CN109871605A - 折弯成形方法、系统、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种折弯成形方法、系统、装置及介质，包括如下步骤：步骤1，获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系；步骤2，根据当前成形角度与实际成形角度之间的偏差，通过折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系对折弯设备当前的工艺参数进行处理，获取处理后的工艺参数。本发明的有益效果如下：指出零位偏差的重要性，并给出其测量方法与计算方法。当更换材料或模具时，可直接更改有限元或解析方程内的参数，即可获取新的实际下压量—实际成形角关系；当设备零位漂移时，仅需通过试验获取新的零位代入；当更换设备或系统后，只需获取新的设备内部关系。
Description
技术领域
本发明涉及一种考虑回弹补偿的折弯工艺优化方法，尤其是一种考虑回弹补偿的一种折弯成形方法、系统、装置及介质。
背景技术
大量钣金薄板，如汽车覆盖件、高铁结构连接件，是通过多道次折弯获得的，折弯成型后薄板的回弹误差显著且不同材料、厚度的薄板回弹差异显著，直接影响后续装配的质量和效率，而现场通过反复修正输入参数直至达到合格为止。传统的调整方法严重依赖于工人经验，对于新原料、新目标角度或新模具时调修周期长。而折弯工艺针对零件的特点就是原料种类多、批量不大、精度要求高、工期紧张，与传统调整方法存在较大冲突。如果能找到一种高效高精度的回弹补偿解决方案，这将极大提升折弯零件质量与生产效率。
要解决折弯回弹补偿的问题，需要解决两个问题：一、折弯工艺设定参数-成形角度对应关系问题；二、迭代优化方法问题。
设定参数-成形角度对应关系如下：设备设定参数通过设备内部转换关系输出设备压下量，该压下量减去设备零位即成形过程中上模真实的下压量，对于指定材料、厚度的板材，真实下压量与折弯成形角度成一一对应关系，该关系可通过试验或有限元法获取。
对指定的设备输入参数组合(包括材料、板材厚度、上下模几何、上下模安装位置等)，设备内部转换关系中输入的设定参数(目标角度))—输出的设备运动(上模压下量)呈线性关系，真实下压量-折弯成形角度关系也为线性关系，因此设定参数—成形角度也为线性关系，采用牛顿插值法进行迭代优化可获取较好的迭代效果，简化调试过程。
在通过有限元法获取真实下压量—折弯成形角度关系时，可通过脚本语言扩展有限元软件，批量计算不同真实下压量时获取的折弯成形角度，并可进一步构建参数化的有限元模型，提高建模计算效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种提高精度和迭代效率、实现折弯参数的快速获取的折弯成形方法、系统、装置及介质。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种折弯成形方法，如下步骤：
步骤1，获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系；
步骤2，根据当前成形角度与实际成形角度之间的偏差，通过折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系对折弯设备当前的工艺参数进行处理，获取处理后的工艺参数。
优选地，步骤1包括：
步骤1.1，获取工件的实际折弯下压量与工件的实际成形角度之间的关系；
步骤1.2，获取折弯设备的设定工艺参数与折弯设备的设定下压量之间的关系；
步骤1.3，获取折弯设备的零位数据；
步骤1.4，获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系。
优选地，步骤1.1中，用有限元软件模拟折弯成型过程，通过批处理获取工件的实际折弯下压量与工件的实际成形角度之间的关系。
优选地，折弯设备的设定下压量通过零位数据补偿获取工件的实际折弯下压量。
优选地，零位数据为板料未折弯不变形时上模的下压量的数据。
优选地，若缺少工件的实际折弯下压量与工件的实际成形角度之间的关系、折弯设备的设定工艺参数与折弯设备的设定下压量之间的关系或折弯设备的零位数据中的任意一种时，则输入任意折弯设备的工艺参数，进行两次折弯试验，获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系。
优选地，步骤2中，根据当前成形角度与实际成形角度之间的偏差，通过折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系对折弯设备当前的工艺参数通过牛顿插值进行迭代处理，获取处理后的工艺参数。
一种折弯成形方法系统，包括：
获取模块，用于获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系；
处理模块，用于根据当前成形角度与实际成形角度之间的偏差，通过折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系对折弯设备当前的工艺参数进行处理，获取处理后的工艺参数。
