CN109948279B - 一种金属件整形的仿真设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属件整形的仿真设计方法，包括以下步骤：A、构件产品的三维数模；B、确认产品的待整形部，根据烧结变量初步拟定模具整形尺寸L，通过仿真模拟，对其仿真模拟的结果进行统计，获得变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图；C、通过变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图推导获得如下的变形量Y与位移量X的线性模型拟合方程；D、输入多个产品的初始超差尺寸X₀和产品整形后的目标尺寸；E、通过仿真计算方式获得各个产品经过多次整形后的尺寸；F、将整形结果与产品整形后的目标尺寸进行对比，获得最优的模具整形尺寸L和整形次数。本发明根据实际产品的初始尺寸范围确定整形工装的设计尺寸与整形次数，使得产品良率达到最大值。

Description

一种金属件整形的仿真设计方法

技术领域

本发明涉及一种整形设计方法，特别涉及一种金属件整形的仿真设计方法。

背景技术

MIM(金属粉末注射成型)件在烧结过程中由于实际炉温分布的差异性导致实际产品在烧结过后产品尺寸超差。传统的整形工装设计理念是以产品的目标尺寸为工装设计尺寸，造成整形产品的尺寸范围小，良率低。当不良率较低时，进行试错法调整整形工装的设计尺寸，周期长，效率低，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属件整形的仿真设计方法，该方法可根据实际产品的初始尺寸范围确定整形工装的设计尺寸与整形次数，使得产品的良率达到最大值。

实现本发明目的的技术方案是：本发明包括以下步骤：

A、构件产品的三维数模；

B、确认产品的待整形部，根据烧结变量初步拟定模具整形尺寸L，通过仿真模拟，对其仿真模拟的结果进行统计，获得变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图；

C、通过变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图推导获得如下的变形量Y与位移量X的线性模型拟合方程：

式1：

式中，A、B均为通过推导获得的数值；当

时，Y＝0；

D、输入多个产品的初始超差尺寸X₀和产品整形后的目标尺寸；

E、通过以下仿真计算方式获得各个产品经过多次整形后的尺寸：

已知：产品的初始超差尺寸X₀，产品整形后的目标尺寸，模具整形尺寸L，以及A和B的数值；

由此可得：

式2：X₁＝X₀-L；

式中，X₁为第一次整形的初始值；

将式2代入式1，可得第一次变形量

根据X₁和Y₁，通过以下公式可获得第n次整形初始值X_n，n＞1：

式3：

通过第n次整形初始值X_n和以下公式可获得第n次整形变形量Y_n：

式4：

最后对数据进行统一收集，获得整形结果；

F、将整形结果与产品整形后的目标尺寸进行对比，获得最优的模具整形尺寸L和整形次数。

上述步骤A中，需对三维数模输入密度、弹性模量、屈服强度和极限强度。

上述步骤E中可选择所需的整形的次数。

作为优化设计，上述步骤E中选择三次整形。

当需对产品相对设置的左侧待整形部和右侧待整形部同时进行整形时，还包括步骤G：

对产品的左侧待整形部执行步骤B至F，然后得到左侧待整形部的变形量与位移的线性模型拟合方程：

式5：

对产品的右侧待整形部执行步骤B至F，然后得到右侧待整形部的变形量与位移的线性模型拟合方程：

式6：

产品的左侧待整形部和右侧待整形部在整形量相同时，令式5与式6相等，通过计算可得产品的左侧待整形部的位移值和右侧待整形部的位移值的差值，从而对模具位置作出相应调整。

本发明具有积极的效果：(1)本发明有效解决了试错法调整整形模具的设计尺寸所到来的周期长、效率低、成本高的问题；

(2)本发明根据实际产品的初始尺寸范围确定整形工装的设计尺寸与整形次数，使得产品的良率达到最大值。

(3)本发明通过计算可对整形模具进行精细化调整，如整形模具的对称性设计。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明实施例中产品的三维数模；

图2为本发明实施例中变形量与位移的线性模型拟合线图。

具体实施方式

本发明根据如下步骤进行仿真设计：

A、根据要求建立如图1所示的三维数模，并输入如下三维数模的密度、弹性模量、屈服强度和极限强度：

B、确认图1中三维数模的待整形部分别为左侧待整形部1和右侧待整形部2，左侧待整形部1和右侧待整形部2相对设置，但是不对称；左侧待整形部1和右侧待整形部2之间的距离通过整形需要达到7.6±0.04mm，根据烧结变形量初步拟定模具整形尺寸L设定为7.5mm，设定如下仿真模拟数据，并对其仿真模拟的结果进行统计：

根据仿真模拟数据获得变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图，见图2；其中位移量X为整形前尺寸减去模具整形尺寸L，变形量Y为整形前尺寸减去整形后尺寸；

