CN112536355B - 一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,所述高强钢板是指抗拉强度不低于700MPa的钢板,利用带落料边的高强钢板通过落料边翻边成形实验测试得到具有翻边成形极限参数值的三维数组数据,将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面,根据所述空间极限曲面就能够对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现简单直观地给出评价,从而有利于提高高强钢板落料边翻边成形产品的生产合格率。
Description
技术领域
本发明涉及钢板落料边缘能否翻边成形的评价技术,特别是一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,所述高强钢板是指抗拉强度不低于700MPa的钢板,利用带落料边的高强钢板通过落料边翻边成形实验测试得到具有翻边成形极限参数值的三维数组数据,将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面,根据所述空间极限曲面就能够对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现简单直观地给出评价,从而有利于提高高强钢板落料边翻边成形产品的生产合格率。
背景技术
近年来,先进高强汽车钢被广泛应用于车身结构件和安全件的制造,对于实现汽车轻量化和提高汽车碰撞安全性起到了重要作用。机械落料是汽车钢零件生产中最经济最常用的落料方式,随着强度水平的提高,落料边裂纹敏感性高导致在伸长类平面翻边成形过程中容易开裂,降低零件生产合格率。成形极限图常用来评价钢板的成形性能;FEM(Finite Element Method)方法常用于预测成形过程中发生失效与否,并需要用实验+仿真的综合测试平台,直接进行工程应用较为繁琐。成形极限图和FEM方法都不能准确预测带有落料边的板材的成形性能。
专利文献CN107532980B已经提出了一种落料边缘能否成形的评价方法,用应变描述经过剪切后板材的变形极限,然后建立应变梯度与变形极限时的应变之间的关系,据此判断材料可成形与否,由于其采用扩孔实验来测定极限变形的等效应变,但伸长类翻边是沿着不封闭的曲线翻边,该方法不适合于伸长类翻边零件的成形性能评价。专利文献CN204165807U提出了一种用于测试高强度钢板边缘裂纹敏感性的拉伸试样,在平行部位中部保留一段两侧边缘由剪切加工形成的毛刺段,受力状态仅仅是一种单向拉伸的状态,没有考虑摩擦受力,不适用于落料边翻边成形的评价。汽车类零件及其它制造行业中有着大量伸长类平面翻边的零件,但是从以上分析可以看出,目前,还没有一种适用于带有落料边的高强钢的伸长类平面翻边成形工艺的简单直观的评价方法。综上,一种简单直观的可以判定落料的边缘能否进行伸长类平面翻边的方法亟需研究。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足,提供一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,所述高强钢板是指抗拉强度不低于700MPa的钢板,利用带落料边的高强钢板通过落料边翻边成形实验测试得到具有翻边成形极限参数值的三维数组数据,将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面,根据所述空间极限曲面就能够对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现简单直观地给出评价,从而有利于提高高强钢板落料边翻边成形产品的生产合格率。
本发明的技术方案如下:
一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,其特征在于,包括利用带落料边的高强钢板通过落料边翻边成形实验测试得到具有翻边成形极限参数值的三维数组数据,将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面,根据所述空间极限曲面对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现进行评价。
每一个设计值对应一个三维数组数据,如果确定所述设计值中两项的值为两项固定值,则利用所述两项固定值通过所述空间极限曲面查询得到一个相应三维数组数据,所述相应三维数组数据中的第三项值即为翻边成形的设计值能否实现的极限比较值,将所述设计值中第三项值与所述极限比较值进行比较,如果所述设计值中第三项值未超出所述极限比较值则成形能够实现,如果所述设计值中第三项值超出所述极限比较值则成形不能实现。
所述将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面采用多项式拟合的数值拟合方法或采用基于神经网络的数据预测拟合方法。
所述三维数组为(R,α,H),其中R为翻边圆角半径,α为翻边角度,H为翻边高度,R取值范围为10mm~50mm,相邻间隔值5mm;α取值范围为20度~160度,相邻间隔值为20度;H为实验测试得到的最大翻边高度。
