专利名称：一种针对压力机挠度变形的大型冲压模具型面补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种针对压力机挠度变形的模具型面补偿方法，属于大型冲压模具制造技术领域。
背景技术：
当前，随着汽车车型更新换代时间的缩短，对汽车冲压模具的制造周期与制造质量也提出了更高的要求。但是在模具生产过程中，大多数数控加工完全到位的模具在压力机上的表现不能让人满意，模具型面的动态配合精度较差，如附图1，因此就无法避免的进行大量的手工研修调整，从而占用较长的生产周期。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对压力机挠度变形的模具型面补偿方法，其利用压力机挠度分布图进行的冲压模具型面整体变形补偿，是将压力机工作时的变形情况反映到模具结构上，并进行相应的挠度变形补偿；能提升冲压模具在工作时合模间隙的均匀分布状态、减少钳工手工研修量、缩短生产周期，提高模具质量。本发明的技术方案是这样实现的一种针对压力机挠度变形的模具型面补偿方法，其特征在于具体的步骤如下
O获得压力机挠度分布图不同的压力机在不同的工作压力下都有相应的挠度分布图，如附图2。压力机挠度分布图是采用结构设计软件Catia的Generative structural analysis模块进行静态模拟分析获得。①根据实际压力机下工作台尺寸在Catia软件中绘制三维图。②压力机工作台边界条件设定工作台材料为铸铁，工作台下底面固定不动， 施加工作压力的范围为压力机工作台2/3L尺寸内；压力值大小采用2000t、1600t、1200t、 1000t、800t、600t。③获得挠度分布图根据以上不同的工作压力值采用结构设计软件 Catia分别计算获得压力机下工作台的挠度分布图，该挠度分布图以3dxml文件格式保存后，可根据实际模具工作时的工作压力大小插入到冲压工艺图中，用于确定模具型面变形量。2)确定模具型面变形量将步骤I)获得的挠度分布图插入到冲压工艺图中，分别确定模具中心位置和模具凸模轮廓线位置的压力机工作台挠度值，将两值相减获得的差值即为模具型面的变形量。3)驱动模具型面变形在结构设计软件Catia中将模具的凸模轮廓线向内侧偏移
O.1_，以此为变形边界线，并将该边界线投影到与冲压方向垂直的平面上，同时在此平面上拟和出参考曲面，该参考曲面的边界线内侧为变形区域，外侧固定不动；而后将压力机工作台面中心作为最大变形点，以步骤2)得到的变形量为参考值驱动上述曲面变形获得目标面，最后以参考曲面为变形参考，目标曲面为变形目标，如图3所示。驱动模具型面整体变形，获得补偿后的模具型面。本发明的积极效果是运用平面变形映射驱动模具型面整体变形，获得补偿后的模具型面，提高了冲压模具型面部分在压力机上工作时的动态配合精度，减少了钳工手工研修量，缩短了模具制造周期。
图I为模具底板随压力机工作台挠度变形示意图。图2为某压力机工作压力下的挠度变形分布图。图3为挠度变形驱动曲面示意图。图4为某2000t压力机下工作台结构图。图5为工作压力施加范围。图6为不同工作压力下的工作台挠度变形云图。图7为某车型发罩外板产品模型。图8为某车型发罩外板拉延冲压工艺图。图9为某车型发罩外板凸模轮廓线在挠度分布图上的位置。图10为某车型发罩外板裁剪后拉延型面。图11为某车型发罩外板补偿后的模具型面。图12为某车型发罩外板变形前后型面位移偏差分析云图。
图13为某车型梁产品模型。
图14为某车型梁拉延冲压工艺图。
图15为某车型梁凸模轮廓线在挠度分布图上的位置。
图16为某车型梁裁剪后拉延型面。
图17为某车型梁补偿后的模具型面。
图18为某车型梁变形前后型面位移偏差分析云图。
图19为某车型地板产品模型。
图20为某车型地板拉延冲压工艺图。
图21为某车型地板凸模轮廓线在挠度分布图上的位置。
图22为某车型地板裁剪后拉延型面。
图23为某车型地板补偿后的模具型面。
