基于回弹的飞机蒙皮拉形模型面修模技术研究

回弹是飞机蒙皮成形中不可避免的现象,影响着零件的形状精度。通过模具型面补偿方法可以降低由回弹引起的形状误差。分析基于回弹补偿的飞机蒙皮拉形模具的修模过程,确定贴模度的计算和模具修模量的计算是修模过程中的关键技术。提出虚拟拉形中的贴模度定义以及计算贴模度的直接投影法和最近单元法,并分析这两种方法的特点,得出最近单元法优于直接投影法。同时,提出基于回弹补偿的虚拟修模计算公式,针对公式中贴模度映射到模具节点修模矢量的方法,提出一次投影法和二次投影法,并针对三类典型的蒙皮零件进行计算验证。结果表明,两种投影方法都是有效的,对最大贴模度的影响不大,但就多次修模的稳定性而言,二次投影法好于一次投影法。     

三维复杂零件修边线快速预示方法

为解决传统的修边线预示方法在三维复杂零件修边线求解过程中所存在的诸多困难,在一步逆成形法的理论基础上,提出一种以单元层的方式进行初始几何展开的方法,将需要翻边的网格按节点相邻单元关系逐层展开到三维凹模面上,采用滑动约束面的办法对上一步展开的网格进行光顺处理,来消除重叠或畸形网格,从而得到一步逆成形法所需的三维初始解网格,经过一步逆成形法的塑性迭代求解计算能够快速获得精确的三维复杂零件修边线.先选取一个带有翻边的零件预示出其修边线,用该修边线所确定的初始板料进行翻边成形过程仿真,成形模拟后零件的翻边高度与设计高度进行对比,误差满足要求,再选取一个典型的预示修边线的实例对该算法进行验证,模拟值与试验值相比较的结果同样满足工程实际要求,表明该算法具备了足够的求解精度并且可以处理复杂形状的零件.     

基于板料网格变形的翻边工序修边线确定方法

车身零件翻边前一般有修边工序,需要准确的修边线,否则翻边后零件达不到零件尺寸要求。为减少修边模的开发周期和成本,提出一种基于板料网格变形的修边线确定方法。在零件毛坯上蚀刻上正方形网格,进行翻边前的一些工序;根据估计的修边线,得到翻边前的零件形状,测量出翻边前在修边区域上各网格点的坐标;对零件进行翻边,测量出翻边前后在修边区域上各网格点的坐标;根据翻边前后的零件网格以及翻边后零件的边缘线,通过翻边前后网格比例变形关系确定出翻边前修边线位置。如果试冲零件边缘线有误差,可反复采用这种方法优化修边线。这种方法可在模具调试或在仿真中采用。采用一个汽车地板零件的修边线确定算例,验证了上面提出的方法的可行性。     

高强钢B柱的拉延回弹分析与补偿研究

借助HandyScan手持式激光扫描仪对某汽车高强钢B柱进行非接触扫描,获取其三维扫描点云数据,然后采用逆向工程软件Geomagic Qualify将重构模型与产品数模进行3D、2D比对,可以检测出B柱整体及重要截面的回弹情况。在此基础上提出模具回弹补偿方案,再采用Dynaform软件进行成形仿真计算,以确认回弹改善情况。经实践验证,该方法可以高效准确的控制回弹,从而缩短模具修模时间。     

切边工艺对冲压件回弹影响的研究

作为冲压产品生产的重要工序之一,切边对零件形状精度产生明显影响。针对目前关于切边回弹研究比较少的情况,以某矿用防爆灯灯罩为研究对象,在Dynaform平台下,对切边回弹的产生、构成、切边线位置变化及切边工序安排对冲压件形状精度的影响进行了仿真分析,研究结果认为:切边回弹一方面是由于切边导致零件形状结构变化、内应力重新分布而引起的,另一方面是因为切边线附近应力、应变状态变化而产生的。其中前者占主导地位,在冲压加工中必须予以充分考虑,后者占总体回弹比例较小,对大型、复杂冲压件拉深成形后的切边可忽略其影响;另外,切边线位置变化、切边工序的顺序安排,对零件回弹变形影响明显,实际生产中,可通过适当选择切边线位置、合理安排切边工序在整个工艺路线中的顺序来有效控制切边回弹。     

弯曲回弹值的确定

弯曲回弹是弯曲模设计中的一个较为复杂的问题,其设计的准确与否是整个弯曲模具成败的关键。由于影响弯曲回弹的因素很多,很难从理论上精确计算出弯曲的回弹量,往往是在模具设计时预留修磨量,在试模时通过修正来达到要求。如果设计值与实际回弹量出入较大,势必给修磨工作带来困难。为此,把对弯曲的回弹量进行正确的计算作为模具设计的依据,是减少试模时修磨量的十分必要的条件之一。 如图1所示,弯曲开始后,首先经过弹性弯     

