CN110814086B - 一种板材冲压成形后回弹量的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板材冲压成形后的回弹量测量方法，属于冲压成形回弹技术领域。技术方案是：使用3D激光扫描仪对冲压零件的模具模面和回弹后的零件进行扫描，获取模具和零件冲压成形回弹后的三维空间坐标点云，将两者在软件中进行对比，从而获得零件任意位置在任意方向上的回弹量。本发明适用于依靠模具冲压获得的零件，不受材质、表面质量、形状、尺寸等约束，不需要额外加工制作检具，测量精度高，成本低，操作简单，测量便捷。

Description

一种板材冲压成形后回弹量的测量方法

技术领域：

本发明涉及一种板材冲压成形后回弹量的测量方法，特别是一种采用激光扫描与软件分析相结合测量回弹量的方法，属于冲压成形回弹技术领域。

背景技术：

板料冲压是一种借助模具使板料发生塑性变形，从而获得所需形状零件尺寸的加工方法，其生产效率高、加工成本低、操作简单而被广泛应用于汽车制造领域。据统计，在汽车制造业中，大约有60%-70%的汽车零件是经薄板冲压成形得到的，零件的成形质量直接影响到汽车的外观和整车的装配，从而影响整车的制造成本及开发周期。由于冲压成形是一个非常复杂的过程，很容易产生拉裂、起皱、回弹等缺陷，其中回弹是最为普遍的，特别是在拉深和弯曲问题中，回弹现象尤为严重，当回弹量超过允许的容差后，就会成为缺陷，从而影响到与其他零件的装配，进而对生产效率造成较大影响，因此有必要对回弹进行深入研究和有效控制。预测回弹的主要方法为数值仿真，但模拟计算涉及到材料参数、冲压工艺条件、计算单元类型等多方面问题，是一种理想状态，与板料冲压实际情况存在一定偏差，尤其是尺寸较大、成形过程较为复杂的汽车覆盖件，其回弹量难以准确预测，实际误差无法准确评定。目前生产使用中测量板料回弹量的方法主要是三坐标测量法，但该方法受装夹条件的影响较大，操作困难，且数据量大。此外夹具的型面并不具备目标零件的所有几何特征面，不同部位的加紧力不同也会影响测量间隙的大小，进一步引入测量误差。而采用本发明公开的方法进行冲压件回弹量的测量，以冲压模具的凸模型面数模为基准，不需要额外加工检测装置，适用范围广，测量精度高，易操作。

中国专利申请号为CN103191958 A，公开了《一种板料回弹的光学检测方法》，该方法是使用摄影测量和面扫描相结合的方法实现对工件回弹量的检测，零件回弹后的形状是以测量的点云形式表达，但回弹前的形状以CAD数模表达，该数模是零件初始设计时的状态，实际生产过程中会对模具表面进行研磨处理，且随着零件冲压次数的增加，模具产生磨损，使零件的回弹前的形状与初始设计的CAD数模存在一定的差异，且差异程度无法准确估计，这就导致了该方法测量的回弹量的误差。

发明内容：

本发明的目的是提供一种板材冲压成形后回弹量的测量方法，操作简单，无需额外加工制作夹具，采用激光扫描的方法获取冲压回弹后零件和零件目标形状冲压凸模的三维空间坐标点云，然后在软件中实现测量零件任意位置任意方向上的回弹量，操作简单，测量精度高，解决已有技术存在的上述技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种板材冲压成形后回弹量的测量方法，使用3D激光扫描仪获取冲压模具模面和回弹后零件的三维空间坐标点云，然后在软件中进行对比测量，不需要其它辅助设备，实现不同类型、不同回弹方式的零件任意位置任意方向的回弹量测量。

具体实施步骤如下：

(1)选定要进行回弹测量的零件，安装调试模具，调整工艺参数，冲制得到满足要求的零件；

(2)将冲压模具拆卸下来，去除凸模表面的铁屑和油污，在凸模表面粘贴多个目标定位点，目标定位点间隔在200mm左右；在冲压模具特征较多变化较快区域贴密些，特征较少变化平缓区域贴稀疏些；目标定位点贴好后，保证扫描时任一时刻扫描激光覆盖的区域内至少涵盖四个目标定位点；

(3) 将3D激光扫描仪和经过认证的笔记本进行连接，打开VXelements扫描软件，进行参数设置，参数包括：新建项目、对激光强度、扫描精度、网格简化情况、移除孤立面程度等；然后用校准板对扫描软件的精度和灵敏度进行校准；

(4) 采用校准后的激光扫描仪对模具凸模模面进行扫描，扫描路径按照先中间再两边进行，例如：采用米字形路径，先中间十字，再两边四角的路径进行；按照先平面再斜面的原则开展，保证模具重要特征均被扫描，其三维坐标位置点均被获取，从而得到模具凸模模面特征完整的stl文件；

