CN110738005A - 汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冲压模具制造技术领域，更具体的说，涉及一种汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，包括以下步骤：步骤S1，获得基于正向函数模型的基础回弹模拟结果；步骤S2，获得基于反向函数模型的全型面回弹补偿策略；步骤S3，对补偿工序的工具体基于全型面回弹补偿策略进行重构优化并模拟验证。本发明提供的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，提高翼子板回弹补偿的设计效率和精度，缩短实际零件尺寸调试周期，实现冲压回弹补偿的可实现性、可靠性及准确性。

Description

汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法

技术领域

本发明涉及冲压模具制造技术领域，更具体的说，涉及一种汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法。

背景技术

翼子板是汽车的重要组成部分，在车身结构中需要与侧围、前门、前盖、前保、前大灯等重要部件进行匹配，其尺寸精度对于车身装配有重要影响。

翼子板本身的结构复杂、冲压回弹规律复杂，导致其制造精度的控制问题一直是个难题。为解决该问题，多在工艺设计阶段基于回弹模拟情况进行回弹补偿。

目前，最常用的一种回弹补偿技术方案是局部补偿法，即保持零件型面的部分区域固定不变，仅对型面的局部区域进行回弹补偿。

该方法对局部补偿量值的定义难以准确化，各区域的补偿量值需要结合回弹模拟情况与经验分别给出，并不断地尝试和调整，往往经过多次尝试也未必能达到很理想的效果，最终还需要在零件实际试模时不断改模进行尺寸优化。

另一种回弹补偿技术方案是全型面补偿法，即对整个零件区域都做回弹补偿。目前对该技术方案存在如下明显问题：

首先，未从理论层面给出实现该方法的原理，仅作为一种经验尝试，难以精确实现；

其次，未对基础模拟的重要工艺参数优化锁定，可能导致回弹补偿量过大进而影响补偿效果；

此外，未给出基础模拟的稳健性及去噪声要求，如果基础模拟的稳健性低或者噪声未去除，则难以保证补偿效果，有时甚至会导致补偿迭代多次都达不到效果；

最后，未提出对重构后的补偿面进行边界及线长检查确认及优化，会导致补偿后的零件缝隙度达不到要求，缝隙度即翼子板轮廓与其周围匹配的外覆盖件轮廓之间的距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，解决由于翼子板冲压回弹规律复杂导致制造精度难以控制的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，包括以下步骤：