基于汽车梁类件的回弹计算及补偿系统

板件回弹问题一直是学术界和工程界研究的热点,特别是在车身广泛应用高强度钢板之后回弹问题更加明显。针对汽车梁类件的造型特点,建立基于梁类件的回弹计算、回弹补偿及工艺型面修改的整套分析系统。在此系统中,先利用二维截面法和有限元软件来计算零件各断面的回弹量,保证其回弹计算的精确性。再通过节点偏置算法来补偿各断面节点的回弹量,得到各断面回弹前和补偿后的节点信息。最后按照各个断面回弹前和补偿后的节点的一一对应关系,以原始型面为基础,运用型面整体变形(Shape global deformation, SGD)算法来对零件的工艺型面进行补偿修改。能够保证变形前后的型面整体拓扑关系的一致性,极大地保证曲面的质量和光顺程度,以便得到更为精确的回弹补偿型面。实践证明,该系统能够很大程度节省处理回弹问题的时间和精力,并且在补偿型面的修改精度上有较大的提高,回弹补偿更加准确。     

基于约束层次化策略的钣金件贴模度计算

为准确计算贴模度,考虑回弹变形对模型对齐的影响,提出一种基于约束层次化策略的贴模度计算方法。利用数字化模型统计分析回弹量,得到回弹阈值,剔除回弹变形点。通过约束优化实现了钣金件和模具模型的对齐,并基于该对齐结果进行了贴模度计算和回弹分析。贴模度不满足要求时,施加一定的载荷仿真装配应力,计算钣金件局部发生弹性变形后的贴模度。通过对U型仿真模型和飞机翼肋钣金件实测模型的实验,验证了所提贴模度计算方法的有效性和实用性。     

分立式变形反射镜薄镜面的应力分析方法研究

推导出变形反射镜薄镜面产生变形时的应力分布计算公式,利用该公式、简化的应力公式以及有限元法分别对61单元和37/55单元变形反射镜薄镜面工作时的最大应力进行了计算,对计算结果进行了比较和分析。     

基于一步逆成形的三维修边线预示与优化设计

在汽车覆盖件模具的设计过程中,设计翻边模之前需要事先给定修边线,为了能够得到一个精确的最终零件,预先设计出一条合适的修边线是一项很重要的工作.现提出一种基于一步逆成形的快速设计修边线的方法.由于翻边后的零件是事先给定的而且翻边成形过程中的应变路径一般都比较简单,所以一步逆成形法能够在翻边前预示修边线.这样就可以在模具早期设计阶段通过一步逆成形所展开的初始坯料的边界线中获得一条离散的修边轮廓线,并将这条修边轮廓线导入CAD系统中.最后将该方法应用到两个基本的曲面翻边过程中,并成功地预示出修边线.     

铝合金汽车覆盖件冲压成形回弹的仿真研究

简要介绍了用于冲压成形回弹的有限元基本理论,提出了复杂汽车覆盖件成形仿真的模式,并以汽车底座横梁外板为例,利用DYNAFORM软件,对其拉延、切边、冲孔和回弹的过程进行了仿真,通过仿真结果与实验结果的比较,证明了所得到的数值参数和仿真方法能获得比较可靠的仿真结果,对实际生产有一定的指导意义。     

QUANTITATIVE PREDICTION FOR SPRINGBACK OF UNLOADING AND TRIMMING IN SHEET METAL STAMPING FORMING

Based on the elastic-plastic large deformation finite element formulation as well as the shell element combined discrete Kirchhoff theoretical plate element (DKT) with membrane square element, deep-drawing bending springback of typical U-pattern is studied. At the same time the springback values of the drawing of patterns' unloading and trimming about the satellite aerial reflecting surface are predicted and also compared with those of the practical punch. Above two springbacks all obtain satisfactory results, which provide a kind of effective quantitative pre-prediction of springback for the practical engineers.     

A novel 3D optical method for measuring and evaluating springback in sheet metal forming process

A novel 3D optical method for measuring and evaluating the springback in sheet metal forming is presented and its principle, program and steps are studied. The optical method includes a measuring method and evaluation indexes. The point cloud, obtained using photogrammetry and surface scanning systems, is used as the workpiece shape after springback. The original mould is regarded as the CAD model before springback. The point cloud and CAD model are aligned in Geomagic Qualify. A cutting line for the point cloud or CAD model can be obtained at any point in any direction of their cross sections. The springback is calculated as the difference between any two corresponding key points on the two cutting lines. The evaluation index S consists of a 3D springback value w and its vectors along x, y and z directions. Feasibility of the optical method is verified by using a refrigerator door shell.     

