CN112926145B - 热成型模具型面r角加工补偿方法、系统及加工机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种热成型模具型面R角加工补偿方法、系统及加工机床，所述热成型模具用于制备热成型零件，所述热成型模具型面R角加工补偿方法包括，对所述热成型零件进行成型性分析，以获取所述热成型零件的增厚R角区域和最大增厚值；将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具的加工工艺表；其中，所述负余量的绝对值定义为局部过切最大值，所述局部过切最大值介于料厚的4％‑6％，且所述局部最大过切值大于等于所述最大增厚值。利用本发明，可以避免热成型模具压不到底而产生冷却不均匀，从而引起的热成型零件尺寸、零件机械性能不好等问题。
Description
技术领域
本发明涉及汽车模具制造技术领域，特别涉及一种热成型模具型面R角加工补偿方法、系统及加工机床。
背景技术
热成型加工是将片材夹在框架上加热到软化状态，在外力作用下，使其紧贴模具型面，冷却定型后即得制品，其可用于加工热成型钢板零件(例如车辆车身的A柱，B柱，保险杠，防撞杆，纵梁等)。一般的高强度钢板的抗拉强度在400-450MPa左右，而热成形钢材加热前抗拉强度就已达到500-800MPa，加热成形后则提高至1300-1600MPa，为普通钢材的3-4倍，其硬度仅次于陶瓷，但又具有钢材的韧性。因此由热成型钢板制成的车身极大的提高了车身的抗碰撞能力和整体安全性，在碰撞中对车内人员会起到很好的保护作用。
目前，热成形模具调试过程中，上压机调试时板料经常压不到底，蓝油合格率差，导致板料与模具贴合不好，从而导致加工热成型零件时存在冷却不均匀、零件尺寸存在偏差，零件机械性能(如硬度、抗拉强度、屈服强度、金相微观组织)较差的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热成型模具型面R角加工补偿方法、系统及加工机床，用于解决现有技术中热成形模具经常压不到底而导致热成型零件冷却不均匀、零件尺寸偏差及零件机械性能(如硬度、抗拉强度、屈服强度、金相微观组织)较差的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热成型模具型面R角加工补偿方法，所述热成型模具用于制备热成型零件，所述热成型模具型面R角加工补偿方法包括：
对所述热成型零件进行成型性分析，以获取所述热成型零件的增厚R角区域和最大增厚值；
将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具的加工工艺表；
其中，所述负余量的绝对值定义为局部过切最大值，所述局部过切最大值介于料厚的4％-6％，且所述局部最大过切值大于等于所述最大增厚值。
在一可选实施例中，所述热成型零件的料厚大于等于1mm而小于等于2mm。
在一可选实施例中，所述局部最大过切值大于0而小于等于0.1mm。
在一可选实施例中，所述局部最大过切值大于等于0.05mm而小于等于0.1mm。
在一可选实施例中，所述热成型模具型面R角加工补偿方法还包括：
根据所述加工工艺表来控制加工机床加工所述热成型模具，在加工过程中对与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的内R角区域进行局部过切补偿。
在一可选实施例中，将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具的加工工艺表的步骤包括：
将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域进行曲面分割；
将曲面分割后的所述热成型模具的数模导入到自动化刀具路径生成软件中，将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域的曲面加工余量设置为负余量。
在一可选实施例中，所述热成型零件包括车辆车身的A柱，B柱，保险杠，防撞杆或纵梁。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种热成型模具型面R角加工补偿系统，所述热成型模具用于制备热成型零件，所述热成型模具型面R角加工补偿系统包括：
成型性分析模块，用于对所述热成型零件进行成型性分析，以获取所述热成型零件的增厚R角区域和最大增厚值；
工艺表生成模块，用于将所述热成型模具的数模的与所述热成型零件的增厚R角区域对应的内R角区域的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具的加工工艺表；
其中，所述负余量的绝对值定义为局部过切最大值，所述局部过切最大值介于料厚的4％-6％，且所述局部最大过切值大于等于所述最大增厚值。
在一可选实施例中，所述热成型模具型面R角加工补偿系统还包括：
