CN113312700B - 一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，包括合理的回弹预测、合理的回弹控制及合理的回弹补偿，在CAE模拟分析中加入圆角回弹补偿的计算及成型间隙的计算，在结构设计中加入弯曲半径的计算及工作间隙的计算，在实物应用中加入折弯回弹补偿的计算及曲率回弹补偿的计算，直观的给出回弹补偿系数，通过回弹量直接进行换算即可，同时配合合理的弯曲角补偿系数及成型间隙补偿系数可以快速、准确的优化高强板回弹问题，提升高强板冲压单件质量，从而提升整车质量。
Description
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，特别是涉及一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法。
背景技术
随着汽车行业的不断发展，高强板冲压件质量要求越来越高，为保证高强板冲压件工艺性及使用性及生产稳定性，都会采取必要的工艺造型设计，来增强冲压件的刚性抵消回弹趋势，虽然这是相对直接的控制的方法，但是多数时候是不允许进行产品造型修改的，这时能够采取的措施除了变薄成型，就是在过程中摸索着进行回弹补偿，从CAE分析角度来看计算公式复杂，且回弹计算中假设整个过程为准静态，在计算回弹时采用微量卸载来保证数值计算的稳定性，还不能达到两次模拟出合理的回弹补偿结果，摸索时间过长影响设计周期，从结构设计角度来看基于CAE分析结果设计避免不了二次结构修改，从实物应用角度来看不断的实验回弹补偿，修改周期过长，反复的模具修改对模具的寿命影响过大，以上方式既浪费时间又不直观，而且严重影响模具质量和生产稳定性。因此高强板冲压件回弹补偿值的确定一直没有直观、可靠的计算方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，直观的给出回弹补偿系数，通过回弹量直接进行换算即可，同时配合合理的弯曲角补偿系数及成型间隙补偿系数可以快速、准确的优化高强板回弹问题，提升高强板冲压单件质量，从而提升整车质量，以解决上述背景技术中提出的的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供了一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，包括回弹预测、回弹控制及回弹补偿，在CAE模拟分析中加入圆角回弹补偿的计算及成型间隙的计算，在结构设计中加入弯曲半径的计算及工作间隙的计算，在实物应用中加入折弯回弹补偿的计算及曲率回弹补偿的计算，CAE模拟分析中的圆角回弹补偿与结构设计中的弯曲半径补偿方向一致，CAE模拟分析中的成型间隙与结构设计中的工作间隙补偿方向一致，圆角回弹补偿和成型间隙共同作为折弯回弹补偿和曲率回弹补偿的计算依据；根据高强板冲压件回弹方向和回弹量的大小，控制模具工作部分的几何形状与尺寸，控制高强板冲压件成型后回弹。
优选的，所述回弹预测中的直线垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP-980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在50mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1-2.5倍，强制折弯间隙为t-(10％t)-t-(15％t)。
优选的，所述回弹预测中的直线垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP-980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在100mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1-1.8倍，强制折弯间隙为t-(5％t)-t-(12％t)。
优选的，所述回弹预测中的直线斜向折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP-980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在50mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的0.8-1.5倍，强制折弯间隙为t-(10％t)-t-(15％t)。
优选的，所述回弹预测中的直线斜向折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP-980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在100mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的0.8-1.5倍，强制折弯间隙为t-(10％t)-t-(12％t)。
