基于回弹补偿的模具型面设计方法研究

模具型面的回弹补偿是冲压模具设计中的难题。首先阐述了模具型面回弹补偿理论,提出一种利用有限元数值模拟技术进行模具型面回弹补偿设计的方法;然后以某工业螺旋叶片为研究对象,结合实冲试验验证了回弹数值模拟预测的精度;最后通过对叶片初始模具型面的两次补偿,得到了满足叶片成形精度要求的模具CAE型面,并将叶片模具型面CAE模型转化为CAD模型,实现了基于回弹补偿的模具型面“CAD→CAE→CAD”双向集成设计。     

复合材料热压罐成形模具型面补偿设计方法研究

针对复合材料固化成形过程中的变形问题,本文提出一种通过对模具型面的温度补偿来达到对材料变形量补偿的方法。该方法的设计思想是构件要在成形后满足设计形状,首先其在高温状态下的理想形状就应该是构件从低温升至玻璃态温度膨胀后的形状;其次模具在固化周期内的热变形为弹性变形,即材料固化脱模后的模具型面恢复至原来形状。模具型面的设计基础是准确预测模具型面在固化点温度时的几何形状。补偿后的数值模拟结果表明,采用热补偿的模具型面设计方法设计的模具型面能够有效补偿复合材料制件成形过程中由于模具与复合材料之间热、力学性能不一致以及固化过程中材料自身热、力学性能变化而导致的制件固化变形问题。     

卡箍成形件回弹模拟及优化设计

针对卡箍模具冲压成形后,成形件因弹性变形消失而发生回弹的问题,利用ABAQUS对模具成形过程进行数值模拟,研究卡箍模具表面不同摩擦特性的分布对成形件回弹的影响。首先根据卡箍模具的特征结构对卡箍模具表面进行区域划分,并以卡箍成形件的回弹量为优化目标。采用单因素与均匀设计相结合的方法,确定当卡箍模具表面的最佳摩擦特性分布为:μ5=0. 12,μ6=0. 13,μ7=0. 14,μ9=0. 16,μ10=0. 18,μf=0. 11,其他区域摩擦系数为0. 12,此时卡箍成形件的回弹量最小。并在数值模拟的基础上进行试验验证,试验结果表明卡箍成形件的回弹得到了改善。     

航空涡轮叶片精铸模具型腔优化设计系统

针对航空涡轮叶片精铸模具型腔设计中存在的精度控制问题,开发了航空涡轮叶片精铸模具型面优化设计系统.基于主流的CAD/CAM软件和无损检测平台等,建立多信息融合的精铸模具型面优化设计平台.主要包括基于三维收缩率模型的模具型腔设计、基于收缩率模型的铸件位移场预测、基于位移场预测的模具型腔虚拟修模.在叶片多源测量数据及数值模拟的基础上建立叶片精铸位移场模型,结合反变形补偿设计基本原理,实现模具型面的优化设计.     

直齿轮冷精锻钢坯卸压孔直径对模具弹性变形的影响

针对直齿轮冷精锻成形过程中，模具因承受较大的成形载荷产生弹性变形，进而影响成形齿轮的成形精度等问题，基于径向分流法设计了不同卸压孔直径的钢坯，建立了坯料塑性成形与模具应力分析的有限元模型，研究了不同卸压孔直径对模具弹性变形的影响。根据模具型腔的弹性变形量，采用反补偿法修正了齿模齿廓曲线，并比较了修正前后锻件的变形量。结果表明：随着卸压孔直径的增大，模具弹性变形量先增大后减小，在卸压孔直径d₀=Φ20 mm时，模具的弹性变形量最小；模具不同高度的齿腔轮廓平面的弹性变形量变化形势一致，但增量幅度不同；上轮廓平面变形量最大且齿根到齿顶波动幅度大，峰值位于齿顶；齿模齿形修正后锻件的弹性变形量减小了28.6%。设计了3组不同d₀的坯料进行成形实验，实验结果与仿真结果基本吻合，通过减小模具弹性变形量可以提高锻齿的尺寸精度。     