所述空间极限曲面被建立在xyz三维直角坐标系中,R为x轴,α为y轴,H为z轴,x轴上的数值点依次为10-15-20-25-30-35-40-45-50mm,y轴上的数值点依次为20-40-60-80-100-120-140-160度,z轴上的数值点依次,5-5.5-6-6.5-7-7.5-8-8.5-9-9.5-10mm,在所述三维数组(R,α,H)中,H为最大极限值,R和α均为最小极限值。
通过确定(R,α,H)中两项的值即可以空间极限曲面给出的第三项值为翻边成形极限值对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现进行评价:当所需加工零件的翻边圆角半径和翻边角是固定的,所成形的零件的翻边高度设计值若超出所述空间极限曲面给出的最大翻边高度,则不可成形出该尺寸的零件,若未超出,则可成形;当所需加工零件的翻边圆角半径和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边角若小于所述空间极限曲面给出的最小翻边角,则不可成形出该尺寸的零件,若不小于,则可成形;当所需加工零件的翻边角和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边圆角半径若小于所述空间极限曲面给出的最小翻边圆角半径,则不可成形出该尺寸的零件,若不小于,则可成形。
所述高强钢板的规格为1~3mm厚度。
所述高强钢板为抗拉强度不低于700MPa的钢板。所述高强钢板为用于汽车结构件制造或汽车安全件制造的高强钢。
所述高强钢板落料边翻边成形为伸长类平面翻边成形。
本发明技术效果如下:本发明是一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,能够直观给出落料边在进行翻边成形时的成形极限,对实验技术和高精度设备的依赖性小,并可广泛应用到工厂的实际生产中。板材先经过落料加工,然后评定其能否进行伸长类翻边,为此本发明提出了一种基于翻边圆角R、翻边角α和翻边高度H的性能评价方法,以伸长类平面翻边的三个关键成形参数为依据评价落料边的翻边成形性能,通过翻边圆角R、翻边角α、翻边高度H建立一个基于翻边圆角R、翻边角α和翻边高度H的伸长类平面翻边成形极限曲面。根据成形零件的翻边圆角R、翻边角α和翻边高度H的尺寸对照相应材料的伸长类平面翻边成形极限曲面即可判定使用该材料是否可以成形该零件。该方法可以直接在实际生产中应用,能够有效简化判定过程,不需要繁杂的测试技术和设备支持。总之,利用本发明能够简单快速的给出应用所选材料的落料的边缘能否通过伸长类翻边成形出所需尺寸的零件。
附图说明
图1是实施本发明一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法中落料边翻边成形性能极限示意图。图1中的空间极限曲面上的每一点均为一个三维数组(翻边圆角半径值R,翻边角度值α,翻边高度值H),H和R的单位均为mm,α的单位为度。所述空间极限曲面上的若干个黑点均为对带有落料边的高强钢板进行翻边加工的实验测试数据,其中R取值范围为10mm~50mm,相邻间隔值5mm;α取值范围为20度~160度,相邻间隔值为20度;H为实验测试得到的最大翻边高度。所述空间极限曲面由所述若干个黑点拟合形成。图1中的空间极限曲面被建立在xyz三维直角坐标系中,R为x轴,α为y轴,H为z轴。x轴上的数值点依次为10-15-20-25-30-35-40-45-50mm,y轴上的数值点依次为20-40-60-80-100-120-140-160度,z轴上的数值点依次,5-5.5-6-6.5-7-7.5-8-8.5-9-9.5-10mm。在所述三维数组(R,α,H)中,H为最大极限值,R和α均为最小极限值。通过确定(R,α,H)中两项的值即可以第三项值为翻边成形极限值对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现进行评价。当所需加工零件的翻边圆角和翻边角是固定的,所成形的零件的翻边高度若大于伸长类成形极限图给出的最大翻边高度,则意味着该材料不可成形出该尺寸的零件,若小于,则可成形;当所需加工零件的翻边圆角和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边角若小于伸长类成形极限图给出的最小翻边角,则意味着该材料不可成形出该尺寸的零件,若大于,则可成形;当所需加工零件的翻边角和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边圆角若小于伸长类成形极限图给出的最小翻边圆角,则意味着该材料不可成形出该尺寸的零件,若大于,则可成形。
图2是图1中用于拟合成空间极限曲面的实验测试数据坐标示意图。图2中R取值范围为10mm~50mm,相邻间隔值5mm;α取值范围为20度~160度,相邻间隔值为20度;H为实验测试得到的最大翻边高度。
图3是图1中涉及的带有落料边的高强钢板结构示意图。
图4是获取图1中实验测试数据的对带有落料边的高强钢板进行翻边加工后的翻边零件结构示意图。
附图标记列示如下:1-高强钢板;2-待翻边落料边;3-翻边区;4-翻边线;5-压边区;6-竖直面;7-水平面;8-已翻边落料边;H-翻边高度(单位为mm);R-翻边圆角半径(单位为mm);α-翻边角度(单位为度)。
具体实施方式
下面结合实施例和附图(图1-图4)对本发明进行说明。