优选的，所述回弹预测中的直线接曲率垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP-980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在50mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1.5-2.5倍，强制折弯间隙为t-(12％t)-t-(15％t)。
优选的，所述回弹预测中的直线接曲率垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP-980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在100mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1-1.5倍，强制折弯间隙为t-(10％t)-t-(12％t)。
优选的，所述回弹控制中相对弯曲半径在结构设计中，r/t值越小，高强板材料变形程度越大，当r/t≤3时，板料的弯曲区全部进入塑料状态，单边工作间隙值一般取Z＝t，必要时取Z＝t-0.1mm。
优选的，所述回弹补偿中的折弯在实物应用中，高强板材料抗拉强度为270MP-440MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(0.75-0.85)倍，高强板材料抗拉强度为440MP-500MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.0-1.1)倍，高强板材料抗拉强度为590MP-650MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.3-1.5)倍，高强板材料抗拉强度为650MP-780MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.5-1.7)倍，高强板材料抗拉强度为780MP-980MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.75-2.1)倍。以上回弹补偿系数在同样材料参数时t≤2mm取上限值；3mm≤t≤6mm取下限值。
优选的，所述回弹补偿中的曲率在实物应用中，高强板材料抗拉强度为270MP-440MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.13-2.13)倍，高强板材料抗拉强度为440MP-500MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.5-2.75)倍，高强板材料抗拉强度为590MP-650MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.95-3.75)倍，高强板材料抗拉强度为650MP-780MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(2.25-4.25)倍，高强板材料抗拉强度为780MP-980MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(2.63-5.25)倍。上述回弹补偿系数在同样材料参数时t≤0.8mm取上限值；1.8mm≤t≤4mm取下限值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过回弹补偿计算并对模具实施修改后，形状对称的平面开口高强板冲压件圆角回弹状态消失，开口回弹状态消失，消除了形状对称的平面开口高强板冲压件回弹问题，提升了高强板冲压单件质量，同时保证了整车质量。
附图说明
图1为形状对称的平面开口高强板冲压件成型回弹状态剖视图；
图2为形状对称的平面开口高强板冲压件整形回弹状态剖视图；
图3为形状对称的平面开口高强板冲压件成型回弹补偿示意图；
图4为形状对称的平面开口高强板冲压件整形回弹补偿示意图；