一种折弯成形装置，包括：存储有折弯成形程序的存储器及用于运行折弯成形程序的处理器，折弯成形程序配置为实现折弯成形方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有折弯成形程序，折弯成形程序被处理器执行时实现折弯成形方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.指出零位偏差的重要性，并给出其测量方法与计算方法(三方关系换算)。
2.提出了三方对应关系两两测试的间接思路。当更换材料或模具时，可直接更改有限元或解析方程内的参数，即可获取新的实际下压量—实际成形角关系；当设备零位漂移时，仅需通过试验获取新的零位代入；当更换设备或系统后，只需获取新的设备内部关系(设备设定—设备下压量)。将新关系代入后即可获得设备设定—实际成形角关系，通用性强，避免反复试验。
3.基于三方关系均近乎线性，进而提出适用现场的直接试验加牛顿插值的方法，该方法适用于快速计算，一般仅需两次试验即可成功。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明的设定参数-成形角度转换关系图；
图2为本发明的参数化仿真中涉及的参数图；
图3为本发明的下压量-成形角度关系图；
图4为本发明流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图4所示，本发明主要解决两个主要问题：一、折弯工艺设定参数-成形角度对应关系问题；二、迭代优化方法问题。
本发明第一个问题通过细致分析折弯过程解决，先前建立对应关系时存在下述三个问题；1、当前新设备为简化操作，输入参数往往是成形目标(角度)而非上模下压量，存在设备内部转换关系；2、一般忽略设备零飘；3、未充分考虑上下模具磨损，且模具、材料更换后难以获取新的下压量-成形角关系。可通过空载测试获得设备内部转换关系，通过测量等方式获得零飘，通过参数化建模快速获取下压量-成形角关系，获得的新对应关系不仅更为细致准确地描述了设定参数-成形角度关系，也可在此关系基础上实现预测、标定、推荐三种功能。
针对本发明的第二个问题，根据折弯工艺特点推断得设定参数-成形角度关系呈线性，因此使用牛顿插值法进行迭代，从而避免无效计算加快迭代速度。
本发明的技术方案包含以下步骤：
(1)用有限元软件模拟折弯成型过程，通过批处理获得实际折弯的下压量-成形角关系；
(2)通过测量获取折弯设备的零位位置，通过试验等方法获得设备设定参数-下压量关系；
(3)建立实际折弯下压量-成形角关系、折弯设备零位、设备内嵌设定参数-下压量关系三者的联系，最终构建出目标成形角与折弯机设定参数间的转换关系。
(3.1)实际折弯下压量-成形角关系可通过试验或批量仿真获取。实际成形下压量的零位指板料平置于下模具的上表面，上模刚好接触板料上表面的状态。
(3.2)折弯机设定参数繁复，通常当加工对象确定后，材料性能参数、上下模尺寸、板料厚度、机床上下部分位置等参数将会固定不变，此时设备上设定的角度与折弯设备的上模压下量存在确定的对应关系，当未知设备内置关系时可通过空载调试设备获得。通常将设定角度为180°时(板料未折弯不变形)的上模下压量认定为设备下压量的零位。
(3.3)因设备零位漂移、标定维护使用不当等因素，当设备处于设备下压量零位时，上模可能并非处于刚好接触板料上表面的理想状态，上模实际所处位置与理想位置的差异为折弯设备的零位位置。
(3.4)通过前述步骤，可以获得目标实际成形角度-实际成形下压量-设备下压量-设备设定参数(设备界面输入的目标角度)的对应关系，进而实现推荐、标定、预测三个功能：当已知实际成形目标与设备零位位置，待求设备设定时，为推荐参数设定；当已知设备设定参数与实际成形角度，待求设备零位时，为标定当前设备零位；当已知设备零位位置与设备设定，待求实际成形目标时，为预测成形效果。
(4)若根据推荐算法输入参数，获得的成形角度与目标存在偏差。以偏差迭代进目标角度，获得新的输入参数，通过反复迭代获得合理的输入参数。
(5)若实际下压量-成形角关系、设备零位、设备内置转换关系存在未知项，无法直接获取设备输入参数-成形角度的对应关系，可任选输入参数进行两次折弯试验，以试验结果为基础进行牛顿插值获得合理的输入参数。若未达到目标精度，在已有试验数据中选取最接近目标角度的试验数据进行牛顿插值获得新的输入参数，依次迭代直至达到目标。
为了直接获取设定参数—实际成形角度二者的关系，标准流程为先获得三者两两对应关系，进而建立二者关系。
两者区别在于：
若使用标准流程，可以更改其中一者关系依旧能顺利推导，例如实际工件厚度或材料改变了，只需知晓新工件的实际下压—实际成形角度关系即可建立新的三者关系，而获取关系的方式可以通过仿真或理论计算。
对于直接获取的二者关系，此时(模具或材料等更改后)该关系完全不可复用且无法通过仿真或计算直接获得，需重新做试验获得。
长期使用时建议采用标准流程，该流程前期工作量大，但更改工况(机器设定、原材料)后容易指导新情况下的参数设定，通用性强；现场短期使用建议采用该直接试验的方法，该方法迅速(最少只需两次)，但每次工况稍加调整后均需重新试验计算，通用性差。
与牛顿插值的具体联系：假定目前完成两次或以上试验，获取数据y1—yn为设定参数，x1-xn为实际成形角度，成形目标为x。
则当前设定参数应为y，根据牛顿插值法：
y＝f(x1)+f[x1,x2](x-x1)+f[x1,x2](x-x1)+f[x1,x2,x3,](x-x1)(x-x2)+…+f[x1,x2…xn](x-x1)(x-x2)…(x-xn-1)。
实施例