步骤S1，获得基于正向函数模型的基础回弹模拟结果；

步骤S2，获得基于反向函数模型的全型面回弹补偿策略；

步骤S3，对补偿工序的工具体基于全型面回弹补偿策略进行重构优化并模拟验证。

在一实施例中，所述步骤S1，进一步包括以下步骤：

步骤S11，对翻边面角度进行预补偿，获得基础工艺面；

步骤S12，进行基础回弹模拟计算，求解正向函数模型；

步骤S13，优化并锁定A柱区域侧翻边的斜楔工作角度；

步骤S14，分析基于正向函数模型的回弹稳健性；

步骤S15，确定回弹约束方案。

在一实施例中，所述步骤S2，进一步包括以下步骤：

步骤S21，制定回弹补偿策略，求解反向函数模型；

步骤S22，设置迭代补偿参数，进行回弹补偿的迭代计算。

在一实施例中，所述步骤S3，进一步包括以下步骤：

步骤S31，基于补偿向量场的A面重构，得到初步补偿面；

步骤S32，检查优化补偿面边界及线长，得到优化补偿面；

步骤S33，基于优化补偿面，重构补偿工序的工具体，模拟验证回弹结果，对不满足要求的局部区域进行变形重构，直至模拟验证满足回弹要求，形成最终补偿面。

在一实施例中，所述步骤S3，进一步包括以下步骤：

步骤S34，基于经过验证的最终补偿面，进行加工数据拉延筋的制作。

在一实施例中，所述步骤S11中，翻边面角度的预补偿角度，根据工艺需求、历史经验数据以及回弹量值进行调整与确定。

在一实施例中，所述步骤S13，优化并锁定A柱区域侧翻边的斜楔工作角度，进一步包括以下步骤：

在斜楔工作角度与补偿面之间的夹角范围内，计算不同斜楔工作角度下的回弹结果；

选取A面在A柱区域回弹量值落差值最小的斜楔工作角度作为最终经过优化的斜楔工作角度，并将该角度锁定。

在一实施例中，所述步骤S14，分析基于正向函数模型的回弹稳健性，进一步包括：

选取关键参数作为输入噪声因素，进行回弹稳健性分析；

关键参数分别设置一定的波动范围，对不同关键参数取值的组合基于正向函数模型进行回弹计算；

分析所选取的关键参数变量对回弹结果的敏感度。

在一实施例中，所述步骤S14中关键参数包括：拉延筋系数、拉延工序料片边界位置和拉延摩擦系数。

在一实施例中，所述步骤S15，确定回弹约束方案，进一步包括：

采用固定边界条件约束方式，在重力条件下夹持，参照实际安装点及定位点，选择约束点的设置位置。

在一实施例中，所述步骤S21，制定回弹补偿策略，求解反向函数模型，进一步包括：对需要补偿的工序，采用节点位移法进行回弹补偿，所述节点位移法为：

冲压进行全工序模拟；

在回弹约束方案下进行回弹计算，得到各节点的回弹向量；

各节点的向量构成回弹向量场；

基于各节点回弹向量的相反向量映射得到各个节点补偿后的位置；

将补偿后的产品节点进行距离平衡，使得补偿后产品工具体与原始产品工具体在对应位置的截线长度保持在设定误差之内；

重构补偿后的产品工具体型面。

在一实施例中，所述步骤S22，设置迭代补偿参数，进一步包括：

预补偿角度的翻边结构面为固定拔模角度；

每次迭代补偿工具体后，更新补偿工序对应的定位销位置；

在压料板闭合过程中，闭合位置不出现非期望变形。

在一实施例中，所述步骤S31，基于补偿向量场的A面重构，得到初步补偿面，进一步包括：

进行补偿向量场驱动的A面重构，得到初步补偿面；

检查面偏差值是否小于预设值，对不满足面偏差值要求的区域进行局部优化。

在一实施例中，所述步骤S32，检查优化补偿面边界及线长，得到优化补偿面，进一步包括：

对经检查不满足补偿面边界及线长要求的区域进行优化修正，对局部面抬高或降低，得到优化补偿面。

在一实施例中，所述步骤S32中：

所述补偿面边界要求，为补偿面的轮廓偏差小于等于预设值；

所述线长要求，为补偿前后各位置截面线长的变化量小于等于预设值。

本发明提供的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，通过对基础工艺翻边面角度预补偿及斜楔方向锁定、回弹稳健性、约束方案、补偿面重构、线长及边界等关键技术点的把控，实现冲压回弹补偿的可实现性、可靠性及准确性。

本发明提供的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，提高翼子板回弹补偿的设计效率和精度，缩短实际零件尺寸调试周期。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明一实施例的翼子板冲压回弹全型面补偿的逆向求解原理示意图；

图2揭示了根据本发明一实施例的翼子板冲压回弹全型面补偿的方法流程图；

图3a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的坐标系示意图；

图3b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件Y向视图；

图3c揭示了根据本发明一实施例的A柱区域d的预补偿角度示意图；

图4a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的A柱区域侧翻边示意图；

图4b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的A柱区域侧翻边在不同斜楔工作角度的示意图；

图5揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的A柱区域在不同斜楔工作角度下侧翻边后的型面模拟回弹量采集点位置示意图；

图6揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的用于迭代补偿的FBC约束方式的示意图；

图7揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的经迭代补偿后的型面模拟回弹量采集点位置示意图；

图8揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的经迭代补偿后的轮廓模拟回弹量采集点位置示意图；

图9a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的特征线区域的示意图；

图9b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的原产品面的曲率变化示意图；

图10a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的变形重构后的曲率变化示意图；

图10b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的再次优化后的曲率变化示意图；

图11揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的各位置截面的示意图；

图12a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的线长偏差区域的示意图；

图12b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的线长偏差区域的局部放大图；

图13揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的线长偏差原因的示意图；

图14a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的最终重构工具体验证后的型面模拟回弹量采集点位置示意图；

图14b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的最终重构工具体验证后的轮廓模拟回弹量采集点位置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。

本发明通过提出一种对翼子板采用全型面补偿的理论，解决翼子板冲压回弹的控制精度问题，并基于此理论设计一种行之有效的冲压回弹全型面补偿方法来实现对汽车翼子板尺寸精度的控制。

本发明提出对翼子板采用全型面补偿的理论为基于函数输出倒求输入的理论方法。

图1揭示了根据本发明一实施例的翼子板冲压回弹全型面补偿的逆向求解原理示意图，如图1所示，本发明的翼子板冲压回弹全型面补偿的原理具体说明如下：

以A为输入、B为输出，为正向函数f，已知输入A，求结果B，正向求解正向函数，满足B＝f(A)。

“冲压成型与回弹变形”这个过程看做正向函数f，B是输入A经过一定的函数变换(冲压成型与回弹变形)后的输出。

输入一个具有给定的A型面的产品零件，如果对其工具体型面不做任何补偿，在工艺稳定的条件下，经过冲压成型与回弹变形，会输出一个具有确定形状B的工序件。

“冲压成型与回弹变形”过程的本质是一个正向函数模型求解的过程：

已知输入A与函数关系f，求输出B，这个过程可以较容易地通过有限元软件(比如AutoForm软件)正向求解得到。

正向函数模型如图1所示，已知原始产品面，对应的基础工艺面A1，经过冲压成型与回弹变形后，输出产品B1，对应于待求的回弹后的产品件。

如果B是原本想要的输出工序件，那么A实质上就是想要的回弹补偿型面。

以A为输出，B为输入，为反向函数f^-1，已知结果B，求输入A，逆向求解反向函数，满足A＝f^-1(B)。

反向函数模型如图1所示，已知原始产品件，对应产品B2，经过回弹补偿后，输出基础面A2，对应于待求的某型面的基础面。

理论上，存在无数个对应的输入和输出满足B_i＝f(A_i)，i对应产品序号，为正整数，所以一定存在这样一个给定的产品型面B_k满足A＝f^-1(B_k)，k对应产品序号，为正整数。