补偿模块，用于根据所述加工工艺表来对所述热成型模具的与所述热成型零件的增厚R角区域对应的内R角区域进行局部过切补偿。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种加工机床，所述加工机床包括：
机床本体；控制单元，设置于所述机身上，所述控制单元包括相互耦合的处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现上述的热成型模具型面R角加工补偿方法。
利用本发明，通过对热成型零件进行成型性分析，获取热成型零件的增厚R角区域和最大增厚值，并据此将所述热成型模具的数模的与所述热成型零件的增厚R角区域对应的内R角区域的加工余量设置为负余量来实现对热成型模具型面R角加工补偿，从而可以避免热成型模具压不到底而产生冷却不均匀、零件尺寸偏差及零件机械性能(如硬度、抗拉强度、屈服强度、金相微观组织)较差的问题。
利用本发明加工的热成型模具可以提升蓝油合格率，减少钳工研配时间，缩短模具制造周期。
附图说明
图1显示为本发明的热成型模具型面R角加工补偿方法的流程示意图。
图2显示为本发明的B柱的结构示意图。
图3显示为本发明的热成型B柱的增厚R区域的结构示意图。
图4显示为本发明的B柱的热成型模具的截面的内R角区域的补偿示意图。
图5显示为利用本发明加工的热成型模具加工形成的B柱冷却温度示意图。
图6显示为本发明的热成型模具型面R角加工补偿系统的结构框图。
图7显示为本发明的控制单元的结构框图。
标号说明：
1-控制单元；11-处理器；12-通信器；13-存储器；10-B柱；101-增厚R角区域101；20-热成型模具，201-内R角区域；30-热成型模具型面R角加工补偿系统；31-成型性分析模块；32-工艺表生成模块；33-补偿模块。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
热成型加工是将片材夹在框架上加热到软化状态，在外力作用下，使其紧贴模具型面，冷却定型后即得制品，其可用于加工热成型钢板零件(例如车辆车身的A柱，B柱，保险杠，防撞杆，纵梁等)，相比于普通钢板，热成型钢板具有极高的材料强度及延展性，其硬度仅次于陶瓷，但又具有钢材的韧性。因此由热成型钢板制成的车身零件极大的提高了车身的抗碰撞能力和整体安全性，在碰撞中对车内人员会起到很好的保护作用。通过对零件分析发现钳工调试时经常会有局部R角蓝油压死，上压机调试时板料经常压不到底，从而导致热成型零件冷却不均匀、零件尺寸偏差和零件机械性能(如硬度、抗拉强度、屈服强度、金相微观组织)较差，严重影响热成型零件的性能。
基于此，本发明的实施例介绍一种热成型模具20型面R角加工补偿方法，图1示出了热成型模具20型面R角加工补偿方法的流程示意图。所述热成型模具20型面R角加工补偿方法包括如下步骤：步骤S10、对所述热成型零件进行成型性分析，以获取所述热成型零件的增厚R角区域101和最大增厚值；步骤S20、将与所述热成型零件的增厚R角区域101对应的所述热成型模具20的数模的内R角区域201的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具20的加工工艺表；步骤S30、根据所述加工工艺表来控制加工机床加工所述热成型模具20，在加工过程中对与所述热成型零件的增厚R角区域101对应的所述热成型模具20的内R角区域201进行局部过切补偿。本发明中的热成型模具20例如可用于制备热成型零件，所述热成型零件例如可以是车辆车身的A柱，B柱10，保险杠，防撞杆或纵梁，热成型零件具有极高的材料强度及延展性，其硬度仅次于陶瓷，但又具有钢材的韧性，能够极大的提高了车身的抗碰撞能力和整体安全性，在碰撞中对车内人员会起到很好的保护作用。
下面将以加工车辆车身的B柱10的热成型模具20的型面R角加工补偿为例来进行说明，图2示出了车辆B柱10的结构示意图，B柱10是位于驾驶舱的前座和后座之间(也即位于两侧两扇门之间)的纵向杠子，从车顶延伸到车底部。
在步骤S10中，如图3所示，例如可以使用AutoForm软件(当然也可以是其他的成型性分析软件)对所述B柱10进行成型性分析，以获取B柱10的增厚R角区域101(图3中的填充区域)和最大增厚值。作为示例，所述B柱10的最大增厚值通常小于等于0.1mm，例如0.8mm或0.6mm。
在步骤S20中，将与B柱10的增厚R角区域101对应的热成型模具20的数模的内R角区域201的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具20的加工工艺表，如图4所示。具体地，例如可使用CAD软件(UG)将与B柱10的增厚R角区域101对应的所述热成型模具20的数模的内R角区域201进行曲面分割；将曲面分割后的所述热成型模具20的数模导入到自动化刀具路径生成软件(例如CAM软件)中，将与B柱10的增厚R角区域101对应的所述热成型模具20的数模的内R角区域201的曲面加工余量设置为负余量，其中，将所述负余量的绝对值定义为局部过切最大值(图4中的D)，所述局部过切最大值D介于B柱10料厚的4％-6％(包含两侧端点)，譬如5％，且需要所述局部最大过切值大于等于所述最大增厚值，从而可以确保所有的R角区域在模具调试时不发生干涉，避免出现局部R角蓝油压死。
