翻孔开裂预判断方法、存储介质和电子设备与流程

本发明涉及五金加工领域，尤其涉及一种翻孔开裂预判断方法、存储介质和电子设备，其中存储介质内存有计算机程序，程序可被电子设备的控制器执行并实现所述方法。

背景技术：

对于产品翻孔，常规做法是根据产品3d图设计出凸凹模，利用凸凹模以冷冲压方式压合材料，一次成形产品及其翻孔，由于涉及翻孔，实际产线中会存在压合后翻孔出现开裂这一问题，目前对于这一问题的应对是在投产前期做实物实验验证，基于验证结果不断修正产品翻孔参数及其对应的凸凹模，直至翻孔达到规定良品率后进入量产。

现有方法存在的问题是成本过于浪费，且会导致模具制造周期不可控，基于此，有必要研发一种能在开模前进行翻孔开裂结果预判断的方法。

技术实现要素：

本发明之目的是在开模前对翻孔开裂结果进行预判断，解决成本浪费问题。

本发明之目的通过以下技术方案实现：

提供一种翻孔开裂预判断方法，包括：

图纸读取步骤，其用于读取产品3d图中的结构模型；

还包括在图纸读取步骤之后执行的以下步骤：

参数获得步骤，其用于定义产品3d图中用于翻孔的凹孔的开口朝向为竖直方向，并获取工程师在3d图上所选中的凹孔及所输入的材料抗拉强度σ、翻孔后孔内直径d、料厚t0、翻孔内半径r；

预判断步骤，其用于根据材料抗拉强度σ、翻孔后孔内直径d、料厚t0、翻孔内半径r计算最大翻孔直身高度h，并根据所述凹孔的直身高度与所述最大翻孔直身高度h之间的比对结果，来预判所述凹孔翻孔后的开裂风险。

其中，所述预判断步骤进一步包括：对所选中的凹孔，遍历其上的全部曲面并从中挑选出圆柱面，以圆柱面在竖直方向上的高度作为凹孔的直身高度。

其中，挑选圆柱面的方法包括：对凹孔中每个曲面的弧度进行逐一分析，找出其中弧度为2π的曲面作为所述圆柱面。

其中，所述预判断步骤进一步包括：若凹孔的直身高度≤最大翻孔直身高度h，则认为该凹孔翻孔后不存在开裂风险，反之认为存在开裂风险。

其中，所述预判断步骤进一步包括：在检测到存在开裂风险时发出示警信息。

其中，所述预判断步骤进一步包括：在检测到存在开裂风险时禁止启动根据当前3d图生成凸凹模模型的后续工序。

其中，所述预判断步骤进一步包括：

联立以及

求取所述最大翻孔直身高度h，其中，d为最小预冲孔直径。

其中，所述预判断步骤进一步包括：获取材料抗拉强度σ与扩孔率的关系曲线，将工程师所输入的材料抗拉强度σ代入所述关系曲线中从而求取所述最小预冲孔直径。

还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被控制器执行时，实现上述的方法。

还提供一种电子设备，包括：

与外部cnc机床通讯的控制器；以及，

被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述控制器执行上述的方法。

本发明通过材料抗拉强度σ、翻孔后孔内直径d、料厚t0、翻孔内半径r等参数计出最大翻孔直身高度h，再将产品3d上用于翻孔的凹孔直身高度与最大翻孔直身高度h比对，基于比对结果于开模前对翻孔开裂结果进行快速预判断，进而将潜在风险于开模前解决，从而降低实验成本，解决成本浪费问题，并加快模具设计周期。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为扩孔率与抗拉强度关系图。

图2为本发明的翻孔示意图。

具体实施方式

本实施例以ug软件为cad平台，使用vs2015(内部编译器为microsoftvisualstudio2010)集成环境，在windows操作系统下，通过vs2015将ug函数和nxopenc++库编译生成dll(动态链接库)，以供ug软件调用后生成控制cnc机床加工的代码，并输入到cnc机床中以控制cnc机床加工。上述中，ug软件的全称为unigraphicsnx，其是应用在pc端，针对虚拟产品设计及工艺设计提出良好解决方案的一种交互式cad/cam/cae/pdm(计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程、产品数据管理)软件系统，常用于五金零件的设计、加工、仿真和nc代码生成等工作，其中nc代码可输入到cnc机床中以控制其进行零件加工。