“冲压回弹补偿”过程的本质是一个反向函数模型求解的过程：

在反向函数f^-1下，想要得到输出A，需要求得满足条件的输入B_k。

考虑到回弹的容差值ε，可以将预期输出A定义为(A-ε，A+ε)。那么只要找到一种逆向求解的实现方法，求得B_k，使f^-1(B_k)∈(A-ε,A+ε)，就解决了回弹补偿的问题。

需要注意的是，正向函数f并非一个显式的公式，它需要借助有限元分析软件来进行逐步迭代，各迭代步最终汇总为f，本质上是一种材料成型过程中应力应变不断重新分布后的平衡。

正向函数f会受到多种因素的影响：比如基础工艺面，各种参数设置，回弹约束方式等。

为保证准确的逆向求解，对于正向函数f有如下要求：

首先，对于同样的输入A，不同的参数设置导致不同的正向函数f，进而会得出不同的输出B。因此，需要尽可能找到这样一个正向函数f，满足输出B本身的变化尽量小，即基础工艺本身的回弹量尽量小；

其次，需要尽可能地保证正向函数f的稳定性，即冲压回弹的稳健性，对于输入A的较小的波动不会引起输出B的明显波动；

最后，需要尽可能剔除正向函数f的噪声因素。比如回弹分析时，必须避免大夹持力造成零件的回弹是存在很大内应力下的回弹，这样的输出B是失真的，这种夹持力导致的噪声应该从f中剔除。

只有正向函数f满足上述要求，才能更准确地实现反向函数f^-1的逆向求解。

对于反向函数模型f^-1，即冲压回弹补偿，有如下要求：

针对外覆盖件的冲压回弹逆向求解，A_k单单满足A_k＝f^-1(B_k)∈(A-ε，A+ε)可能并不够，因为外覆盖件的表面有特殊的质量要求。

对于初步求得的A_k需要进行优化，得到满足外观质量要求、边界及截面线长要求的A_k-opt，使得A_k-opt＝f^-1(B_k-opt)∈(A-ε，A+ε)。

最终完成基于逆向求解的全型面回弹补偿。

基于上述理论，本发明提出了一种行之有效的对应的实现方法，下面进一步做详细说明。

图2揭示了根据本发明一实施例的翼子板冲压回弹全型面补偿的方法流程图，冲压回弹全型面补偿方法如图2所示，下面进一步详细说明。

步骤S1，获得基于正向函数模型的基础回弹模拟结果。

获得基于翻边面角度预补偿、斜楔方向优化并锁定的可靠稳健的基础回弹模拟结果。将“冲压成型与回弹变形”过程作为正向函数模型求解的过程。

步骤S11，对翻边面角度进行预补偿，设计含翻边面角度预补偿的基础工艺面。

首先，将各工序的工具体分别设计为一整张面。

其次，基础工艺面的第一级翻边结构面已包含预补偿角度，具体的补偿角度，根据工艺需求、历史经验数据、经验测试以及回弹量值进行调整与确定。

所述工具体，是指完成冲压工序的各个模具模块。基础回弹模拟中使用的工具体只要是相关的工具模块的型面或曲线。

在拉延工序，工具体一般包含凹模、凸模、压边圈、定位销；

在切边工序，工具体一般包含凸模、压料板、切边刀或切边线；

在翻边整形工序，工具体一般包含凸模、压料板、翻边刀、整形刀；

在回弹计算工序，工具体为零件参考体。

所述一整张面，是指构成该面的各个面片满足切线连续，不能有贯通的缝隙将某些面片分割成孤立面，也不允许任何两个面片重叠，不允许三个或三个以上的面片共享某一段边界。

步骤S12，进行基础回弹模拟计算，求解正向函数模型。

参照实际生产参数进行相关软件输入与设置，进行基础回弹模拟计算。

经过此步骤实现冲压成型正向函数模型f的正向求解，得到正向函数f输出。

可选的，基础回弹模拟计算的求解，通过AutoForm软件(以下简称AF软件)中的有限元分析计算功能完成。

拉延筋使用3D适应筋。

合理设置抹平与反抹平，其中拉延工序中，拉延过程中抹平拉延筋，在压料板闭合时以及拉延结束后，拉延筋不抹平。

最大允许迭代次数设置为40次，整个计算过程无警告(warning)；

各工序在压料板闭合过程中不出现Unwanted Deformation(非期望变形)参数，所述Unwanted Deformation参数为AF软件参数，出现“非期望变形”，则意味着产生了额外的塑性变形。

步骤S13，优化并锁定A柱区域侧翻边的斜楔工作角度。

A柱区域的斜楔工作角度与补偿面之间的夹角，对A柱区域的A面回弹量影响明显。

在步骤S12的基础回弹模拟中，调整斜楔工作角度，在斜楔工作角度与补偿面之间的夹角范围内，计算不同斜楔工作角度下的回弹结果；

选取A面在A柱区域回弹落差值最小的斜楔工作角度作为最终经过优化的斜楔工作角度，将该角度锁定。落差值为最大值与最小值之差。

较佳的，夹角范围为0°～3°选取数个角度参数，分别模拟计算零件回弹量。可选的，角度参数为0°、1°、2°、3°。

该斜楔工作角度的锁定，有利于提高后续全型面补偿的准确性。

通过此步骤以优化正向函数f，使其满足输出B本身尽量小，即基础工艺本身的回弹量尽量小，可有效地减少该处后续的A面补偿量。

步骤S14，分析基于正向函数模型的回弹稳健性。

通过此步骤，保证正向函数f的稳健性。

选取关键参数作为输入噪声因素(Noise)，进行回弹稳健性分析。

较优的，回弹稳健性分析，选取关键参数作为输入噪声，对这些参数分别设置一定的波动范围，对不同关键参数取值的组合基于正向函数模型进行回弹计算，最终给出统计分析结果，分析所选取的关键参数变量对回弹结果的敏感度，识别关键噪声并优化工艺稳健性。