提高汽车拉延模具与零件贴合率的型面补偿方法及应用北大核心CSCD

针对汽车覆盖件拉延模具开发中研配周期长的问题,提出一种基于零件厚度变化和凸、凹模变形的模具型面补偿方法,以提高拉延模具试模中模面和零件的贴合率。首先,采用冲压成形软件对拉延工艺进行数值模拟,得到成形载荷和成形后零件的厚度变化情况;然后,将拉延成形分析得到的最大载荷信息映射到划分网格的三维实体模型中对模具进行静力分析,得到模具的变形位移;最后,借助ThinkDesign软件的GSM模块,依次用模具变形位移和厚度变化位移对模具型面进行补偿。并以汽车前隔板拉延模具为研究对象,进行模具型面补偿和实验验证,结果表明该方法可有效地提高拉延模具首次试模的贴合率。     

基于数值模拟的汽车冲压模具轻量化研究

针对汽车覆盖件铸造基体的冲压模具,研究了汽车冲压模具轻量化优化方法。以汽车后地板为研究对象,借助数值模拟软件,对拉延成形工序进行数值模拟,得到模具成形过程所受载荷。将分析得到的凸模最大载荷映射到划分网格的模具型面上,建立静力分析有限元模型,得到原模具的最大变形位移为0. 0324 mm。采用汽车冲压模具轻量化优化方法,对后地板模具的凸模进行结构优化,得到优化后凸模的质量为2772 kg,优化后的模具最大变形位移为0. 0297 mm。与原模具相比,优化后模具质量降低20%,最大变形位移减小。数值模拟结果表明,本方法在保证模具刚度的前提下,可以有效地降低模具的质量。     

基于ATOS光学测量系统的模具型面数据备份

分析了模具型面数据在设计阶段与实物阶段的不同,指出了模具型面数据备份的必要性,介绍了模具型面数据备份的方法及流程,为量产阶段汽车冲压模具破损型面的快速修复提供技术支持。     

轿车引擎盖外板拉深模具型面的设计及优化

通过对某轿车车身覆盖件的引擎盖外板拉深模具型面的设计,介绍了复杂型面拉深件拉深模具型面的设计流程,研究了复杂型面拉深件拉深模具型面的造型设计方法和原则.利用板料成形分析有限元软件Dynaform对引擎盖外板的拉深成形过程进行仿真模拟,探讨了仿真过程中出现的质量缺陷(如破裂、起皱、变形不足等)的原因,并针对这些现象对拉深模具型面进行优化设计改进.并根据仿真模拟结果,制造加工了合格的拉深件模具.对于复杂型面拉深件的拉深模具的设计和制造具有一定的指导意义.     

复杂空间曲面薄板成形模面快速设计方法

为减少复杂空间曲面薄板成形模具研制周期,提高设计成功率,提出一种基于体变形法的复杂空间曲面薄板冲压模面的快速设计方法。首先采用有限元法模拟以理想产品曲面为模面的板料冲压成形过程,得到冲压板料节点的位移向量和内力。然后用前向回弹法迭代求解得到补偿模面,其中每个迭代步都涉及到点到面的重构过程,引进体变形算法加快模面重构速度和提高模面重构质量。最后通过混凝土搅拌车螺旋叶片实验验证本文算法的有效性。分析试验结果得到:使用体变形算法后三块叶片的平均计算时间减少26.1%,表明体变形算法加快了计算速度;回弹补偿后三块叶片的平均回弹偏差减少85.1%,表明本文算法回弹补偿效果明显。     

整体壁板时效成形模具回弹补偿的工艺研究

时效成形是解决整体高筋壁板成形、提高零件制造精度和使用寿命的有效工艺方法,但由于具有回弹量大,且模具型面难以确定和修正的特点,限制了其在国内工程化的应用。该文针对小曲率、小变形整体壁板的时效成形,通过时效成形基础试验,研究其回弹规律,并应用几何补偿算法,进行模具型面的回弹补偿计算。实验验证表明,零件外形曲面误差小于1mm,筋条处的误差小于0.5mm,证明该回弹规律及补偿算法具有有效性和准确性。     

冲压模具的结构变形分析及型面补偿技术

针对某款汽车发动机盖外板,采用钣金冲压仿真软件DYNAFORM对其冲压成形进行模拟仿真,获得模具与板料间的接触力信息;随后通过钣金冲压分析软件JSTAMP,将DYNAFORM中获得的壳体接触力映射到冲压模具实体结构网格上,对模具进行结构变形分析来获得模具型面的变形数据,再根据这些数据来制定和实施其型面补偿方案,得到更加合理的模具型面结构。在生产现场,对未实施型面补偿的模具和实施了型面补偿的模具的调试工作进行对比分析,统计各自的修模量及研合率调试时间。结果表明,使用该方法可达到提高模具研合率,减少修模工作量,实现缩短模具制造周期的目的。     