图1是实施本发明一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法中落料边翻边成形性能极限示意图。图2是图1中用于拟合成空间极限曲面的实验测试数据坐标示意图。图3是图1中涉及的带有落料边的高强钢板结构示意图。图4是获取图1中实验测试数据的对带有落料边的高强钢板进行翻边加工后的翻边零件结构示意图。参考图1至图4,一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,包括利用带落料边的高强钢板(例如图3中的高强钢板1具有待翻边落料边2,翻边区3,翻边线4,压边区5)通过落料边翻边成形实验(例如图4中的具有已翻边落料边8,竖直面6,水平面7的成形零件)测试得到具有翻边成形极限参数值的三维数组数据(例如图1或图2空间坐标框中各个黑点数据,翻边圆角半径值R,翻边角度值α,翻边高度值H),将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面(例如图1空间坐标框中的连续曲面,也称为翻边成形极限曲面,翻边圆角半径x,翻边角度值y,翻边高度z),根据所述空间极限曲面对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现进行评价。每一个设计值(例如图4中的三个关键成形参数,R,α,H)对应一个三维数组数据,如果确定所述设计值中两项的值为两项固定值,则利用所述两项固定值通过所述空间极限曲面查询得到一个相应三维数组数据(x,y,z),所述相应三维数组数据中的第三项值即为翻边成形的设计值能否实现的极限比较值,将所述设计值中第三项值与所述极限比较值进行比较,如果所述设计值中第三项值未超出所述极限比较值则成形能够实现,如果所述设计值中第三项值超出所述极限比较值则成形不能实现。所述将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面采用多项式拟合的数值拟合方法或采用基于神经网络的数据预测拟合方法。
所述三维数组为(R,α,H),其中R为翻边圆角半径,α为翻边角度,H为翻边高度,R取值范围为10mm~50mm,相邻间隔值5mm;α取值范围为20度~160度,相邻间隔值为20度;H为实验测试得到的最大翻边高度。所述空间极限曲面被建立在xyz三维直角坐标系中,R为x轴,α为y轴,H为z轴,x轴上的数值点依次为10-15-20-25-30-35-40-45-50mm,y轴上的数值点依次为20-40-60-80-100-120-140-160度,z轴上的数值点依次,5-5.5-6-6.5-7-7.5-8-8.5-9-9.5-10mm,在所述三维数组(R,α,H)中,H为最大极限值,R和α均为最小极限值。通过确定(R,α,H)中两项的值即可以空间极限曲面给出的第三项值为翻边成形极限值对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现进行评价:当所需加工零件的翻边圆角半径和翻边角是固定的,所成形的零件的翻边高度设计值若超出所述空间极限曲面给出的最大翻边高度,则不可成形出该尺寸的零件,若未超出,则可成形;当所需加工零件的翻边圆角半径和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边角若小于所述空间极限曲面给出的最小翻边角,则不可成形出该尺寸的零件,若不小于,则可成形;当所需加工零件的翻边角和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边圆角半径若小于所述空间极限曲面给出的最小翻边圆角半径,则不可成形出该尺寸的零件,若不小于,则可成形。所述高强钢板的规格为1.6mm厚度(或为1mm,或为3mm)。所述高强钢板为抗拉强度不低于700MPa的钢板。所述高强钢板为用于汽车结构件制造或汽车安全件制造的高强钢HSS或先进高强度钢AHSS或超高强度汽车钢。所述高强钢板落料边翻边成形为伸长类平面翻边成形。
根据本发明提出的方法,以高强钢材料A为例,具体解释如何应用本发明,评价带有落料边的高强钢的伸长类平面翻边的成形性能。以伸长类平面翻边的三个关键成形参数为依据评价落料边的翻边成形性能,翻边圆角R、翻边角α、翻边高度H如图4所示。建立一个基于翻边圆角R、翻边角α和翻边高度H的伸长类平面翻边成形极限曲面。根据成形零件的翻边圆角R、翻边角α和翻边高度H的尺寸对照相应材料的伸长类平面翻边成形极限曲面即可判定使用该材料是否可以成形该零件。该方法可以直接在实际生产中应用,能够有效简化判定过程,不需要繁杂的测试技术和设备支持。
本实例中翻边圆角R的间隔选取为10mm,测试的最大翻边圆角R选择为50mm,最小翻边圆角按照本发明要求为10mm。翻边角α的取值间隔设为20°,从20°到160°。
表1,最大翻边高度H(mm)统计表(试验材料:A厚度:1.6mm)
根据实验测得的最大翻边高度统计表,以翻边圆角R为x轴、翻边角α为y轴、翻边高度H为z轴,绘制出离散的最大翻边高度统计图(参考图2),然后通过数据拟合的方法得到伸长类平面翻边成形极限图(参考图1)。当所需加工零件的翻边圆角和翻边角是固定的,所成形的零件的翻边高度若大于伸长类成形极限图给出的最大翻边高度,则意味着该材料不可成形出该尺寸的零件,若小于,则可成形;当所需加工零件的翻边圆角和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边角若小于伸长类成形极限图给出的最小翻边角,则意味着该材料不可成形出该尺寸的零件,若大于,则可成形;当所需加工零件的翻边角和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边圆角若小于伸长类成形极限图给出的最小翻边圆角,则意味着该材料不可成形出该尺寸的零件,若大于,则可成形。
