一种板料冲压方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及板料冲压工艺设计领域，特别是指一种板料冲压方法。
【背景技术】
[0002] 在板料冲压成形过程中，压边力是一个十分重要的工艺参数，主要用来产生摩擦 力，以增加板料的拉应力，控制板料的流动。压边力的大小影响板料产生塑性变形的程度及 破裂、起皱等问题，对压边力的控制直接关系到拉深成形的成败与冲压件的质量。
[0003] 变压边力技术是通过调节气压或液压装置来提供随行程或时间变化的压边力的 一项技术，可以有效的控制板料的塑性流动。但是目前准确的确定最优压边力变化曲线仍 然比较困难。已有的获得变压边力的方法有试验法和有限元数值模拟方法。试验法对多个 预测模型进行拉伸试验，通过大量数据描点绘图以得到该种材料失稳区域的图形，并且结 合冲压件实际尺寸确定最优的压边力变化曲线。这种方法需要进行一系列不同压边下的 冲压实验，效率和精度都比较低。有限元数值模拟方法是将优化算法和有限元软件结合起 来，运用最优理论确定压边力的变化趋势，用有限元数值仿真来评价成形质量和压边力的 关系，这种获取变压边力的方法是对整个冲压成形过程的时间或行程进行的，没有针对性。 目前这些获取变压边力的方法花费时间太长，效率太低，优化方式单一，而且得到的压边力 变化曲线在提高板料成形精度上也有待进一步提高，优化效果不理想。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种针对板料冲压成形过程中发生敏感变化的 区域及对应的时刻进行变压边力优化的板料冲压方法。
[0005] 基于上述目的本发明提供的板料冲压方法，包括以下步骤：
[0006] (1)根据冲压模具及板料的三维模型，采用有限元分析方法进行网格划分，经数值 仿真确定板料的压边力安全变化范围；
[0007] (2)将步骤（1)数值仿真得到的冲压成形所需总时间等分为多份，得到等分时间 点，运用拉丁方实验设计，获得k组数据，每组数据包括各等分时间点和对应各等分时间点 的压边力值，根据所述k组数据获得k组压边力变化曲线；
[0008] (3)将步骤⑵得到的k组压边力变化曲线经过数值仿真获得k组实验数据，得到 成形过程中板料的k组敏感时间点，利用所述k组敏感时间点确定最终敏感时间点；
[0009] 所述敏感时间点包括所述板料发生起皱的时间点和发生破裂趋势的时间点； [0010] 所述发生起皱的时间点是在成形极限图中，应变由起皱趋势区域变为起皱区域的 时间点，所述发生破裂趋势的时间点是在成形极限图中，应变由安全区域变为接近破裂区 域的时间点；
[0011] 所述最终敏感时间点包括起皱敏感时间点和破裂趋势敏感时间点；
[0012] (4)以确定的差量值在所述最终敏感时间点的单侧或双侧增加时间点，作为对应 于所述等分时间点的新的样本点；
[0013] (5)利用步骤（4)获得的新的样本点，采用萤火虫算法及高斯过程模型进行优化， 得到最优压边力变化曲线；
[0014] (6)根据所述最优压边力变化曲线完成板料冲压过程。
[0015] 优选地，所述等分时间点为1-10个，所述k的取值范围为15-50个。
[0016] 优选地，取所述k组敏感时间点中的板料发生起皱的时间点的平均值作为所述最 终敏感时间点中的起皱敏感时间点，或者取所述k组敏感时间点中板料发生起皱的时间点 出现次数最多的值作为最终敏感时间点中的起皱敏感时间点；
[0017] 取所述k组敏感时间点中的板料发生破裂趋势的时间点的平均值作为所述最终 敏感时间点中的破裂趋势敏感时间点，或者取所述k组敏感时间点中的板料发生破裂趋势 的时间点出现次数最多的值作为最终敏感时间点中的破裂趋势敏感时间点。
[0018] 优选地，在每个所述敏感时间点的单侧或双侧增加时间点个数为1-3个。
[0019] 从上面所述可以看出，本发明提供的板料冲压方法，与传统的基于整个冲压过程 的时间或者行程为优化变量的方法相比，选出在板料冲压过程中容易起皱和破裂的敏感区 域和时间，并在敏感时间进行变压边力优化，更具有针对性，能够更加直接和有效地优化板 料在成形过程中的起皱和破裂现象。
[0020] 该方法的优化精度还可以根据需要进行调整，可以通过调整在敏感时间点两侧增 加的样本点的个数来改变优化精度，其中，构成压边力变化曲线的样本点越多，优化精度越 尚。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明实施例1板料的压边力安全变化范围示意图；
[0022] 图2为本发明实施例1步骤（2)第一组数据对应的压边力变化曲线示意图；