较优的，回弹稳健性分析，采用AF软件通过西格玛(AutoForm-Sigma)模块分析实现。

可选的，关键参数包括为：拉延筋系数、拉延工序料片边界位置和拉延摩擦系数。

AutoForm-Sigma模块是AF软件中用于输入参数敏感度分析、过程稳健性分析的模块，通过性能分析(Performance Analysis)工具，可分析所选取的参数变量对回弹结果的敏感度，识别关键噪声并优化工艺稳健性，得到稳健的基础回弹模拟文件。

步骤S15，确定回弹约束方案。

通过本步骤，确定回弹约束方案，剔除正向函数f的噪声因素。

所述回弹约束方案，指某零件的回弹是在何种约束条件下发生和测量的，涉及到零件的放置、约束点的位置选取、约束的形式以及约束方向等。不指定约束方案的回弹结果是没有意义的。

回弹约束方案，是基础回弹模拟中的重要噪声因素，若基础模拟的回弹约束方案不正确(例如在很大约束力下计算回弹，作为补偿迭代的基础)，那么就意味着基础回弹模拟的噪声未去除，会导致后续回弹补偿迭代无法得到合适的结果。因此需要确定合理的回弹越是方案，减小对后续回弹补偿迭代准确性的影响。

考虑到零件的实际装车及检测都是在重力条件下开展的，在本步骤中，需要在重力条件下夹持。

在此基础上，参照实际安装点及RPS(Reference Point System，定位点系统)定位点，尽可能选择少的约束点和小的约束力，实现零件的小约束夹持。

较优的，除抵消重力因素外，其他约束点的约束力≤3N。

在本步骤中，优先采用固定边界条件(Fixed Boundary Condition，简称FBC)约束方式。

所述FBC约束方式，是指对有限元模型的网格节点进行约束，分别选择将X向、Y向、Z向中的一个或者多个方向设置为固定约束，限制该节点在所选取方向下的位移，仅允许该节点在其他方向发生位移。

AF为有限元分析软件，在有限元分析中，要将分析对象离散化为有限个网格，而构成各网格的点即为网格节点。

将该回弹约束方案作为后续全型面补偿的最终约束方案。该夹持方案下的回弹结果作为后续全型面回弹补偿的计算基础。

步骤S2，获得基于反向函数模型的全型面回弹补偿策略。

翼子板零件的全型面回弹补偿策略的制定及设置关键控制点。将“冲压回弹补偿”过程作为反向函数模型求解的过程。

步骤S21，制定回弹补偿策略，求解反向函数模型。

通过本步骤，制定回弹补偿策略，本质上是要求解得到反向函数f^-1。

可选的，本步骤具体是通过AF软件实现。

根据具体工艺排布内容确定需要补偿的工序，即确定要以哪个工序的回弹向量作为基础，对哪几个工序进行回弹补偿。

对需要补偿的工序采用AF软件补偿模块，使用节点位移法(Nodal Displacement)进行回弹补偿。可选的，采用AF软件补偿模块进行回弹补偿。

所述节点位移法包括以下步骤：

产品冲压进行全工序模拟、并在上述步骤S15的约束方案下进行回弹计算即求解正向函数f后，得到各节点的回弹向量。

所述回弹向量，是指从原始产品的网格节点指向对应的回弹后产品的网格节点，各节点的回弹向量构成回弹向量场。

补偿时，基于各节点回弹向量的相反向量映射得到各个节点补偿后的位置；

将补偿后的产品节点进行距离平衡，使得补偿后产品工具体与原始产品工具体在对应位置的截线长度保持在设定误差之内；

基于距离平衡后的各个节点，重构出回弹补偿后的产品工具体型面。

步骤S22，设置迭代补偿参数，进行回弹补偿的迭代计算。

迭代补偿设置是指，对各补偿工序的补偿区域及参数进行相关设置。可选的，迭代补偿设置可以在AF软件补偿模块中实现。

设置以下三种迭代补偿参数，即关键控制点，开始回弹补偿的迭代计算。

步骤S11中预补偿角度的翻边结构面，定义为固定拔模角度。所述某个面的拔模角度，即在一定的冲压方向或者斜楔方向下，该面与该冲压方向或者斜楔方向的夹角。

每次迭代补偿工具体后，更新补偿工序对应的定位销Pilot位置，以避免零件窜动或压坏造成回弹分析结果失真。

压料板闭合过程中，确保闭合位置不出现Unwanted Deformation参数。

一般进行3轮以内迭代计算可得到满足预期回弹目标的补偿文件。

可选的，型面回弹量在±0.3mm以内，轮廓回弹量在±0.2mm以内。

每一轮次迭代，实际上就是对上述步骤S21中反向函数f^-1的一次修正。

步骤S3，对补偿工序的工具体基于全型面回弹补偿策略进行重构优化并模拟验证。

步骤S31，基于补偿向量场的A面重构，得到初步补偿面m1。

从上述步骤22得到的AF软件的补偿文件，导出txt格式的补偿向量场。

进行补偿向量场驱动的A面重构，并保证A面曲面质量，使面偏差值≤0.3mm，对质量不满足要求的区域进行局部优化，得到初步补偿面m1。可以将局部重要结构面也包含在一起一并重构。