在此指明,以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造,但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施,均落入本发明创造的保护范围。
Claims (6)
1.一种评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,其特征在于,包括利用带落料边的高强钢板通过落料边翻边成形实验测试得到具有翻边成形极限参数值的三维数组数据,将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面,根据所述空间极限曲面对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现进行评价;
每一个设计值对应一个三维数组数据,如果确定所述设计值中两项的值为两项固定值,则利用所述两项固定值通过所述空间极限曲面查询得到一个相应三维数组数据,所述相应三维数组数据中的第三项值即为翻边成形的设计值能否实现的极限比较值,将所述设计值中第三项值与所述极限比较值进行比较,如果所述设计值中第三项值未超出所述极限比较值则成形能够实现,如果所述设计值中第三项值超出所述极限比较值则成形不能实现;
所述三维数组为(R,α,H),其中R为翻边圆角半径,α为翻边角度,H为翻边高度,R取值范围为10mm~50mm,相邻间隔值5mm;α取值范围为20度~160度,相邻间隔值为20度;H为实验测试得到的最大翻边高度;
所述空间极限曲面被建立在xyz三维直角坐标系中,R为x轴,α为y轴,H为z轴,x轴上的数值点依次为10-15-20-25-30-35-40-45-50mm,y轴上的数值点依次为20-40-60-80-100-120-140-160度,z轴上的数值点依次,5-5.5-6-6.5-7-7.5-8-8.5-9-9.5-10mm,在所述三维数组(R,α,H)中,H为最大极限值,R和α均为最小极限值;
通过确定(R,α,H)中两项的值即可以空间极限曲面给出的第三项值为翻边成形极限值对高强钢板落料边翻边成形的设计值能否实现进行评价:当所需加工零件的翻边圆角半径和翻边角是固定的,所成形的零件的翻边高度设计值若超出所述空间极限曲面给出的最大翻边高度,则不可成形出该尺寸的零件,若未超出,则可成形;当所需加工零件的翻边圆角半径和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边角若小于所述空间极限曲面给出的最小翻边角,则不可成形出该尺寸的零件,若不小于,则可成形;当所需加工零件的翻边角和翻边高度是固定的,所成形的零件的翻边圆角半径若小于所述空间极限曲面给出的最小翻边圆角半径,则不可成形出该尺寸的零件,若不小于,则可成形。
2.根据权利要求1所述的评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,其特征在于,所述将若干个离散的三维数组数据拟合形成空间极限曲面采用多项式拟合的数值拟合方法或采用基于神经网络的数据预测拟合方法。
3.根据权利要求1所述的评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,其特征在于,所述高强钢板的规格为1~3mm厚度。
4.根据权利要求1所述的评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,其特征在于,所述高强钢板为抗拉强度不低于700MPa的钢板。
5.根据权利要求1所述的评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,其特征在于,所述高强钢板为用于汽车结构件制造或汽车安全件制造的高强钢。
6.根据权利要求1所述的评价高强钢板落料边翻边成形性能的方法,其特征在于,所述高强钢板落料边翻边成形为伸长类平面翻边成形。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100081 No. 76 South College Road, Beijing, Haidian District Applicant after: General Iron and Steel Research Institute Co.,Ltd. Address before: 100081 No. 76 South College Road, Beijing, Haidian District Applicant before: CENTRAL IRON AND STEEL Research Institute |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
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