图24为某车型地板变形前后型面位移偏差分析云图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述
压力机挠度分布图采用结构设计软件Catia的Generative structural analysis模块进行静态模拟分析获得，其具体步骤如下
I.根据实际压力机下工作台尺寸在结构设计软件Catia中绘制三维图，如图4所示为某2000t压力机下工作台结构图。2.压力机工作台边界条件设定工作台材料为铸铁；工作台下底面固定不动； 施加工作压力的范围为压力机工作台2/3L尺寸内，如图5剖面线所示；压力值大小采用 2000t、1600t、1200t、1000t、800t、600t 分别进行计算。3.获得挠度分布图根据不同的工作压力值分别计算获得压力机下工作台的挠度分布图，如图6所示。该挠度分布图以3dxml文件格式保存后，可根据实际模具工作时的压力大小插入到冲压工艺图中，用于确定模具型面变形量。实施例I
某车型发罩外板产品模型如图所示7，其对应的拉延冲压工艺图如图8所示，使用压力机为2000t，工作压力为800t。具体操作步骤如下
I.将2000t压力机在800t工作压力下对应的工作台挠度分布图装配到图8中，并根据模具的凸模轮廓线在挠度分布图上的位置，确定轮廓线位置的凹陷挠度为O. 65mm，模具中心凹陷挠度为O. 99mm，如图9所示。两值相减O. 99-0. 65=0. 34即为该发罩拉延模具在该工况下的型面变形量。2.凸模轮廓线向内侧偏移O. 1mm，同时采用该偏移轮廓线裁剪拉延型面如图10 所示。3.将偏移轮廓线投影到与冲压方向垂直的xoy平面上，同时拟和出参考曲面。采用凸凹变形命令制作目标曲面，注意变形量为-O. 34_，其命令如下
要变形的曲面参考曲面，
限制曲线偏移轮廓线投影线，
变形中心压力机中心，
变形方向冲压方向，
变形距离-0. 34mm。另外，由于汽车外覆盖件作为质量要求高的A级曲面，在变形补偿制作上一定注意变形后的曲面光顺性。因此，需要对目标曲面进行光顺处理，以保证最终获得的变形后型面曲率连续，满足使用要求(注对于内覆盖件等表面质量要求不高的型面，可省略曲面光顺步骤)。4.以参考曲面为变形参考，目标曲面为变形目标，方向选择冲压方向，命令如下
要变形的曲面裁剪后拉延型面，
参考曲面参考曲面，
目标曲面目标曲面，
包裹类型带有方向的，
方向冲压方向，
驱动模具型面整体变形，获得补偿后的模具型面如图11所示。5.将变形前的拉延型面与变形后型面进行偏差分析，获得位移偏差分析云图，如图12所示。6.将加工数据的凹模型面替换为变形补偿后的模具型面，凸模型面保持不动，达到模具在空载状态下的中间紧压、四周空开的不等间隙态势。最终实现模具在压力机上工作时动态合模间隙均匀分布的状态。实施例2
某车型梁产品模型如图所示13，使用压力机为800t，工作压力为500t，对应的拉延冲压工艺图如图14所示。型面变形补偿具体操作步骤如下I.将800t压力机在500t工作压力下对应的工作台挠度分布图装配到图14中，并根据模具的凸模轮廓线在挠度分布图上的位置，确定轮廓线位置的凹陷挠度为O. 16mm，模具中心凹陷挠度为O. 26mm，如图15所示。两值相减O. 26-0. 16=0. 10即为该工况下的型面变形量。2.凸模轮廓线向内侧偏移O. 1mm，同时采用该偏移轮廓线裁剪拉延型面如图16 所示。3.将偏移轮廓线投影到与冲压方向垂直的xoy平面上，同时拟和出参考曲面。采用凸凹变形命令制作目标曲面，注意变形量为-O. 10mm，其命令如下
要变形的曲面参考曲面，
限制曲线偏移轮廓线投影线，
变形中心压力机中心，
变形方向冲压方向，
变形距离-0. 1mm。4.以参考曲面为变形参考，目标曲面为变形目标，方向选择冲压方向，命令如下
要变形的曲面裁剪后拉延型面，
参考曲面参考曲面，
目标曲面目标曲面，
包裹类型带有方向的，