本实施例所指的3d图均为五金制造行业的标准3d图。

由于翻孔开裂的位置必然位于预冲孔的孔边界上，而在翻孔过程中，孔边界无外力，因此边界处径向方向的应力σρ＝0，厚度方向的应力对开裂影响不大，故可忽略。假设开裂只与环向应力有关，则对于特定材料，翻孔的边界开裂是在环向单向拉伸作用下，孔边界上的材料延环向伸长到达极限后开裂，所以只要能得到材料翻孔的极限伸长率后，就能判断翻孔是否开裂，基于此，本实施例的翻孔开裂预判断方法，可按下述方式实施：

首先将设计成型的产品3d图导入ug软件中进行读取，读取成功后3d图显示于ug软件中，此后工程师手动调整3d图中的坐标系朝向，具体定义3d图中需翻孔的凹孔的开口朝向为竖直方向，即z轴方向，然后指定一凹孔，点选ug软件中事先编写好的程序代码模块，在程序代码模块中输入如图1所示凹孔相应的材料抗拉强度σ、翻孔后孔内直径d、料厚t0、翻孔内半径r等参数后，程序代码模块自动执行下述步骤s1-s5。

s1.根据材料抗拉强度σ及翻孔后孔内直径d，求取最小预冲孔直径d；

具体而言，通过试验各种材料，可得材料抗拉强度σ与扩孔率的关系图如图1所示，拟合曲线可以得出：

扩孔率＝(d-d)/d＝max((-0.00175*σ+1.65)，0.34)

式中，max为matlab中用于求向量或者矩阵最大元素的函数指令，0.00175、1.65、0.34为根据曲线所得的拟合值；

由上式可得最小预冲孔直径为：

d＝d/(1+max((-0.00175*σs+1.65)，0.34))

s2.根据最小预冲孔直径d、翻孔后孔内直径d、料厚t0、翻孔内半径r，计算最大翻孔直身高度h；

具体而言，见图2，设v为翻孔前板料体积，v1为翻孔圆角处体积，v2为翻孔直身部分体积，以翻孔中心为原点、翻孔轴心为y轴建立坐标系，则：

翻孔内圆满足圆公式(x-r)²+y²＝r²，翻孔外圆满足椭圆公式由于翻孔前后体积不变，故可得v＝v1+v2，而由图可知：

r＝r+t1+d/2

此外，由于翻孔边缘只受环向拉应力，故有:

式中，εt为厚度应变，εθ为环向应变，t为翻孔后厚度，εθ外为翻孔后外圈应变，εθ内为翻孔后内圈应变；

联立上述各式，可得：

s3.对所选中的凹孔，遍历其上的全部曲面，对每个曲面进行逐一分析，挑出其中的圆柱面，具体地，由于凹孔侧壁面必然为圆柱面，因此仅需对每个曲面的弧度进行逐一分析，找出曲面的弧度为2π的曲面，即可将该曲面认定为圆柱面；

s4.测量圆柱面在竖直方向上的高度，若高度≤最大翻孔直身高度h，认为该翻孔可翻出不会存在开裂风险，则不作警示；反之，若高度＞最大翻孔直身高度h，认为该翻孔存在开裂风险，则该凹孔的颜色高亮显示于ug软件以通知工程师修改/处理，并发出报错信息通知ug软件禁止启动根据当前3d图生成凸凹模模型的后续工序。

工程师对凹孔进行修改后，可再次实施翻孔开裂预判断方法进行验证。

各个凹孔均验证通过后，工程师可输入指令，启动ug软件根据当前3d图生成凸凹模模型，并转换成nc代码输送给cnc机床加工，以铣切出对应参数的凸凹模，后续经简单测试后，以该凸凹模来实施冲压翻孔。

本发明通过材料抗拉强度σ、翻孔后孔内直径d、料厚t0、翻孔内半径r等参数计出最大翻孔直身高度h，再将产品3d上用于翻孔的凹孔直身高度与最大翻孔直身高度h比对，基于比对结果于开模前对翻孔开裂结果进行快速预判断，进而将潜在风险于开模前解决，从而降低实验成本，解决成本浪费问题，并加快模具设计周期。

需要说明的是，本实施例所用的方法，可转化为可存储于计算机存储介质中的程序步骤及装置，通过被电子设备中的控制器调用执行的方式进行实施，其中电子设备与cnc机床通讯以传输数据。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。