作为示例，所述B柱10的料厚例如大于等于1mm而小于等于2mm，譬如1.5mm。作为示例，所述局部最大过切值大于0而小于等于0.1mm，优选地，所述局部最大过切值大于等于0.05mm而小于等于0.1mm，例如0.75mm。
在步骤S30中，根据所述加工工艺表来控制加工机床对与B柱10的增厚R角区域101对应的所述热成型模具20的内R角区域201进行局部过切补偿，以完成B柱10的热成型模具20的加工。
热成型模具20的加工完成后，通过调试研配来分析热成型模具20的性能，发现采用本发明的方法加工的热成型模具20能够提高钳工研配时的蓝油着色率，换句话说，通过对B柱10的增厚R角区域101对应的所述热成型模具20的内R角区域201进行局部过切补偿，能有效减少模具研配量，缩短模具制造周期。
在利用热成型模具20加工B柱10时，钢板需经过950℃的高温加热之后一次成形，并迅速冷却从而全面提升了B柱10强度，冷却的均匀性对于B柱10的性能有较大的影响。为了验证利用本发明的热成型模具20型面R角加工补偿方法制备的B柱10的热成型模具20来加工B柱10时冷却的均匀性，B柱10加工成型后，分别用温控枪对零件的a-l(见图5)点进行温度测试分析，图5中各点的温度值分别为：a：91.8℃；b：93.3℃；c：88.4℃；d：92.6℃；e：91.8℃；f：92.1℃；g：90.6℃；h：92.7℃；i：90.9℃；j：88.9℃；k：90.4℃；l：88.6℃；最高温度93.3℃，最低温度88.4℃，平均温度：91.1℃。由此可知，B柱10的冷却比较均匀，有利于提高B柱10性能均匀性。
需要说明的是，本发明也同样适用于车辆车身的A柱，保险杠，防撞杆，纵梁等热成型零件模具的型面R角加工补偿。
如图6所示，本发明的实施例还介绍一种用于实现上述热成型模具20型面R角加工补偿方法的热成型模具型面R角加工补偿系统30。所述热成型模具型面R角加工补偿系统30包括成型性分析模块31，工艺表生成模块32以及补偿模块33。所述成型性分析模块31用于用于对所述热成型零件进行成型性分析，以获取所述热成型零件的增厚R角区域101和最大增厚值；所述工艺表生成模块32用于将所述热成型模具20的数模的与所述热成型零件的增厚R角区域101对应的内R角区域201的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具20的加工工艺表，其中，所述负余量的绝对值定义为局部过切最大值，所述局部过切最大值介于料厚的4％-6％，且所述局部最大过切值大于等于所述最大增厚值；所述补偿模块33用于根据所述加工工艺表来对所述热成型模具20的与所述热成型零件的增厚R角区域101对应的内R角区域201进行局部过切补偿。
需要说明的是，本发明的热成型模具型面R角加工补偿系统30是与上述热成型模具20型面R角加工补偿方法相对应的系统，热成型模具型面R角加工补偿系统30中的功能模块分别对应热成型模具20型面R角加工补偿方法中的相应步骤。本发明的热成型模具型面R角加工补偿系统30可与热成型模具20型面R角加工补偿方法相互相配合实施。本发明的热成型模具20型面R角加工补偿方法中提到的相关技术细节在热成型模具型面R角加工补偿系统30中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本发明的热成型模具型面R角加工补偿系统30中提到的相关技术细节也可应用在上述热成型模具20型面R角加工补偿方法中。
需要说明的是，上述的各功能模块，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分单元通过处理元件调用软件的形式实现，部分单元通过硬件的形式实现。此外这些单元全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器11元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
本发明的实施例还介绍一种用于加工热成型模具的加工机床。所述加工机床包括机床本体和设置于所述机床本体上的控制单元1，所述控制单元1控制所述加工机床按照能够实现上述热成型模具型面R角加工补偿方法的程序来进行热成型模具型面R角加工补偿作业，所述控制单元1的具体功能详见下文描述。
需要说明的是，如图7所示，本发明的热成型模具型面R角加工补偿方法还可以通过一设置于加工机床的机床本体上控制单元1实现，所述控制单元1包括相互连接的存储器13和处理器11，所述存储器13存储有程序指令，该程序指令被所述处理器11执行时实现上述的热成型模具型面R角加工补偿方法。需要说明的是，当需要和外部进行通信时，所述控制单元2还包括通信器12，所述通信器12与所述处理器11连接。
上述的处理器11可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件；上述的存储器13可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。