汽车覆盖件模具型面的CAD/CAE综合设计

介绍了模具型面在汽车覆盖件模具开发中的核心作用。阐述了利用UG／Die Engineering和CADCEUS／DieFace软件设计模具型面的一般方法，并分析了它们在设计模具型面时存在的问题，提出了相应对策。文章同时提出了在模具制造前就能发现并处理潜在问题的模具型面设计流程。     

汽车车门玻璃导轨件冲压成形回弹补偿研究

回弹是板料成形中不可避免的现象,有效减小回弹量是制造合格零件的保证。利用软件Dynaform对汽车车门玻璃导轨的成形过程和回弹进行了数值模拟,并对回弹产生的原因进行了合理的分析。对于零件中回弹量较大的位置,利用节点对称的方法对模具型面进行了针对性的补偿,并利用Dynaform对零件的成形质量进行了有效验证。回弹量由0.67 mm降到0.3 mm以下,降低了近60%,模拟结果表明此方法可以有效控制回弹。     

基于模具变形分析的防撞梁回弹预测精度研究

以某车型材料为DP780的防撞梁制件及其冲压模具为研究对象,利用有限元数值模拟与试验相结合的研究方法,探讨模具弹性变形对制件回弹预测精度的影响。结果表明:当制件成形时,压边圈与凹模接触压强在0.02～0.04GPa之间,凸模与凹模中心区域的接触压强在0～0.01GPa之间,通过不等间隙型面和理想等间隙型面预测的制件回弹量与实际试模结果相比,前者预测精度误差平均减少17%以上,有效提高了超高强度钢板制件的回弹预测精度。     

ECAP模具优化设计的有限元分析

以304奥氏体不锈钢作为挤压材料,利用有限元法对ECAP(等径角挤压)模具结构进行了优化分析,并就模具拐角圆弧的圆心位置参数X=0,5,10,20 mm时,对挤压后材料所获的等效应变量的大小及均匀性进行了模拟分析.结果发现,在拐角圆弧角度一定时,X=0时材料获得的等效应变值最大,变形均匀性最好.实际挤压实验结果表明,当X=0时,材料内部所受等效应变量的大小及均匀性与模拟结果一致.挤压后试样金相组织出现织构,沿某一方向晶粒明显被拉长,而在其垂直方向明显被挤压变细,在变形区内试样变形均匀.     

浅析覆盖件表面常见变形的过程

通过对汽车覆盖件生产中常见的表面变形缺陷及产生原因进行分析,提出了解决覆盖件表面变形的有效方法,同时重点介绍了模具型面强压技术在覆盖件模具中的应用实例。     

基于模具变形分析的防撞梁回弹预测精度研究

以某车型材料为DP780的防撞梁制件及其冲压模具为研究对象,利用有限元数值模拟与试验相结合的研究方法,探讨模具弹性变形对制件回弹预测精度的影响.结果表明:当制件成形时,压边圈与凹模接触压强在0.02～0.04GPa之间,凸模与凹模中心区域的接触压强在0～0.01 GPa之间,通过不等间隙型面和理想等间隙型面预测的制件回弹量与实际试模结果相比,前者预测精度误差平均减少17％以上,有效提高了超高强度钢板制件的回弹预测精度.     

模具安装误差对叶片辊轧精度的影响

为了精确分析模具安装误差对叶片辊轧精度的影响,建立了以自动接触为特征的叶片辊轧动力学模型。将模具作为刚体,叶片作为多段线性弹塑性体,研究了模具水平偏移的安装误差、水平偏转安装误差、竖直偏转安装误差所引起的叶片型面在厚度方向和宽度方向的变形大小。结果表明:不同的安装误差方式对叶片型面精度的影响趋势和程度是不同的,其中模具的水平偏移误差引起的型面误差最大,水平偏转误差引起的型面误差次之,竖直偏转误差引起的型面误差最小。该结果可以指导模具的安装调整过程,提高设备的工作效率。     

基于权值的压气机树脂叶片模具型腔反变形优化

针对航空压气机低速试验台上采用的压气机树脂叶片在注塑成形过程中精确控型难这一问题,开展了模具型腔优化方法的研究。利用Moldflow软件对压气机树脂叶片的注塑过程进行仿真,得到树脂叶片翘曲变形的位移量,再用引入权值的反变形方法对模具型腔进行优化并仿真验证。结果表明,采用基于权值的反变形方法对模具型腔进行优化,可显著提高压气机树脂叶片的注塑成形精度。