可选的，重构可以在AFPD软件中实现，(AutoForm-ProcessDesigner，以下简称AFPD)是AF软件的一个插件，用于在Catia软件中进行三维设计。

所述补偿向量场，从原始补偿之前的工具体型面的节点指向补偿之后对应节点的向量集合。该信息可以以txt格式存储，包含补偿前后的节点编号及坐标信息。

之所以需要进行A面重构，是因为AF直接输出的补偿面无法达到车身外覆盖件对表面质量的要求(比如要求曲率连续)，所以需要对该面进行重构，保证重构时的面差与面质量。

检查面偏差值是否小于等于预设值，可选的，预设值为0.3mm，检查A面曲面质量是否满足要求。

对不满足面偏差要求及A面质量的区域，进行局部优化。可选的，局部优化可以在Catia软件中实现，所述Catia软件为计算机图形辅助三维交互式应用，由法国达索公司开发。

所述不满足A面质量要求，是指A面不满足曲率连续要求，或者曲率变化趋势(即凹凸变换方式)与原产品面发生差异，对于不满足A面质量要求的区域，进行局部区域的优化修正。该优化修正工作可以通过Catia软件中的ICEM Shape Design模块完成。

步骤S32，补偿面边界与线长的检查及优化，得到优化补偿面m2。

补偿面边界要求条件为：

补偿面的边界参照对应工序补偿后的工具体或者补偿后的产品，边界变化量尽量小，较佳的，轮廓偏差≤0.2mm。

进一步的，对初步补偿面m1的边界进行检查，对比AF软件直接补偿生成的面，检查其轮廓偏差是否满足≤0.2mm。

截面线长的要求条件为：

补偿前后各位置截面线长的变化量≤0.2mm。

进一步的，对比初步补偿面m1与原始产品在各位置截面线长的变化量是否满足≤0.2mm。

所述某曲面在某位置的截面线长是指，建立一个通过该位置的平面，该平面与该曲面相交可得一条交线，该交线的长度即为截面线长，或简称为线长。

检查时，取补偿前后的多个对应位置，既包括A面线长，也包括局部结构面线长，例如轮罩区域的台阶结构面。

对不满足上述补偿面边界及线长要求的区域进行优化修正，得到优化补偿面m2。

所述优化修正，是指对不满足要求的区域进行局部面抬高或局部面降低，来实现对线长的调整。优选的，通过使用CATIA软件中的GSD模块进行优化修正。

步骤S33，模拟验证及再次优化。

基于优化补偿面m2，重构补偿工序的工具体，再次导入AF软件中，重复步骤S11、步骤S12并验证回弹结果是否满足需求。

如满足需求，则补偿完成。

如局部不满足需求，则对局部区域再进行变形重构，直到模拟验证满足回弹要求，形成最终补偿面。

可选的，型面回弹量在±0.5mm以内，轮廓回弹量在±0.2mm以内。

步骤S34，基于经过验证的最终补偿面，进行加工数据拉延筋的制作。

在经过验证，满足回弹要求的最终补偿型面基础上，进行加工数据拉延筋的制作。有助于保证后续实际生产状态与理论分析状态的一致性。

要求拉延筋的制作按照步骤S12中AF软件中的定义，利用QuickLink(快速链接)模块输出，并导入到AFPD软件中重构，可保证制作的拉延筋数据与AF软件中的设置基本完全一致。

所述QuickLink模块属于AF软件中一个用于快速链接AF模拟文件与CATIA文件的模块。

下面结合某车型的翼子板，对本发明所提供的全型面回弹补偿方法做进一步说明。

步骤S11，制作各工序的基础工艺面，并对翻边面角度进行预补偿。

图3a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的坐标系示意图，如图3a所示，设置坐标系为车身坐标系，定义坐标Z向为车高方向，向上为正，Y向为车宽方向，向右为正，X向为车长方向，向后为正。在本实施例中，在CAD软件中制作各工序的基础工艺面。

图3b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件Y向视图，如图3b所示，翼子板结构在前盖区域a、前保区域b、轮罩区域c、A柱区域d均有翻边结构面。

其中，区域a、b、c的翻边面均为简单翻边面，仅需一次翻边，角度补偿按照经验直接定义为3°，斜楔工作方向与翻边面夹角为0°，即纯切向翻边。

图3c揭示了根据本发明一实施例的A柱的区域d的预补偿角度示意图，如图3c所示，区域d为复杂结构面，需要先直翻边，再侧翻边两道翻边工序，区域d的第一道直翻边面按照3°补偿，直翻边不设置斜楔。

区域d的第二道翻边面按照角度补偿值为2°进行基础工艺面制作。此处的2°并不固定，一般选择在1～3°补偿角，可结合经验与模拟进行择优选择，主要保证结构面本身的回弹尺寸。