本发明基本流程如图1所示，以高强钢帽型件折弯为例说明该方法的具体实施过程。建立的折弯仿真几何模型及重要几何参数如图2所示，从左至右依次为上模、下模和板料。
通过python二次开发与批量仿真，模拟不同几何参数模面与板材的成形过程，获得下压量-成形角的对应关系，如图3所示，图中图例如R3_V16_1代表主要几何参数中的上模圆角半径为3毫米，下模开口宽度为16毫米，板料厚度为1毫米。
将设备目标成形角度设定为0°或将目标下压量设为0毫米，通过塞尺测量上模下压至最低点时与下模的间距，减去设定的板料厚度后即为当前设备的零位。通过反复设定不同目标成形角，读取上模的最大压下量即可获取设备内部的设定目标-机器下压量转换关系。
根据图1将实际折弯下压量-成形角关系、折弯设备零位、设备内嵌设定参数-下压量关系三者联系起来，最终构建出目标成形角、设备零位、折弯机设定参数三者间的转换关系，进而实现推荐、标定、预测三种功能。
若根据推荐算法输入参数，获得的成形角度与目标存在偏差。如图1将偏差作为目标补偿迭代进目标角度，获得新的输入参数，通过反复迭代即可获得合理的输入参数。
因实际下压量-成形角与设备内置转换关系均接近线性，因此若实际下压量-成形角关系、设备零位、设备内置转换关系存在未知项，无法直接获取设备输入参数-成形角度的对应关系，可任选输入参数进行两次折弯试验，以试验结果为基础进行牛顿插值获得合理的输入参数。若未达到目标精度，在已有试验数据中选取最接近目标角度的试验数据进行牛顿插值获得新的输入参数，依次迭代直至达到目标。以帽型件成形目标125°角为例，具体过程如表1所示，其中第3次设定目标通过第1和第2次结果插值获取，第4次设定目标通过第2和第3次结果插值获取。表1我知转换关系时的迭代过程。
表1
| 成形次数 | 设定目标 | 成形结果 | 误差值 |
| 1 | 60 | 94.5 | -30.5 |
| 2 | 70 | 114.3 | -10.7 |
| 3 | 75.4040404 | 123.5 | -1.5 |
| 4 | 76.28513395 | 124.5 | -0.5 |
本发明还提供一种折弯成形方法系统、装置及介质。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种折弯成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系；
步骤2，根据当前成形角度与实际成形角度之间的偏差，通过折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系对折弯设备当前的工艺参数进行处理，获取处理后的工艺参数。
2.根据权利要求1所述的折弯成形方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1.1，获取工件的实际折弯下压量与工件的实际成形角度之间的关系；
步骤1.2，获取折弯设备的设定工艺参数与折弯设备的设定下压量之间的关系；
步骤1.3，获取折弯设备的零位数据；
步骤1.4，获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系。
3.根据权利要求2所述的折弯成形方法，其特征在于，步骤1.1中，用有限元软件模拟折弯成型过程，通过批处理获取工件的实际折弯下压量与工件的实际成形角度之间的关系。
4.根据权利要求2所述的折弯成形方法，其特征在于，折弯设备的设定下压量通过零位数据补偿获取工件的实际折弯下压量。
5.根据权利要求2或3所述的折弯成形方法，其特征在于，零位数据为板料未折弯不变形时上模的下压量的数据。
6.根据权利要求2所述的折弯成形方法，其特征在于，若缺少工件的实际折弯下压量与工件的实际成形角度之间的关系、折弯设备的设定工艺参数与折弯设备的设定下压量之间的关系或折弯设备的零位数据中的任意一种时，则输入任意折弯设备的工艺参数，进行两次折弯试验，获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系。
7.根据权利要求2所述的折弯成形方法，其特征在于，步骤2中，根据当前成形角度与实际成形角度之间的偏差，通过折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系对折弯设备当前的工艺参数通过牛顿插值进行迭代处理，获取处理后的工艺参数。
8.一种折弯成形方法系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系；
处理模块，用于根据当前成形角度与实际成形角度之间的偏差，通过折弯设备的设定工艺参数与工件的实际成形角度之间的关系对折弯设备当前的工艺参数进行处理，获取处理后的工艺参数。
9.一种折弯成形装置，其特征在于，包括：存储有折弯成形程序的存储器及用于运行折弯成形程序的处理器，折弯成形程序配置为实现如权利要求1～7任一项所述的折弯成形方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有折弯成形程序，折弯成形程序被处理器执行时实现如权利要求1～7任一项所述的折弯成形方法的步骤。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
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Effective date of abandoning: 20240202 |