(5)采用相同的方法对回弹后的零件进行扫描，获取零件特征完整的三维空间坐标点的stl文件；

(6)将模具模面和回弹后零件的stl文件同时导入Geomagic Qualify软件中，根据模具工作时的状态对其进行坐标系对齐到全局的操作，然后选取模具模面上的无回弹的特征平面作为基准对回弹后的零件进行对齐操作；

(7)在软件中直接进行三维比较即可得到零件的回弹数值；针对某一关键截面，可用一通过关键点且平行于关键平面的截面截取对齐的点云数据，关键点沿法线长度的偏差作为回弹的数值，切线的夹角为回弹角，回弹方向根据零件的点云偏离模具点云的方向进行判断，零件点云偏离模具点云的方向和法线的方向相同，则为正向回弹，相反为负向。

本发明的有益效果是：凡是经过模具冲压得到的零件在冲压过程中产生的回弹量均可测量，不受限于零件的材质、大小、复杂程度，无需额外加工制造夹具，测量精度高，简单便捷，易操作。

附图说明：

图1为本发明简单V形件冲压成形的模具和回弹后零件对齐后点云数据；

图2为本发明对齐后的V形件和初始模具进行3D比较后结果；

图3为本发明V形件某一截面回弹量的比较测量。

具体实施方式：

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

本实施例为普通V形件弯曲回弹。

一种板材冲压成形后回弹量的测量方法，使用3D激光扫描仪获取冲压模具模面和回弹后零件的三维空间坐标点云，然后在软件中进行对比测量，不需要其它辅助设备，实现不同类型、不同回弹方式的零件任意位置任意方向的回弹量测量。

具体步骤如下：

(1)安装调试好要进行V形弯曲成形的模具，选好所需的凸凹模的圆角尺寸，调整好模具间隙，进行冲制，得到形状良好，无缺陷的V形弯曲零件。

(2)将模具拆卸下来倒置，去除凸模表面的铁屑和油污，然后在凸模表面粘贴目标定位点，间隔在200mm左右，保证扫描时任意一时刻扫描仪覆盖的范围至少涵盖四个目标定位点。

(3) 将3D激光扫描仪和经过认证的笔记本进行连接，打开VXelements扫描软件，新建项目，将激光强度调到1.0，扫描精度调整到0.08，网格简化、移除孤立面选项均调整到5，然后用校准板对扫描软件的精度和灵敏度进行校准。

(4)采用校准好的激光扫描仪对模具凸模模面进行扫描，保证凸模的圆角和侧壁特征均被扫描完好，得到模具凸模模面特征完整的stl文件。

(5) 采用相同的方法对回弹后的V形件进行扫描，获取零件特征完整三维空间坐标点的stl文件。

(6)将扫描的模具模面和回弹后的V形件的stl文件同时导入Geomagic Qualify软件中，根据模具工作时的状态对其进行坐标系对齐到全局的操作，然后选取V形件的上平面作为基准对回弹后零件进行对齐操作。

(7)在软件中直接进行三维比较即可得到V形件各位置与模具对应位置的坐标差值，即V形件的回弹数值。针对V形件的某一剖面，用一通过某一点且平行于剖面的截面截取对齐的点云数据，关键点沿法线长度的偏差即可读出该位置的回弹数值，测量切线的夹角即可得到回弹角，根据零件的点云偏离模具点云的方向即可判断零件的回弹方向。

Claims (1)

1.一种板材冲压成形后回弹量的测量方法，其特征在于：使用3D激光扫描仪获取冲压模具凸模模面和回弹后零件的三维空间坐标点云，然后在软件中进行对比测量，不需要其它辅助设备，实现不同类型、不同回弹方式的零件任意位置任意方向的回弹量测量；具体实施步骤如下：

(1)选定要进行回弹测量的零件，安装调试冲压模具，调整工艺参数，冲制得到满足要求的零件；

(2)将冲压模具拆卸下来，去除凸模表面的铁屑和油污，在凸模表面粘贴多个目标定位点，目标定位点间隔在200mm；目标定位点贴好后，保证扫描时任一时刻扫描激光覆盖的区域内至少涵盖四个目标定位点；

(3) 将3D激光扫描仪和经过认证的笔记本进行连接，打开VXelements扫描软件，进行参数设置；然后用校准板对扫描软件的精度和灵敏度进行校准；

(4) 采用校准后的3D激光扫描仪对冲压模具凸模模面进行扫描，扫描路径按照先中间再两边进行；按照先平面再斜面的原则开展，保证冲压模具凸模重要特征均被扫描，其三维坐标位置点均被获取，从而得到冲压模具凸模模面特征完整的stl文件；

(5)采用相同的方法对回弹后的零件进行扫描，获取零件特征完整的三维空间坐标点的stl文件；

(6)将冲压模具凸模模面和回弹后零件的stl文件同时导入Geomagic Qualify软件中，根据冲压模具凸模工作时的状态对其进行坐标系对齐到全局的操作，然后选取冲压模具凸模模面上的无回弹的特征平面作为基准对回弹后的零件进行对齐操作；

(7)在软件中直接进行三维比较即可得到零件的回弹数值。

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