CN102672060A - 一种基于板料网格的翻边修边线确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于板料网格确定翻边前修边线的方法。首先在板料上蚀刻上正方形网格;完成翻边前工序,测量修边线附近的网格节点位置,并对网格、网格交点进行编号;采用粗估的修边线进行切边,然后翻边,测量翻边后相关网格的节点位置。通过翻边后零件理想边缘线在翻边后网格的所在位置,通过网格内材料比例关系,计算出翻边前的修边线。经过一到二次修边线修改,就可得到准确的修边线。该方法避免了仿真预测误差以及试验系统的误差,确定的修边线更加可靠。该方法可用于先进高强度钢冲压模具的调试中,用于准确的确定修边线。
Description
技术领域
本发明涉及薄板冲压成型领域,具体为一种基于板料网格的翻边修边线确定方法。
背景技术
汽车行业竞争激烈,如何减少模具开发成本和周期是汽车企业、模具企业中关注的问题。修边模开发周期长短,取决于修边线确定的准确程度。修边线不准,零件翻边后达不到尺寸要求,这需要调整修边线位置,很多情况下需要重新加工修边模的刃口镶块,加工后也不一定能保证零件的尺寸精度,需要反复加工修边模的刃口镶块,这使得修边模的开发周期比较长,成本增加。
目前修边线的确定方法有:一是采用通过几何建模软件,如UG, CARTIA等基于翻边前后截面线长度不变的假设,通过理论计算方法确定修边线。由于没有考虑塑性变形,这种方法是不能够准确的预测修边线的。二是采用有限元仿真方法,模拟翻边过程,反复修改修边线,使翻边后的边缘和理想边缘接近。由于实际条件和仿真条件总存在差距,得到的修边线也会有一些误差。
由于理论算法、有限元分析等对实际零件修边线的预测精度有限,在修边模调试中,反复修改刃口镶块是不可避免的。如何减少刃口镶块的反复加工次数是一个实际工程问题。
在板料上蚀刻网格具有很成熟的技术,以往主要用于观察零件的成形性能,每个网格的变形需要手工测量。网格的测量技术是最近几年开发出来的,可准确确定网格节点的位置,目前用于板料网格的自动测量,目的也是分析零件的成形性能,比如应变的分布、厚度的分布。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,提出一种基于板料网格的翻边修边线确定方法。
本发明方法是通过翻边前后板料网格的测量确定修边线的位置。在模具调试中,采用蚀刻技术在试模板料上蚀刻正方形网格,测量翻边前后板料上网格节点位置,对网格、节点进行编号,通过零件边缘线与翻边后网格的位置,计算出修边线的位置。
所述方法步骤如下:
(1) 在试件上蚀刻上正方形网格,保证试件中的网格一致;
(2) 对(1)中试件,完成翻边前所有工序;
(3) 根据估算的修边线位置,对零件进行切边,测量翻边前网格的位置,测量修边线估计范围的网格交点的坐标;
(4) 试件翻边;
(5) 对翻边后试件进行激光切割,或根据零件尺寸确定出零件的实际边缘线,并表示在零件上;
(6) 测量被激光切割网格边剩余长度或边缘线与网格交点所在位置,找出该网格对应于翻边前的网格,按比例关系确定出修边线与该网格的交点,采用这种方法求出多个修边线与单元的交点;
(7) 连接各交点,对曲线进行拟合,确定出翻边前的修边线位置。
以下对本发明方法的原理进行详细分析:
翻边零件一般经过拉深工序、修边工序和翻边工序。图1是冲压前网格、翻边前网格与翻边后的网格的示意图。图1中还标明了零件边缘线与修边线的位置,修边线在翻边后成为零件的边缘线,它们之间有对应关系。基于网格内材料均匀变形的假设,就可以通过零件的理想边缘线,求出翻边前修边线。
基于板料网格的修边线确定原理如图2所示。图2(a)中,翻边前的网格是通过测量得到的,修边线是需要确定的;图2(b)中,翻边后的网格也是测量得到的,零件边缘线时已知的。这里采用的一个假设,翻边前后网格内的材料变形为比例变形。翻边前后网格内变形的比例关系,可由式(1)来表示:
式(1)中各量分别表示图2中两点的连线长度。如果E,F点在单元网格之外,也可以采用同样的比例关系求出e,f点。这样,通过边缘线上的E,F点,求出修边线上的e,f点。
采用上面方法确定修边线,首先要在板料上蚀刻网格,测量出翻边前后网格交点的坐标,并对网格进行编号。否则,翻边前后的网格不能对上。网格节点由节点号,X坐标、Y坐标、Z坐标构成;每个网格由网格号、节点1、节点2、节点3、节点4构成。
采用上面方法中,需要知道零件边缘线与翻边后网格的交点。由于测量后的网格、节点是数据模型,与理想的零件边缘数学模型,通过边缘线与网格的几何位置关系,求出边缘线与网格的交点。如果翻边后采用激光切割,记录边缘线与网格的交点位置。还可以通过人工测量方法,确定出零件边缘线与翻边后网格的交点。