A rapid and intelligent approach to design forming shape model for precise manufacturing of flanged part

Adjusting the part shape with complex flanges to compensate springback deformation is key to forming shape design for manufacturing rapidly and precisely. Classical forming shape design by displacement adjustment (DA) method using finite element (FE) simulation is usually time-consuming and not accurate enough for complex surface part in industrial application. In this paper, the forming shape is modeled by changing the relations of geometric features of part model with the new flange control surfaces directly. Control surface processing (CSP) method is presented including control surface trimming, cross section division, springback compensation, and extending to design forming shape model of doubly curved flange part with joggles rapidly. The algorithms of cross section curves division of control surfaces and subsequent subdivision of each curve with circular arc and line segments are proposed. A case-based reasoning (CBR) technique and gray relation analysis (GRA) are used to support the intelligent springback prediction of each bending segment of the cross section curve. The geometric data of control surface is expressed in XML format to realize the integration of the CAD-based tools of control surface division and compensation with the Web-based springback prediction system. The approach is demonstrated on an industrial aircraft wing rib part. The forming shape model could be designed rapidly by comparison with DA method. The part shape deviations of flange angle (?0.465° ~ 0.528°) and surface position (?0.3 mm ~ 0.3 mm) were detected by comparing the desired geometry with the actual digital formed part shape, and the results indicate that the approach can achieve the industrial part manufacturing rapidly and precisely.     

TI蜗杆齿顶倒角建模及通用数控车削方法

在批量生产中,渐开面包络环面(Toroidal Involute,TI)蜗杆修缘和倒角加工自动化程度差且依赖人工。为此,提出一种TI蜗杆齿顶倒角特征建模与数控车削自动编程方法,在通用数控车床上即可实现TI蜗杆和齿顶倒角加工:首先将蜗杆齿面与毛坯外轮廓面进行求交,得到齿顶交线,并根据左右齿面齿顶交线的位置关系,设计出两端修缘车削轨迹;其次由修缘曲面对齿顶交线进行修正,通过齿顶交线离散点位置的空间几何关系获取相邻特征曲面的切矢量并旋转投影到车削XZ平面;再次根据投影切矢量建立齿顶倒角特征模型,进而计算出倒角轨迹和刀位数据;最后将刀位极坐标化,采用锥螺纹车削指令和极坐标刀位进行TI蜗杆的车削倒角数控编程。以TI蜗杆齿顶倒角计算及仿真切削实例验证了TI蜗杆齿顶倒角车削加工方法的可行性。     

差厚激光拼焊板的拉延切边回弹特性

采用数值模拟和试验的方法,对厚度组合为1.2 mm/0.8 mm的激光拼焊板进行拉延切边工艺分析,重点就压边力大小、摩擦因数、凹模圆角等参数对回弹的影响进行研究,测量各工艺参数下拼焊板拉延切边的凸凹模圆角处的回弹角、总的回弹角和侧壁曲率,还测量出拼焊板成形中的焊缝移动和应力分布情况和分析相互联系,并与拼焊板拉延弯曲回弹进行比较。分析认为,与拉延弯曲回弹相似,压边力、摩擦因数、凹模圆角等工艺参数对拼焊板拉延切边回弹有着明显的影响,而压边力是关键因素;拼焊板拉延切边回弹和拉弯回弹都与焊缝移动有密切的关系,控制焊缝移动将有利于回弹的降低;相比之下,拼焊板拉延切边回弹比拉弯回弹要小。     

基于Geomagic Qualify软件的冲压件回弹检测

快速准确获得回弹量是实现冲压件回弹控制的关键因素。针对冲压件的回弹检测,提出了基于Geomagic Qualify的检测方法。利用Geomagic Qualify的强大比较分析功能,对冲压件的点云数据和CAD模型进行3D比较、2D比较和边界比较,分别检测了冲压件的整体、重要截面以及边界的回弹情况,并将检测的结果以图文方式直观显示出来。该研究为冲压件的回弹检测提供了方便、快捷的方法。     

切边圆盘剪剪刃侧隙和重叠量的调整

介绍冷轧板带车间推拉式酸洗机组中一种常用圆盘剪的工作原理及判定剪切是否合格的标准;详细阐述圆盘剪剪刃侧隙、重叠量与带材剪切质量的关系;指出设计、加工和装配圆盘剪时的注意事项。