需要说明的是，上述控制单元1中的存储器13可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。
本发明还可以提供一种存储介质，其存储有程序，该程序被处理器11执行时实现上述的热成型模具型面R角加工补偿方法；所述存储介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如：半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。
综上所述，本发明的热成型模具型面R角加工补偿方法、系统及加工机床，通过对热成型零件进行成型性分析，获取热成型零件的增厚R角区域和最大增厚值，并据此将所述热成型模具的数模的与所述热成型零件的增厚R角区域对应的内R角区域的加工余量设置为负余量来实现对热成型模具型面R角加工补偿，从而可以避免热成型模具压不到底而产生冷却不均匀、零件尺寸偏差及零件机械性能(如硬度、抗拉强度、屈服强度、金相微观组织)较差的问题。本发明的热成型模具型面R角加工补偿方法、系统及加工机床，利用本发明加工的热成型模具可以提升蓝油合格率，减少钳工研配时间，缩短模具制造周期。
在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。
还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。
另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。
本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。
Claims (8)
1.一种热成型模具型面R角加工补偿方法，所述热成型模具用于制备热成型零件，其特征在于，所述热成型模具型面R角加工补偿方法包括：
对所述热成型零件进行成型性分析，以获取所述热成型零件的增厚R角区域和最大增厚值；
将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具的加工工艺表；
根据所述加工工艺表来控制加工机床来加工所述热成型模具，在加工过程中对与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的内R角区域进行局部过切补偿；
其中，所述负余量的绝对值定义为局部过切最大值，所述局部过切最大值介于料厚的4％-6％，且所述局部最大过切值大于等于所述最大增厚值。
2.根据权利要求1所述的热成型模具型面R角加工补偿方法，其特征在于，所述热成型零件的料厚大于等于1mm而小于等于2mm。
3.根据权利要求1所述的热成型模具型面R角加工补偿方法，其特征在于，所述局部最大过切值大于0而小于等于0.1mm。
4.根据权利要求1所述的热成型模具型面R角加工补偿方法，其特征在于，所述局部最大过切值大于等于0.05mm而小于等于0.1mm。
5.根据权利要求1所述的热成型模具型面R角加工补偿方法，其特征在于，将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具的加工工艺表的步骤包括：
将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域进行曲面分割；
将曲面分割后的所述热成型模具的数模导入到自动化刀具路径生成软件中，将与所述热成型零件的增厚R角区域对应的所述热成型模具的数模的内R角区域的曲面加工余量设置为负余量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述热成型模具型面R角加工补偿方法，其特征在于，所述热成型零件包括车辆车身的A柱，B柱，保险杠，防撞杆或纵梁。
7.一种热成型模具型面R角加工补偿系统，所述热成型模具用于制备热成型零件，其特征在于，所述热成型模具型面R角加工补偿系统包括:
成型性分析模块，用于对所述热成型零件进行成型性分析，以获取所述热成型零件的增厚R角区域和最大增厚值；
工艺表生成模块，用于将所述热成型模具的数模的与所述热成型零件的增厚R角区域对应的内R角区域的加工余量设置为负余量，以生成所述热成型模具的加工工艺表；
补偿模块，用于根据所述加工工艺表来对所述热成型模具的与所述热成型零件的增厚R角区域对应的内R角区域进行局部过切补偿；
其中，所述负余量的绝对值定义为局部过切最大值，所述局部过切最大值介于料厚的4％-6％，且所述局部最大过切值大于等于所述最大增厚值。
8.一种加工机床，其特征在于，所述加工机床包括：
机床本体；
控制单元，设置于所述机床本体上，所述控制单元包括相互耦合的处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-6中任意一项所述的热成型模具型面R角加工补偿方法。
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