专利名称：根据仿真冲压工件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法
技术领域：
本发明涉及薄板冲压成型领域，具体为一种根据仿真冲压工件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法。
背景技术：
汽车外覆盖件冲压零件的表面质量要求高，不允许出现表面面畸变发生，并且冲压件的表面特征线要清晰明显。这些面畸变现象包括鼓包、凹坑、微起皱等。表面特征线是车身外覆盖件上的几何特征，对表现汽车的美观性和个性有重要作用。不管是表面面畸变问题还是冲压件表面特征线，都与冲压末凹凸模模具间隙有很大关系。冲压模具的凹凸模间隙一般是采用等厚度设计的，凹凸模间隙等于板料的理论厚度。在成型末，零件由于受到塑性变形，板料的厚度发生改变，这样在成型后期，并不能保证凹凸模模具型面与零件接触，实际工件与凹凸模的接触情况可能如图I所示，图中
iQ为板料的原始厚度，t为该部位的实际厚度。为了满足模具与零件的贴合关系，需要通
过手工反复修模，修改模具型面。因为上模一般悬在空中，主要通过修改模具下模型面，以达到零件接触的目的。这种方法的工作量大，并且难以达到较高的几何精度要求。这是很多模具公司都不具备外覆盖模具制造能力的原因之一。基于有限元理论的冲压仿真分析技术比较成熟，在预测零件的拉裂和起皱方面，有一定的精度。冲压仿真中成型件的厚度分布也有一定精度。为了提高冲压零件表面质量和尺寸精度，成型末期冲压零件一般应与凹凸模模具 型面完全贴合。凹凸模模具间隙一般采用等间隙处理，凹模与压边块之间的一般也加工为等间隙。等模具间隙在经过模具调试后，经过多次修模，变成非等模具间隙。本发明基于零件冲压仿真结果中的厚度分布，确定出修改的凹模或凸模型面，在保证产品的表面质量的前提下，使成型末期凹凸模模具的准确贴合状态，可减少修模时间，更容易保证冲压工件质量。
发明内容
本发明一种根据仿真冲压工件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法。本发明的技术方案如下
本发明的步骤如图2所示
(I)对冲压过程进行仿真，优化工艺参数，解决常规出现的工件质量问题，如起皱和拉裂现象等，输出仿真工件的单元节点及其厚度分布等。(2)确定出冲压工件的理论中心面，理论中心面是在模具完全闭合，凹凸模型面之间的中心面。对中心面进行单元网格划分。(3)根据网格映射原理，确定理论面网格上的厚度分布。(4)根据冲压工件尺寸要求，以及理论中心面与工件仿真网格的位置关系来分析工件单元与模具的接触状况。
(5)以理论面网格为基础，在工件只与凸模或只与凹模接触的情况下，与模具接触面的偏移量为O. 5个原始板厚，另一面的偏移量为实际厚度减去O. 5个原始板厚，这样得到冲压工件的上表面和冲压工件的下表面。在其它情况时，上下偏置O. 5个实际厚度。(6)把零件的上表面或下表面作为凹模型面或凸模型面。这些型面由网格节点构成，需要采用其它方法来生成凸模和凹模的几何型面，以便于数控加工，消除一些数值误差。本发明设计到几项关键技术的解决如下
(I)工件与凹模或工件与凸模的接触判定
工件在冲压过程中厚度变化，在某个工件局部可能出现的接触情况包括(i)工件只与凸模接触，(ii)工件只与凹模接触，(iii)工件同时与凹模和凸模接触，( ν)工件即不与凸模接触也不与凹模接触。在有限元接触算法中，法向力是根据单元穿透量来确定的。法向力的计算见公式
(I)所示。
权利要求
1.一种根据仿真冲压エ件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法，其特征在于所述方法的步骤如下 (1)对冲压过程进行仿真，输出仿真エ件的单元节点及其厚度分布； (2)确定出冲压エ件的理论中心面，理论中心面是在模具完全闭合，凹凸模型面之间的中心面，并对中心面进行单元网格划分； (3)根据网格映射原理，确定理论面网格上的厚度分布； (4)根据冲压エ件尺寸要求，以及理论中心面与エ件仿真网格的位置关系来分析エ件単元与模具的接触状况； (5)以理论面网格为基础，在エ件只与凸模或只与凹模接触的情况下，与模具接触面的偏移量为O. 5个原始板厚，另一面的偏移量为实际厚度减去O. 5个原始板厚，这样得到冲压エ件的上表面和冲压エ件的下表面；在其它情况时，上下偏置O. 5个实际厚度； (6)把零件的上表面或下表面作为凹模型面或凸模型面，这些型面由网格节点构成。
2.根据权利要求I所述的ー种根据仿真冲压エ件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法，其特征在于所述方法是通过仿真结果确定出冲压エ件的厚度分布，修改模具型面，使エ件成型末与凹凸模具处于完全接触状态。
3.根据权利要求I所述的ー种根据仿真冲压エ件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法，其特征在于根据冲压エ件成型末期与模具接触的法向力和冲压エ件几何尺寸要求来确定凹凸模修改部位；其中，模具法向受カ是可根据冲压エ件的理论位置与冲压エ件仿真位置的差别来判断的，也可根据有限元法向接触力方向来判断。
4.根据权利要求I所述的ー种根据仿真冲压エ件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法，其特征在干根据仿真厚度来确定出凹凸模间隙，也就是通过模具型面修改后，凹凸模在某个部位的间隙刚好等于零件在相应位置的厚度。
5.根据权利要求I所述的ー种根据仿真冲压エ件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法，其特征在于仿真中冲压エ件是采用有限元网格的，对冲压エ件的理论位置也进行有限元単元网格划分，这样处理后比较容易分析仿真中エ件与模具的接触状況；并且，把エ件仿真网格的厚度向理论エ件网格上偏移，然后，通过偏置得到エ件的上表面和下表面，并把上下表面作为凹、凸模的加工型面。
6.根据权利要求I所述的ー种根据仿真冲压エ件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法，其特征在于得到的修改型面是一系列网格和节点，需要采用几何建模软件进行建模，得到可用于数控加工的面。
全文摘要
本发明提出一种根据仿真结果确定非等厚模具间隙量的方法。该方法根据有限元仿真后的冲压零件的厚度分布，以及冲压零件上各局部的法向受力情况，以及冲压工件的几何尺寸要求，确定出凹模或凸模的修改型面。通过修改后的凸凹模型面，能够保证在冲压行程末，成型零件与上下模面都贴合。采用本发明，根据修改后的凹凸模型面加工，能够缩短修模时间，提高冲压零件表面质量，控制零件回弹，尤其是外覆盖件零件的产品质量和高强度钢板零件回弹控制效果显著。
文档编号B21D37/20GK102672059SQ20111006327
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者刘迪辉, 张伟, 李光耀, 申光举, 陈卓 申请人:重庆长安汽车股份有限公司