图中：1、形状对称的平面开口高强板冲压件；2、板料；3、板料外表面；4、板料内表面；t、板料厚度；5、下模成型下压料；6、下模成型下压料顶面；7、上模成型凸模；8、上模成型凸模顶面；9、上模成型凸模立壁；10、成型定位；11、下模成型单侧凹模立壁；12、成型件；13、成型件顶面；14、上模整形上压料；15、上模整形上压料顶面；16、下模整形凸模；17、下模整形凸模顶面；18、下模整形凸模立壁；19、整形定位；20、上模整形单侧凹模立壁；21、整形件；22、整形件顶面；C、成型单侧间隙；C1、整形单侧间隙；H、成型单侧立壁高度；H1、整形单侧立壁高度；Z、成型件单侧开口回弹量；Z1、成型件单侧弯曲角回弹量；Z2、整形件单侧开口回弹量；Z3、整形件单侧弯曲角回弹量；R0、下模成型单侧凹模圆角；R、成型件单侧弯曲角；R1、上模成型凸模单侧弯曲角；R2、整形件单侧弯曲角；R3、下模整形凸模单侧弯曲角；R4、上模整形单侧凹模圆角；B、成型开口回弹补偿值；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案，一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，包括合理的回弹预测、合理的回弹控制及合理的回弹补偿，在CAE模拟分析中加入圆角回弹补偿的计算及成型间隙的计算，在结构设计中加入弯曲半径的计算及工作间隙的计算，在实物应用中加入折弯回弹补偿的计算及曲率回弹补偿的计算，CAE模拟分析中的圆角回弹补偿与结构设计中的弯曲半径补偿方向一致，CAE模拟分析中的成型间隙与结构设计中的工作间隙补偿方向一致，圆角回弹补偿和成型间隙共同作为折弯回弹补偿和曲率回弹补偿的计算依据。针对模拟分析中高强板回弹区域或高强板冲压件实物中的回弹区域进行回弹补偿计算，优选成型件进行回弹补偿，并进行整形件圆角补偿。根据高强板冲压件回弹方向和回弹量的大小，控制模具工作部分的几何形状与尺寸，消除高强板冲压件塑性变形不均匀现象，使高强板冲压件成型后回弹得到控制，能解决现有高强板冲压件回弹问题；所述的在成型进行回弹补偿，根据高强板冲压件形状、板料材质及高强板板料抗拉强度，针对性的选择回弹补偿系数；根据板料厚度原则，选择回弹补偿系数极限值；根据成型线形轮廓形状及尺寸原则，选择成型件间隙值；为了保证回弹稳定性，还需要在整形进行圆角回弹补偿，圆角回弹补偿系数，依据高强板冲压件形状、板料材质、板料抗拉强度、板料厚度、成型线形轮廓形状及尺寸综合进行选择。本发明中直观的给出回弹补偿系数，通过回弹量直接进行换算即可，同时配合合理的弯曲角补偿系数及成型间隙补偿系数可以快速、准确的优化高强板回弹问题。
如图1所示，形状对称的平面开口高强板冲压件1，板料2材质为590Y，板料外表面3，板料内表面4，板料厚度为t，下模成型下压料5顶面6，上模成型凸模7的顶面8，上模成型凸模7的立壁9，成型定位10，合理的压料力控制的前提下，成型件单侧开口回弹量Z，成型件单侧弯曲角R回弹量Z1，上模成型凸模单侧弯曲角R1，成型单侧立壁高度H＝50mm，下模成型单侧凹模圆角R0，成型单侧间隙C，下模成型单侧凹模立壁11，成型件12，成型件顶面13。成型过程中，在合理的压料力控制的前提下，通过下模成型下压料5的顶面6支撑形状对称的平面开口高强板冲压件板料2，通过成型定位10将板料固定在标准成型位置，上模成型凸模7随着模具上模不断下行，当上模成型凸模7顶面8接触到板料2，合理的压料力控制板料2不发生位置移动，模具上模接着下行，下模成型单侧凹模圆角R0接触板料外表面3，板料2开始弹性弯曲，同时板料内表面4接触上模成型凸模单侧弯曲角R1，此时板料内表面4受到径向压应力较大，此时板料外表面3受到径向拉应力较大，模具上模持续下行，弯曲角成型完成，此时弯曲角区域处于弹塑性变形，模具上模继续下行，成型单侧立壁高度H的板料不断进入成型单侧间隙C中，在上模成型凸模7的立壁9和下模成型单侧凹模立壁11的合理挤压的作用下，对板料2成型过程中不断产生的不均匀塑性变形状态进行校正，直至成型结束，上模成型凸模7随模具上模不断上行，直至上模成型凸模7脱离下模区域，下模成型下压料5将形状对称的开口高强板冲压件1顶出成型凹模区域，成型件顶面13脱离下模成型下压料5顶面6，形状对称的平面开口高强板冲压件1的成型件12的成型件单侧开口回弹量Z，成型件单侧弯曲角R回弹量Z1自然开放，冲压件回弹严重。
如图2所示，形状对称的平面开口高强板冲压件1的成型件12，板料2材质为590Y，板料外表面3，板料内表面4，板料厚度为t，上模整形上压料14顶面15，下模整形凸模16的顶面17，下模整形凸模16的立壁18，整形定位19，合理的整形力控制的前提下，整形件单侧开口回弹量Z2，整形件单侧弯曲角R2回弹量Z3，下模整形凸模单侧弯曲角R3，整形单侧立壁高度H1＝50mm，上模整形单侧凹模圆角R4，整形单侧间隙C1，上模整形单侧凹模立壁20，整形件21，整形件顶面22。