下部的法兰面在已经补偿2°基础上再进行2°角度补偿，即相对原产品补偿4°。

各工序的工具体在拓扑结构上分别为一整张面。

步骤S12，进行基础回弹模拟计算，求解正向函数模型。

将步骤S11中设计好的各工序工具体型面，输入AF软件中进行基础回弹模拟，参照实际生产参数进行相关输入与设置。

拉延筋使用3D适应筋，拉延工序中拉延过程中抹平拉延筋，在压料板闭合时以及拉延结束后，拉延筋不抹平；

设置最大允许迭代次数为40，经计算检查，整个计算过程无警告(warning)；

在压料板闭合过程中未出现Unwanted Deformation参数。

步骤S13，优化并锁定A柱区域侧翻边的斜楔工作角度。

图4a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的A柱区域侧翻边示意图，图4b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的A柱区域侧翻边在不同斜楔工作角度示意图，如图4a和图4b所示，调整斜楔工作角度，选取斜楔工作角度与补偿面之间的夹角分别为0°、1°、2°、3°，分别计算不同斜楔工作角度下的回弹结果。

图5揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的A柱区域在不同斜楔工作角度下侧翻边后的型面模拟回弹量采集点位置示意图，图5所示为型面模拟回弹量采集点的回弹量值，即对应P1-P5位置的法向的回弹量值，A柱区域的型面回弹量如表1所示，正值代表向车身外回弹，负值代表向车身内回弹。

选取A面在A柱区域回弹量落差值最小的一组参数，落差值为最大值与最小值之差，经对比，夹角2°的回弹量落差值为0.573mm，选取夹角2°作为斜楔工作角度，将该斜楔方向锁定。

表1A柱区域在不同斜楔工作角度下侧翻边后的型面回弹量

步骤S14，分析基于正向函数模型的回弹稳健性。

选取三个关键参数作为输入噪声因素(Noise)，在AF软件进行Sigma分析。本实施例中，关键参数包括，拉延筋系数为±10％、拉延工序料片边界位置为±2mm、拉延摩擦系数为±10％。

分析结果显示基础回弹模拟工艺稳健性满足要求，不需进一步优化，可作为后续回弹补偿的基础。

步骤S15，确定回弹约束方案。

参照实际安装及RPS定位点，尽可能选择少的约束点和小的夹持力(要求除抵消重力因素外，其它约束点的约束力≤3N)，实现零件的小约束夹持。

图6揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的用于迭代补偿的FBC约束方式的示意图，在图6所示的FBC约束方式下，计算各约束点的回弹约束力如表2所示，表2为FBC约束方式各约束点的回弹约束力，可见，除Z向力抵消重力外，其余各约束点的回弹约束力满足≤3N。

将图6所示的约束方案，作为后续全型面补偿的最终约束方案。将该约束方案下的回弹结果作为后续全型面回弹补偿的计算基础。

表2 FBC约束方式各约束点的回弹约束力

约束点	X向力/N	Y向力/N	Z向力/N
				FBC_X1	0	\	\
FBC_Z1	\	\	8.05
				FBC_Z2	\	\	9.87
FBC_Y1	\	1.69	\
				FBC_Y2	\	-2.01	\
FBC_Y3	\	0.32	\

步骤S21，制定回弹补偿策略，求解反向函数模型。

结合具体的工序内容，考虑到最后一序主要为冲孔以及局部很小的区域整形，将最后一序定义为不做补偿，其余工序按照最终的回弹结果对A面进行相同的回弹补偿。

使用节点位移法(Nodal Displacement)制定回弹补偿策略。可选的，节点位移法可以采用AF软件补偿模块实现。

所述节点位移法包括以下步骤：

进行回弹计算后得到的各节点回弹向量场，通过对各节点回弹向量的反向映射得到各个节点补偿后的位置；

将补偿后的产品节点进行距离平衡，使得补偿后的产品工具体与原始产品工具体在对应位置的截线长度保持在设定误差之内；

基于距离平衡后的各个节点，重构出回弹补偿后的产品工具体型面。

步骤S22，设置迭代补偿参数，进行回弹补偿的迭代计算。

迭代补偿设置是指，对各补偿工序的补偿区域及参数进行相关设置。可选的，迭代补偿设置可以在AF软件补偿模块中实现。

迭代补偿设置，进一步包括以下三个关键控制点：

步骤S11中预补偿角度的翻边结构面定义为固定拔模角度。

每次迭代补偿工具体后，更新补偿工序对应的定位销Pilot位置，以避免零件窜动或压坏造成回弹分析结果失真。

经计算检查，整个计算过程无警告(warning)，在压料板闭合过程中未出现Unwanted Deformation参数。

最终进行2轮迭代得到了满足预期回弹目标的补偿文件。

图7揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的经迭代补偿后的型面模拟回弹量采集点位置示意图，第2次迭代补偿后的型面回弹量值如表3所示，正值代表向车身外回弹，负值代表向车身内回弹，采集点M1-M20的型面回弹量在±0.3mm以内。

表3翼子板零件经迭代补偿后的型面回弹量

点位	数值/mm	点位	数值/mm
				M1	-0.042	M11	-0.083
M2	-0.217	M12	0.127
				M3	-0.003	M13	0.009
M4	-0.017	M14	-0.213
				M5	-0.237	M15	-0.115
M6	-0.123	M16	-0.098
				M7	-0.055	M17	-0.089
M8	-0.262	M18	-0.011
				M9	-0.094	M19	0.158
M10	-0.145	M20	-0.076