方向冲压方向。驱动模具型面整体变形，获得补偿后的模具型面如图17所示。5.将变形前的拉延型面与变形后型面进行偏差分析，获得位移偏差分析云图，如图18所示。6.将加工数据的凹模型面替换为变形补偿后的模具型面，凸模型面保持不动，完成模具型面变形补偿过程。实施例3
某车型地板产品模型如图所示19，使用压力机为lOOOt，工作压力为700t，对应的拉延冲压工艺图如图20所示。型面变形补偿具体操作步骤如下
I.将IOOOt压力机在700t工作压力下对应的工作台挠度分布图装配到图20中，并根据模具的凸模轮廓线在挠度分布图上的位置，确定轮廓线位置的凹陷挠度为O. 2mm，模具中心凹陷挠度为O. 52_，如图21所示。两值相减O. 52-0. 2=0. 32即为该工况下的型面变形量。2.凸模轮廓线向内侧偏移O. 1mm，同时采用该偏移轮廓线裁剪拉延型面如图22 所示。3.将偏移轮廓线投影到与冲压方向垂直的xoy平面上，同时拟和出参考曲面。采用凸凹变形命令制作目标曲面，注意变形量为-0. 32_，其命令如下
要变形的曲面参考曲面，
限制曲线偏移轮廓线投影线，
变形中心压力机中心，变形方向冲压方向，
变形距离_0· 32mm。4.以参考曲面为变形参考，目标曲面为变形目标，方向选择冲压方向，命令如下
要变形的曲面裁剪后拉延型面，
参考曲面参考曲面，
目标曲面目标曲面，
包裹类型带有方向的，
方向冲压方向。驱动模具型面整体变形，获得补偿后的模具型面如图23所示。5.将变形前的拉延型面与变形后型面进行偏差分析，获得位移偏差分析云图，如图24所示。6.将加工数据的凹模型面替换为变形补偿后的模具型面，凸模型面保持不动，模具型面变形补偿结束。
权利要求
1.一种针对压力机挠度变形的模具型面补偿方法，其特征在于具体的步骤如下O获得压力机挠度分布图压力机挠度分布图是采用结构设计软件Catia的 Generative structural analysis模块进行静态模拟分析获得；①根据实际压力机下工作台尺寸在Catia软件中绘制三维图；②压力机工作台边界条件设定工作台材料为铸铁，工作台下底面固定不动，施加工作压力的范围为压力机工作台2/3L尺寸内，压力值大小采用2000t、1600t、1200t、1000t、 800t、600t ；③获得挠度分布图根据以上不同的工作压力值采用结构设计软件Catia软件分别计算获得压力机下工作台的挠度分布图，该挠度分布图以3dxml文件格式保存后，可根据实际模具工作时的工作压力大小插入到冲压工艺图中，用于确定模具型面变形量；2)确定模具型面变形量将步骤I)获得的挠度分布图插入到冲压工艺图中，分别确定模具中心位置和模具凸模轮廓线位置的压力机工作台挠度值，将两值相减获得的差值即为模具型面的变形量；3)驱动模具型面变形在结构设计软件Catia中将模具的凸模轮廓线向内侧偏移 O. 1_，以此为变形边界线，并将该边界线投影到与冲压方向垂直的平面上，同时在此平面上拟和出参考曲面，该参考曲面的边界线内侧为变形区域，外侧固定不动；而后将压力机工作台面中心作为最大变形点，以步骤2)得到的变形量为参考值驱动上述曲面变形获得目标面，最后以参考曲面为变形参考，目标曲面为变形目标，驱动模具型面整体变形，获得补偿后的模具型面。
全文摘要
本发明涉及一种针对压力机挠度变形的模具型面补偿方法，其特征在于具体的步骤如下首先获得压力机挠度分布图，再确定模具型面变形量在拉延或翻边成形类冲压模具的模面设计阶段，对上(下)模型面采取与压力机工作台挠度变形同(反)向的映射变形补偿，补偿范围为凸模轮廓向内侧偏移0.1mm的位置，补偿量参照压力机挠度分布图。模具型面整体变形补偿处理采取平面变形映射驱动，运用平面变形映射驱动模具型面整体变形，获得补偿后的模具型面。可大幅减少模具调试时的钳工手工研修量。
文档编号B30B15/00GK102601194SQ20121007015
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者冯岩, 张健, 王忠华, 王立石, 闫巍 申请人:中国第一汽车股份有限公司