C、通过变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图推导获得如下的变形量Y与位移量X的线性模型拟合方程：

式1：

Y＝-0.04175+0.5728X，

当变形量Y＝0时，X＝0.073；

式1的意思为，当X≤0.073时，Y＝0，弹性回复，变形量Y＝0；当X＞0.073时，Y＝-0.04175+0.5728X＝0.5728×(X-0.073)；

D、输入多个三维数模的初始超差尺寸X₀和产品整形后的目标尺寸7.6±0.04mm；

E、通过以下仿真计算方式获得各个产品经过多次整形后的尺寸：

已知：产品的初始超差尺寸X₀，产品整形后的目标尺寸，模具整形尺寸L，以及变形量Y与位移量X的线性模型拟合方程；

由此可得：

式2：X₁＝X₀-L；

式中，X₁为第一次整形的初始值；

将式2代入式1，可得第一次变形量Y₁，

Y₁＝0.5728×(X₁-0.073)，

根据X₁和Y₁，通过以下公式可获得第n次整形初始值X_n：

式3：

X_n-0.073＝X_n-1-Y_n-1-0.073，

通过第n次整形初始值X_n和以下公式可获得第n次整形变形量Y_n：

式4：

Y_n＝0.5728×(X_n-0.073)；

最后对数据进行统一收集，获得如下整形结果；

F、将整形结果与产品整形后的目标尺寸进行对比，获得如下方案：选择7.5mm作为模具整形尺寸L可以提高目前的整形率；采用二次整形即可达标；当初始超差尺寸X₀扩大，如X₀＞8mm，则需要三次整形才能达标。

(实施例二)

本发明创建的三维数模见图1

由于三维数模的左侧待整形部1和右侧待整形部2相对设置，但是不对称，因此还需对模具位置作出相应调整，具体调整设计方法如下：

对产品的左侧待整形部执行步骤B至F，然后得到左侧待整形部的变形量Y_左与位移量X_左的线性模型拟合方程：

式5：

对产品的右侧待整形部执行步骤B至F，然后得到右侧待整形部的变形量Y_右与位移量X_右的线性模型拟合方程：

式6：

产品的左侧待整形部和右侧待整形部在整形量相同时，令式5与式6相等，通过计算可得产品的左侧待整形部的位移值和右侧待整形部的位移值的差值，从而对模具位置作出相应调整。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种金属件整形的仿真设计方法；其特征在于包括以下步骤：

A、构件产品的三维数模；

B、确认产品的待整形部，根据烧结变量初步拟定模具整形尺寸L，通过仿真模拟，对其仿真模拟的结果进行统计，获得变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图；

C、通过变形量Y与位移量X的线性模型拟合线图推导获得如下的变形量Y与位移量X的线性模型拟合方程：

式1：

式中，A、B均为通过推导获得的数值；当

时，Y＝0；

D、输入多个产品的初始超差尺寸X₀和产品整形后的目标尺寸；

E、通过以下仿真计算方式获得各个产品经过多次整形后的尺寸：

已知：产品的初始超差尺寸X₀，产品整形后的目标尺寸，模具整形尺寸L，以及A和B的数值；

由此可得：

式2：X₁＝X₀-L；

式中，X₁为第一次整形的初始值；

将式2代入式1，可得第一次变形量

根据X₁和Y₁，通过以下公式可获得第n次整形初始值X_n，n＞1：

式3：

通过第n次整形初始值X_n和以下公式可获得第n次整形变形量Y_n：

式4：

最后对数据进行统一收集，获得整形结果；

F、将整形结果与产品整形后的目标尺寸进行对比，获得最优的模具整形尺寸L和整形次数。

2.根据权利要求1所述的一种金属件整形的仿真设计方法，其特征在于：所述步骤A中，需对三维数模输入密度、弹性模量、屈服强度和极限强度。

3.根据权利要求1所述的一种金属件整形的仿真设计方法，其特征在于：所述步骤E中可选择所需的整形的次数。

4.根据权利要求3所述的一种金属件整形的仿真设计方法，其特征在于：所述步骤E中所选次数为三次。

5.根据权利要求1所述的一种金属件整形的仿真设计方法，其特征在于：当需对产品相对设置的左侧待整形部和右侧待整形部同时进行整形时，还包括步骤G：

对产品的左侧待整形部执行步骤B至F，然后得到左侧待整形部的变形量与位移的线性模型拟合方程：

式5：

对产品的右侧待整形部执行步骤B至F，然后得到右侧待整形部的变形量与位移的线性模型拟合方程：

式6：

产品的左侧待整形部和右侧待整形部在整形量相同时，令式5与式6相等，通过计算可得产品的左侧待整形部的位移值和右侧待整形部的位移值的差值，从而对模具位置作出相应调整。

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