[0023] 图3为本发明实施例1优化方法流程图；
[0024] 图4为本发明实施例1优化后最优解对应的压边力变化曲线示意图；
[0025] 图5为本发明实施例2优化后最优解对应的压边力变化曲线示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0027] 为了克服现有的变压边力优化方法优化效果的不足和优化方式单一的问题，本发 明提出了板料冲压方法来获得压边力随时间变化的曲线。该方法通过三维建模将冲压模具 及板料导入到DYNAF0RM软件中，采用有限元分析方法进行网格划分，经数值仿真确定压边 力的合理变化范围；将冲压成形所需总时间分为若干份，运用拉丁方实验设计，获得多组时 间点及对应各时间点的压边力值，以获取多组压边力变化曲线；通过数值仿真获得多组实 验数据，分析仿真结果以得到成形过程中板料中发生敏感变化的区域及对应的成形时刻； 在敏感时间区域增加样本点，重新进行试验设计，以优化实验结果；建立优化系统，在上述 获得的压边力范围中搜寻出最优的压边力变化曲线。
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例将该方法用于优化盒形件的冲压成型优化中，其中板料的材料为DP600， 高强度钢。板料的尺寸如表1所示：
[0030] 表1板料尺寸 [00311
【主权项】
1. 一种板料冲压方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 根据冲压模具及板料的三维模型，采用有限元分析方法进行网格划分，经数值仿真 确定板料的压边力安全变化范围； (2) 将步骤（1)数值仿真得到的冲压成形所需总时间等分为多份，得到等分时间点，运 用拉丁方实验设计，获得k组数据，每组数据包括各等分时间点和对应各等分时间点的压 边力值，根据所述k组数据获得k组压边力变化曲线； (3) 将步骤（2)得到的k组压边力变化曲线经过数值仿真获得k组实验数据，得到成形 过程中板料的k组敏感时间点，利用所述k组敏感时间点确定最终敏感时间点； 所述敏感时间点包括所述板料发生起皱的时间点和发生破裂趋势的时间点； 所述发生起皱的时间点是在成形极限图中，应变由起皱趋势区域变为起皱区域的时间 点，所述发生破裂趋势的时间点是在成形极限图中，应变由安全区域变为接近破裂区域的 时间点； 所述最终敏感时间点包括起皱敏感时间点和破裂趋势敏感时间点； (4) 以确定的差量值在所述最终敏感时间点的单侧或双侧增加时间点，作为对应于所 述等分时间点的新的样本点； (5) 利用步骤（4)获得的新的样本点，采用萤火虫算法及高斯过程模型进行优化，得到 最优压边力变化曲线； (6) 根据所述最优压边力变化曲线完成板料冲压过程。
2. 根据权利要求1所述的板料冲压方法，其特征在于，所述等分时间点为1-10个，所述 k的取值范围为15-50个。
3. 根据权利要求1所述的板料冲压方法，其特征在于，取所述k组敏感时间点中的板 料发生起皱的时间点的平均值作为所述最终敏感时间点中的起皱敏感时间点，或者取所述 k组敏感时间点中板料发生起皱的时间点出现次数最多的值作为最终敏感时间点中的起皱 敏感时间点； 取所述k组敏感时间点中的板料发生破裂趋势的时间点的平均值作为所述最终敏感 时间点中的破裂趋势敏感时间点，或者取所述k组敏感时间点中的板料发生破裂趋势的时 间点出现次数最多的值作为最终敏感时间点中的破裂趋势敏感时间点。
4. 根据权利要求1所述的板料冲压方法，其特征在于，在每个所述敏感时间点的单侧 或双侧增加时间点个数为1-3个。
【专利摘要】本发明涉及板料冲压工艺设计领域，特别是指一种板料冲压方法，能够针对板料冲压成形过程中发生敏感变化的区域及对应的时刻进行变压边力优化。该方法根据冲压模具及板料的三维模型，采用有限元分析方法进行网格划分，经数值仿真确定板料的压边力安全变化范围，将冲压成形所需总时间等分为多份，运用拉丁方实验设计，获得k组包括各等分时间点和对应各等分时间点的压边力值的数据，获得k组压边力变化曲线，经过数值仿真获得k组实验数据，得到板料的k组敏感时间点，从而确定最终敏感时间点，在最终敏感时间点处增加时间点，作为新的样本点，利用新的样本点采用萤火虫算法及高斯过程模型进行优化，得到最优压边力变化曲线，从而完成板料冲压过程。
【IPC分类】B21D22-02
【公开号】CN104785601
【申请号】CN201510193879
【发明人】王琥, 陈磊, 王晓新, 李光耀
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月22日