整形过程中，在合理的整形力控制的前提下，通过下模整形凸模16的顶面17支撑形状对称的平面开口高强板冲压件1的成型件12，通过整形定位19，将成型件12固定在标准成型位置，上模整形上压料14随着模具上模不断下行，当上模整形上压料14顶面15接触到成型件顶面13，合理的压料力控制成型件12不发生位置移动，模具上模接着下行，上模整形单侧凹模立壁20接触成型件12外表面3，成型件12成型单侧立壁开始弹性弯曲，同时成型件12内表面4接触下模整形凸模单侧弯曲角R3，此时成型件12内表面4受到径向压应力较大，此时成型件12外表面3受到径向拉应力较大，模具上模持续下行，上模整形单侧凹模圆角R4接触成型件12的成型件单侧弯曲角R的外表面3，弯曲角整形完成，此时弯曲角区域处于弹塑性变形，模具上模继续下行，整形单侧立壁高度H1的板料彻底符贴在下模整形凸模16的立壁18，整形单侧间隙C1中，在上模整形单侧凹模立壁20和上模整形单侧凹模圆角R4以及下模整形凸模16的立壁18的合理挤压的作用下，对成型件12整形过程中不断产生的不均匀塑性变形状态进行校正，直至整形结束，上模整形单侧凹模立壁20和上模整形单侧凹模圆角R4随模具上模不断上行，直至上模整形单侧凹模立壁20和上模整形单侧凹模圆角R4脱离下模区域，上模整形上压料14顶面15脱离整形件顶面22，形状对称的平面开口高强板冲压件1的整形件21整形件单侧开口回弹量Z2，整形件单侧弯曲角R2回弹量Z3自然开放，冲压件回弹未彻底消除。
如图3、图4所示，优选在成型进行回弹补偿，形状对称的平面开口高强板冲压件1的板料2材质为590Y，高强板材料抗拉强度为590MP-650MP之间的，回弹补偿值取回弹值的(1.3-1.5)倍，鉴于回弹系数在同样材料参数时t≤2mm取上限值，因此成型开口回弹补偿值B为成型件单侧开口回弹量Z×1.5×2；平面开口为直线垂直折弯，折弯力矩-折弯长度在50mm以内的，因此成型间隙C×2为强制折弯间隙{t-(10％t)}×2；为了保证回弹稳定性，还需要在整形进行圆角回弹补偿，圆角回弹补偿值为弯曲角R回弹量Z1×1.0，圆角回弹补偿后整形弯曲角R3为R3-(Z1×1.0)；其中，折弯力矩-折弯长度包括折弯力矩和折弯长度，折弯工艺中折弯力矩是力的作用线到折弯角中心的垂直距离；折弯长度是平行于折弯角切向的有效的折弯直线距离，影响折弯回弹变化的基础因素为板料厚度t。
对模具形状及尺寸的补偿修改并验证回弹状态。如图3、图4所示，根据回弹补偿计算的结果，对成型模具上模成型凸模进行回弹角修改，利用上模成型凸模的立壁内缩状态，增大板料内表面受到的径向压应力，变相的增大板料外表面受到的径向拉应力，从而减小板料外表面弹性回复状态；对成型模具间隙进行合理减小，成型弯曲角区域圆角切点减薄成型，控制圆角塑性变形程度，从而控制弯曲角回弹；对下模整形凸模弯曲角进行变小修改，但是圆角顶点位置不变，整形弯曲角区域对成型弯曲角进行二次塑性变形，从而校正弯曲角回弹。调试出件后，形状对称的平面开口高强板冲压件圆角回弹状态消失，开口回弹状态消失，消除了形状对称的平面开口高强板冲压件回弹问题。
以上的高强板回弹参数为多年工作积累得出的通用回弹系数，可以在CAE分析阶段使用，也可以在出件后回弹修改过程中使用。鉴于以上回弹系数的参照性，请使用者根据零件特殊性自行增减系数中的百分比。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，包括回弹预测、回弹控制及回弹补偿，其特征在于：在CAE模拟分析中加入圆角回弹补偿的计算及成型间隙的计算，在结构设计中加入弯曲半径的计算及工作间隙的计算，在实物应用中加入折弯回弹补偿的计算及曲率回弹补偿的计算，CAE模拟分析中的圆角回弹补偿与结构设计中的弯曲半径补偿方向一致，CAE模拟分析中的成型间隙与结构设计中的工作间隙补偿方向一致，圆角回弹补偿和成型间隙共同作为折弯回弹补偿和曲率回弹补偿的计算依据；根据高强板冲压件回弹方向和回弹量的大小，控制模具工作部分的几何形状与尺寸，控制高强板冲压件成型后回弹；根据高强板冲压件形状、板料材质及高强板板料抗拉强度，选择回弹补偿系数；根据板料厚度，选择回弹补偿系数极限值；根据成型线形轮廓形状及尺寸，选择成型件间隙值；在整形中进行圆角回弹补偿；圆角回弹补偿系数，依据高强板冲压件形状、板料材质、板料抗拉强度、板料厚度、成型线形轮廓形状及尺寸综合进行选择；其中，设置t为板料厚度。
2.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹预测中的直线垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP～980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在50mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1～2.5倍，强制折弯间隙为85％t～90％t。