按上面介绍原理,确定修边线的方法是先确定出边缘线与翻边后网格的交点,然后,根据网格材料变形比例关系,确定出翻边前网格与修边线的交点。拟合所有修边线上点,得到修边线。
本发明是一种基于带网格的板料的试冲,精确测量翻边前后板料上网格的几何位置,通过网格内的比例变形,确定出修边线的方法。该方法避免了仿真预测误差以及试验系统的误差,确定的修边线更加可靠。该方法可用在模具调试中使用,快速准确的确定出翻边前的修边线,在工业上有广泛的应用价值。
附图说明
图1 本发明中冲压前板料网格、翻边前网格和翻边后的网格示意图,图1(a)是板料上蚀刻的网格,图1(b)是 翻边前网格图1(c) 翻边后网格
图2 本发明确定修边线的原理,图2(a)是翻边前,图2(b)是翻边后
图3 本发明实施流程
图4 本发明仿真验证的零件几何模型
图5 本发明仿真验证中零件修边线误差
图6 本发明仿真验证中放大修边线后零件形状与边缘线(局部)
图7 本发明仿真验证中通过本发明得出的修边线位置(局部)
图8 本发明仿真验证中修改后零件局部形状一
图9 本发明仿真验证中修改后零件局部形状二,图9(a)是采用初步确定的修边线,图9(b)是采用新修边线。
具体实施方式
本发明实施中需要带网格的板料,板料经过初步的修剪,但都留有一定余量(5~20mm),需要测量翻边前后一些网格点位置。本发明的实施流程如图3所示,具体描述如下:
(1)在试件上蚀刻上正方形网格,保证试件中的网格一致,推荐网格边长为5mm或更小。
(2)对(1)中试件,完成翻边前所有工序。
(3)根据估算的修边线位置,对零件进行切边,测量翻边前网格的位置,详细测量修边线估计范围的网格交点的坐标。
(4)试件翻边
(5)对翻边后试件进行激光切割,或根据零件尺寸确定出零件的实际边缘线,并表示在零件上。
(6) 测量被激光切割网格边剩余长度或边缘线与网格交点所在位置。找出该网格对应于翻边前的网格,按比例关系确定出修边线与该网格的交点。采用这种方法求出多个修边线与单元的交点。
(7) 连接各交点,对曲线进行拟合,确定出翻边前的修边线位置。
上面这种试验方法中,需要采用三维坐标仪测量部分网格交点的几何坐标,并且,需要测量零件边缘线与所交网格的数据点,如果不采用激光切割,需要根据翻边部分尺寸,确定出零件边缘线的位置,工作比较繁琐,但该方法可避免仿真误差,能够比较准确的确定出修边线的位置。如果确定的修边线在翻边后零件还有误差,可反复采用上面方法,对修边线位置进行优化。
这里采用仿真验证方法验证本发明的可行性,假设模型中的网格是通过测量获取的,实际冲压、翻边过程通过仿真来模拟。本发明仿真验证的几何模型见图4所示,该零件为车身地板的修边线,采用本发明方法,确定出翻边前的修边线。
根据翻边前后的截面线长度不变的假设,采用三维软件UG初步确定出修边线的基本形状。仿真中发现修边线在某些部位,翻边后的零件形状边缘同理想边缘相差比较大,如图5所示。
对图5中所示的情况,可采用本发明提出方法,首先把修边线向外偏移5~10mm,然后,用放大后的修边线对翻边前冲压件进行修边,修边后,对翻边工序做有限元仿真。翻边后零件边缘超过了理想边缘,如图6所示。
采用本发明提出方法,通过理想边缘点在翻边后网格的位置,以及翻边前的网格坐标,计算出修边线上所有点的坐标。计算出的修边线如图7所示。
采用计算的修边线,对零件修边,再次进行翻边仿真,得到的零件边缘与零件理想边缘的位置比较如图8所示。其它局部位置,在采用计算修边线前后的对比见图9所示。
从图8~9可看出,采用新修边线后,仿真中零件的边缘线离理想边缘线的位置接近,说明本发明提出的修边线确定方法可行。
Claims (2)
1.一种基于板料网格确定翻边前修边线的方法,其特征在于:所述方法步骤如下:
(1)在试件上蚀刻上正方形网格,保证试件中的网格一致;
(2)对(1)中试件,完成翻边前所有工序;
(3)根据估算的修边线位置,对零件进行切边,测量翻边前网格的位置,测量修边线估计范围的网格交点的坐标;
(4)试件翻边;
(5)对翻边后试件进行激光切割,或根据零件尺寸确定出零件的实际边缘线,并表示在零件上;
(6)测量被激光切割网格边剩余长度或边缘线与网格交点所在位置,找出该网格对应于翻边前的网格,按比例关系确定出修边线与该网格的交点,采用这种方法求出多个修边线与单元的交点;
(7) 连接各交点,对曲线进行拟合,确定出翻边前的修边线位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于板料网格确定翻边前修边线的方法,其特征在于测量翻边前后网格的位置时,对翻边前后的网格、节点都需要编号。
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