ARAMIS測(cè)量淬火過(guò)程中模具的變形。
[0014]使用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量設(shè)備得出的實(shí)際數(shù)據(jù)再修正我們的CAE的計(jì)算模型和參數(shù)，使得實(shí)際數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)不斷逼近綜合。這幾項(xiàng)變形趨勢(shì)和量值，結(jié)合模面補(bǔ)償規(guī)則重構(gòu)模具曲面，使得補(bǔ)償后的曲面在模具工作時(shí)的動(dòng)態(tài)配合精度符合要求，大幅度降低鉗工的工作量提升1?具品質(zhì)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明流程示意圖。
[0016]圖2為模具動(dòng)態(tài)配合精度補(bǔ)償流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，一種模具動(dòng)態(tài)配合精度補(bǔ)償?shù)墓ぷ鞣椒?，其特征在?
步驟一，對(duì)模具分別進(jìn)行板料成型分析、結(jié)構(gòu)彈變分析、熱變形分析；
步驟二，將板料成型分析、結(jié)構(gòu)彈變分析、熱變形分析得出的模具板材制件減薄量、模具結(jié)構(gòu)彈性變量、模具熱變形量進(jìn)行耦合，所述的耦合為數(shù)據(jù)疊加； 步驟三，將耦合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行模面補(bǔ)償規(guī)則，即為將疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；
步驟四，將模面補(bǔ)償規(guī)則后的數(shù)據(jù)通過(guò)CAD軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行加工模型曲面重構(gòu)；步驟五，將加工模型曲面重構(gòu)后的模型進(jìn)行CNC加工成成品。
[0019]板料成型分析的工藝流程為，
步驟一，將模具板材進(jìn)行板材理論分析，將模具板材的邊界條件及摩擦系數(shù)結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，即對(duì)板料本構(gòu)模型、物理?xiàng)l件施加方式和基于生產(chǎn)和模具等級(jí)的摩擦系數(shù)選擇這三項(xiàng)主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，由板料成型CAE軟件計(jì)算其成型性；
步驟二，對(duì)模具板材進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例驗(yàn)證，通過(guò)ARGUS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出模具板材的相應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模型轉(zhuǎn)換，所述的相應(yīng)數(shù)據(jù)為主負(fù)應(yīng)變和減薄量數(shù)據(jù)；
步驟三，將模具板材的理論數(shù)據(jù)及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，反推修正板料成型的理論模型使得CAE軟件計(jì)算減薄量不斷逼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，為正向設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供保證。
[0020]結(jié)構(gòu)彈變分析的工藝流程為，
步驟一，將模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)理論分析，將模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行建立有限元模型，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的邊界條件進(jìn)行罰因子優(yōu)化計(jì)算；
步驟二，對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例驗(yàn)證，通過(guò)ATOS測(cè)量技術(shù)及PONTOS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出模具結(jié)構(gòu)的相應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模型轉(zhuǎn)換，所述的相應(yīng)數(shù)據(jù)為結(jié)構(gòu)變形量數(shù)據(jù)；
步驟三，將模具結(jié)構(gòu)的理論數(shù)據(jù)及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出模具結(jié)構(gòu)彈性變量。
[0021]所述的罰因子優(yōu)化計(jì)算為罰函數(shù)(F(x，M))的計(jì)算。
[0022]熱變形分析的工藝流程為，
步驟一，將模具進(jìn)行熱變形理論分析，將模具進(jìn)行建立材料模型，結(jié)合模具熱變形的邊界條件進(jìn)行換熱系數(shù)優(yōu)化計(jì)算，即針對(duì)不同模具材料的換熱系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，由結(jié)構(gòu)CAE軟件分析計(jì)算模具熱變形；
步驟二，對(duì)模具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例驗(yàn)證，通過(guò)ATOS測(cè)量技術(shù)及ARAMIS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出模具的相應(yīng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行現(xiàn)實(shí)——模型轉(zhuǎn)換，所述的相應(yīng)數(shù)據(jù)為熱變形數(shù)據(jù)；
步驟三，將模具熱變形的理論數(shù)據(jù)及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，反推修正CAE軟件的理論模型使得CAE軟件計(jì)算熱變形量不斷逼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，為正向設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供保證。
[0023]模具熱變形量為模具淬火變形量。
[0024]實(shí)施例:
一、機(jī)蓋外板板料成型減薄量計(jì)算流程；
1.求解器選擇:LS-DYNA 971 R5.1。
[0025]2.確定材料參數(shù)設(shè)置:
材料牌號(hào):HX180BD ；
材料性能:Y=211Mpa、T=334Mpa、N=0.19、R=L 13 ；
材料模型:HILL48 ；
材料厚度:0.65mm ；
基準(zhǔn)面:上型(Die)。
[0026]3.確定CAE模擬參數(shù)設(shè)置:
Draw Type (拉延類(lèi)型):單動(dòng)拉延(Air Draw)； BHF (壓邊力):140Τ ；
Tonnage (成型力):300T ；
Stroke (壓邊圈行程):125mm ；
Draw beads (拉延筋):真實(shí)筋；
Accuracy (精度):3積分點(diǎn)；
Frict1n Factor (摩擦系數(shù)):0.12 ；
Refinement Level (分裂級(jí)數(shù)):4級(jí)分裂。
[0027]4.確定坯料形狀尺寸:
還料尺寸的確定滿足以下幾個(gè)原則:拉延完還料線最少還有5mm才流過(guò)拉延筋,撞擊線不能流入到產(chǎn)品區(qū)域，滿足上述要求及成型性要求的前提下盡量最小化坯料線，提高材料利用率。
[0028]5.坯料重力狀態(tài)計(jì)算:
坯料的重力狀態(tài)是指在平板坯料放于壓邊圈上，靠壓邊圈上的定位板定位后，平板坯料在自重狀態(tài)下的變形，要求重力狀態(tài)下的坯料穩(wěn)定的接觸壓邊圈，它會(huì)影響上模與壓邊圈合攏狀態(tài)。
[0029]6.坯料閉合狀態(tài)計(jì)算:
坯料閉合狀態(tài)是指上模與壓邊圈閉合時(shí)，拉延筋成型后，坯料受壓的狀態(tài)；要求閉合后的坯料盡量舒展，不能產(chǎn)生大的皺紋。
[0030]7.成型性計(jì)算:
坯料閉合后，按照設(shè)置的模擬計(jì)算的參數(shù)，LS-DYNA經(jīng)過(guò)分布計(jì)算，成型到底滿足收斂條件后輸出成型性結(jié)果。如LS-DYNA軟件所示，不同顏色分別代表產(chǎn)品各部位成型處于破裂、起皺或安全區(qū)域內(nèi)。成型要求是產(chǎn)品區(qū)域必須處于安全區(qū)域，其他區(qū)域也不允許出現(xiàn)破裂或起皺傾向。
[0031]8.板料減薄量結(jié)果及應(yīng)用:
成型到底滿足收斂條件后輸出工件變薄量結(jié)果，平板坯料經(jīng)過(guò)拉伸減薄定型成產(chǎn)品