图8揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的经迭代补偿后的轮廓模拟回弹量采集点位置示意图，第2次迭代补偿后的轮廓回弹量值如表4所示，正值代表向车身外回弹，负值代表向车身内回弹，采集点F1-F20的轮廓回弹量值在±0.2mm以内。

表4翼子板零件经迭代补偿后的轮廓回弹量

步骤S31，基于补偿向量场的A面重构，得到初步补偿面m1。

从上述步骤22得到的AF软件的补偿文件，导出txt格式的补偿向量场。

在AFPD软件中使用VectorFieldCompen-sation模块进行向量场驱动的A面变形重构，本例中对轮罩安装结构面也进行同步重构。

重构后对比AFPD中重构的面与AF直接生成的补偿面之间偏差值≤0.3mm，但A面曲面质量在特征线附近出现了UV方向曲率趋势改变。

该特征线区域的曲率优化前后对比如图9a至图10b所示，检查及优化特征线区域的UV方向曲率。

图9a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的特征线区域的示意图，图9b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的原产品面的曲率变化示意图，如图9a和图9b所示，对方框部分的特征线区域，原产品的A面UV方向曲率全部上凸。

图10a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的变形重构后的曲率变化示意图，如图10a所示，AFPD向量场驱动的变形重构面，曲率在特征线局部出现下凹，改变了原产品特征，不满足A面质量要求。

使用Catia软件对局部曲率不满足要求的区域进行初步优化，将该面作为初步补偿面m1。图10b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的再次优化后的曲率变化示意图，如图10b所示，在Catia软件中优化，再次优化后的曲率，曲率全部上凸。

步骤S32，补偿面边界与线长的检查及优化，得到优化补偿面m2。

首先，对初步补偿面m1的边界进行检查，对比AF直接补偿生成的面，检查其轮廓偏差是否满足≤0.2mm，经检查边界变化量满足要求。

其次，对比初步补偿面m1与原始产品在各位置截面线长的变化量是否满足≤0.2mm。

检查时取补偿前后的多个对应位置，既包括A面线长，也包括局部结构面线长，例如轮罩区域的台阶结构面。

经检查A面线长满足要求，但轮罩局部结构面不满足要求。

对不满足上述边界及线长要求的进行优化修正。最终得到优化的补偿面M2。

图11揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的各位置截面的示意图，在图11所示的翼子板零件上，选取7个截面，包括截面A、截面B、截面C、截面D、截面E、截面F和截面G。

截面线长检查对比结果见表5，其中，AFPD向量重构补偿面M1的截面D的线长为472.22mm，与原始产品面的偏差大于0.2mm，需要进行优化。AFPD向量重构补偿面m1为初步补偿面m1，再次优化后的补偿面m2为优化补偿面m2。

表5截面线长检查对比结果

图12a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的线长偏差区域的示意图，图12b为图12a的方框部分的局部放大图，截面D对应的区域为局部线长偏差较大的区域，截面D区域包括截面D1-D2-D3区域。

图13揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的线长偏差原因的示意图，针对局部线长偏差较大问题的优化，实线为AF直接输出的补偿面，虚线为AFPD重构优化后的补偿面M1。

查找到截线差主要原因，是轮罩台阶结构面附件区域重构时夹角变化，制定优化手段，进行局部面抬高或局部面降低，修正截面D1-D2-D3区域的面，D3优化量最大约0.31mm，在D1与D2位置过渡到M1面。

步骤S33，模拟验证及再次优化。

基于优化补偿面m2，重构补偿工序的工具体。

再次导入AF软件中，重复步骤S11、步骤S12并验证回弹结果是否满足需求。

如满足需求，则补偿完成。

如局部不满足需求，则对局部区域再进行局部变形重构，重构时注意保证上述步骤S32提到的线长一致。

直到模拟验证满足回弹要求，完成翼子板零件的全型面回弹补偿。

本例中，回弹经验证满足要求，型面回弹在±0.5mm以内，轮廓回弹在±0.2mm以内。

图14a揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的最终重构工具体验证后的型面模拟回弹量采集点位置示意图，最终重构共具体验证后的型面回弹量值如表6所示，正值代表向车身外回弹，负值代表向车身内回弹，采集点M1-M20的型面回弹量在±0.5mm以内，满足要求。

表6翼子板零件的最终重构工具体验证后的型面回弹量

点位	数值/mm	点位	数值/mm
				M1	0.191	M11	-0.055
M2	-0.0887	M12	0.038
				M3	-0.025	M13	-0.127
M4	0.108	M14	-0.169
				M5	-0.195	M15	-0.144
M6	-0.033	M16	-0.198
				M7	-0.007	M17	-0.003
M8	-0.369	M18	-0.003
				M9	-0.121	M19	0.291
M10	-0.111	M20	0.258

图14b揭示了根据本发明一实施例的翼子板零件的最终重构工具体验证后的轮廓模拟回弹量采集点位置示意图，最终重构共具体验证后的轮廓回弹量值如表7所示，正值代表向车身外回弹，负值代表向车身内回弹，采集点F1-F20的型面回弹量在±0.2mm以内，满足要求。