3.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹预测中的直线垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP～980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在100mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1～1.8倍，强制折弯间隙为88％t～95％t。
4.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹预测中的直线斜向折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP～980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在50mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的0.8～1.5倍，强制折弯间隙为85％t～90％t。
5.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹预测中的直线斜向折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP～980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在100mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的0.8～1.5倍，强制折弯间隙为88％t～90％t。
6.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹预测中的直线接曲率垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP～980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在50mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1.5～2.5倍，强制折弯间隙为85％t～88％t。
7.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹预测中的直线接曲率垂直折弯在CAE模拟分析中，高强板材料抗拉强度为440MP～980MP之间的，当折弯力矩-折弯长度在100mm以内的，圆角回弹补偿值为回弹值的1～1.5倍，强制折弯间隙为88％t～90％t。
8.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹控制中相对弯曲半径在结构设计中，r/t值越小，高强板材料变形程度越大，当r/t≤3时，板料的弯曲区全部进入塑料状态，单边工作间隙值一般取Z＝t，必要时取Z＝t-0.1mm，其中，r为相对弯曲半径。
9.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹补偿中的折弯在实物应用中，高强板材料抗拉强度为270MP～440MP之间的，回弹补偿值取回弹值的0.75～0.85倍，高强板材料抗拉强度为440MP～500MP之间的，回弹补偿值取回弹值的1.0～1.1倍，高强板材料抗拉强度为590MP～650MP之间的，回弹补偿值取回弹值的1.3～1.5倍，高强板材料抗拉强度为650MP～780MP之间的，回弹补偿值取回弹值的1.5～1.7倍，高强板材料抗拉强度为780MP～980MP之间的，回弹补偿值取回弹值的1.75～2.1倍；以上回弹补偿系数在同样材料参数时t≤2mm取上限值；3mm≤t≤6mm取下限值；其中，回弹补偿值取回弹值的倍数为回弹系数。
10.如权利要求1所述的一种高强板冲压件回弹补偿值的计算方法，其特征在于：所述回弹补偿中的曲率在实物应用中，高强板材料抗拉强度为270MP～440MP之间的，回弹补偿值取回弹值的1.13～2.13倍，高强板材料抗拉强度为440MP～500MP之间的，回弹补偿值取回弹值的1.5～2.75倍，高强板材料抗拉强度为590MP～650MP之间的，回弹补偿值取回弹值的1.95～3.75倍，高强板材料抗拉强度为650MP～780MP之间的，回弹补偿值取回弹值的2.25～4.25倍，高强板材料抗拉强度为780MP～980MP之间的，回弹补偿值取回弹值的2.63～5.25倍；上述回弹系数在同样材料参数时t≤0.8mm取上限值；1.8mm≤t≤4mm取下限值；其中，回弹补偿值取回弹值的倍数为回弹系数。
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