表7翼子板零件的最终重构工具体验证后的轮廓回弹量

步骤34，基于经过验证的最终补偿面，进行加工数据拉延筋的制作。

在经过验证，满足回弹要求的最终补偿型面基础上，进行加工数据拉延筋的制作。

拉延筋的制作按照步骤S12中AF软件中的定义，利用QuickLink模块输出，并导入到AFPD软件中重构，可保证制作的拉延筋数据与AF软件中的设置基本完全一致。

本发明提供的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，通过对基础工艺翻边面角度预补偿及斜楔方向锁定、回弹稳健性、约束方案、补偿面重构、线长及边界等关键技术点的把控，实现冲压回弹补偿的可实现性、可靠性及准确性。

本发明提供的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，提高翼子板回弹补偿的设计效率和精度，缩短实际零件尺寸调试周期。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (15)

1.一种汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，获得基于正向函数模型的基础回弹模拟结果；

步骤S2，获得基于反向函数模型的全型面回弹补偿策略；

步骤S3，对补偿工序的工具体基于全型面回弹补偿策略进行重构优化并模拟验证。

2.根据权利要求1所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S1，进一步包括以下步骤：

步骤S11，对翻边面角度进行预补偿，获得基础工艺面；

步骤S12，进行基础回弹模拟计算，求解正向函数模型；

步骤S13，优化并锁定A柱区域侧翻边的斜楔工作角度；

步骤S14，分析基于正向函数模型的回弹稳健性；

步骤S15，确定回弹约束方案。

3.根据权利要求1所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S2，进一步包括以下步骤：

步骤S21，制定回弹补偿策略，求解反向函数模型；

步骤S22，设置迭代补偿参数，进行回弹补偿的迭代计算。

4.根据权利要求1所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S3，进一步包括以下步骤：

步骤S31，基于补偿向量场的A面重构，得到初步补偿面；

步骤S32，检查优化补偿面边界及线长，得到优化补偿面；

步骤S33，基于优化补偿面，重构补偿工序的工具体，模拟验证回弹结果，对不满足要求的局部区域进行变形重构，直至模拟验证满足回弹要求，形成最终补偿面。

5.根据权利要求4所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S3，进一步包括以下步骤：

步骤S34，基于经过验证的最终补偿面，进行加工数据拉延筋的制作。

6.根据权利要求2所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S11中，翻边面角度的预补偿角度，根据工艺需求、历史经验数据以及回弹量值进行调整与确定。

7.根据权利要求2所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S13，优化并锁定A柱区域侧翻边的斜楔工作角度，进一步包括以下步骤：

在斜楔工作角度与补偿面之间的夹角范围内，计算不同斜楔工作角度下的回弹结果；

选取A面在A柱区域回弹量值落差值最小的斜楔工作角度作为最终经过优化的斜楔工作角度，并将该角度锁定。

8.根据权利要求2所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S14，分析基于正向函数模型的回弹稳健性，进一步包括：

选取关键参数作为输入噪声因素，进行回弹稳健性分析；

关键参数分别设置一定的波动范围，对不同关键参数取值的组合基于正向函数模型进行回弹计算；

分析所选取的关键参数变量对回弹结果的敏感度。

9.根据权利要求8所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S14中关键参数包括：拉延筋系数、拉延工序料片边界位置和拉延摩擦系数。

10.根据权利要求2所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S15，确定回弹约束方案，进一步包括：

采用固定边界条件约束方式，在重力条件下夹持，参照实际安装点及定位点，选择约束点的设置位置。

11.根据权利要求3所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S21，制定回弹补偿策略，求解反向函数模型，进一步包括：对需要补偿的工序，采用节点位移法进行回弹补偿，所述节点位移法为：

冲压进行全工序模拟；

在回弹约束方案下进行回弹计算，得到各节点的回弹向量；

各节点的向量构成回弹向量场；

基于各节点回弹向量的相反向量映射得到各个节点补偿后的位置；

将补偿后的产品节点进行距离平衡，使得补偿后产品工具体与原始产品工具体在对应位置的截线长度保持在设定误差之内；

重构补偿后的产品工具体型面。

12.根据权利要求3所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S22，设置迭代补偿参数，进一步包括：

预补偿角度的翻边结构面为固定拔模角度；

每次迭代补偿工具体后，更新补偿工序对应的定位销位置；

在压料板闭合过程中，闭合位置不出现非期望变形。

13.根据权利要求4所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S31，基于补偿向量场的A面重构，得到初步补偿面，进一步包括：

进行补偿向量场驱动的A面重构，得到初步补偿面；

检查面偏差值是否小于等于预设值，对不满足面偏差值要求的区域进行局部优化。

14.根据权利要求4所述的汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S32，检查优化补偿面边界及线长，得到优化补偿面，进一步包括：

对经检查不满足补偿面边界及线长要求的区域进行优化修正，对局部面抬高或降低，得到优化补偿面。

15.根据权利要求14所述的汽车汽车翼子板冲压回弹全型面补偿方法，其特征在于，所述步骤S32中：

所述补偿面边界要求，为补偿面的轮廓偏差小于等于预设值；

所述线长要求，为补偿前后各位置截面线长的变化量小于等于预设值。

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