《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》是中國第一汽車股份有限公司於2012年3月16日申請的專利，該專利的公布號為CN102601194A，授權公布日為2012年7月25日，發明人是張健、閆巍、馮岩、王忠華、王立石。
《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》其特徵在於具體的步驟如下：首先獲得壓力機撓度分布圖，再確定模具型面變形量：在拉延或翻邊成形類衝壓模具的模面設計階段，對上（下）模型面採取與壓力機工作檯撓度變形同（反）向的映射變形補償，補償範圍為凸模輪廓向內側偏移0.1毫米的位置，補償量參照壓力機撓度分布圖。模具型面整體變形補償處理採取平面變形映射驅動，運用平面變形映射驅動模具型面整體變形，獲得補償後的模具型面。可大幅減少模具調試時的鉗工手工研修量。
2016年9月，《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法
- 申請人：中國第一汽車股份有限公司
- 申請日：2012年3月16日
- 申請號：2012100701515
- 公布號：CN102601194A
- 公布日：2012年7月25日
- 發明人：張健、閆巍、馮岩、王忠華、王立石
- 地址：吉林省長春市西新經濟技術開發區東風大街2259號
- Int.Cl.：B21D22/02(2006.01)I、B30B15/00(2006.01)I
- 代理機構：吉林長春新紀元專利代理有限責任公司
- 代理人：王薇
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2012年前，隨著汽車車型更新換代時間的縮短，對汽車衝壓模具的製造周期與製造質量也提出了更高的要求。但是在模具生產過程中，大多數數控加工完全到位的模具在壓力機上的表現不能讓人滿意，模具型面的動態配合精度較差，如附圖1，因此就無法避免的進行大量的手工研修調整，從而占用較長的生產周期。
發明內容
專利目的
《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》的目的是提供一種針對壓力機撓度變形的模具型面補償方法，其利用壓力機撓度分布圖進行的衝壓模具型面整體變形補償，是將壓力機工作時的變形情況反映到模具結構上，並進行相應的撓度變形補償；能提升衝壓模具在工作時合模間隙的均勻分布狀態、減少鉗工手工研修量、縮短生產周期，提高模具質量。
技術方案
《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》其特徵在於具體的步驟如下：
1）獲得壓力機撓度分布圖：不同的壓力機在不同的工作壓力下都有相應的撓度分布圖，如附圖2。壓力機撓度分布圖是採用結構設計軟體Catia的Generativestructuralanalysis模組進行靜態模擬分析獲得。①根據實際壓力機下工作檯尺寸在Catia軟體中繪製三維圖。②壓力機工作檯邊界條件設定：工作檯材料為鑄鐵，工作檯下底面固定不動，施加工作壓力的範圍為壓力機工作檯2/3升尺寸內；壓力值大小採用2000噸、1600噸、1200噸、1000噸、800噸、600噸。③獲得撓度分布圖：根據以上不同的工作壓力值採用結構設計軟體Catia分別計算獲得壓力機下工作檯的撓度分布圖，該撓度分布圖以3dxml檔案格式保存後，可根據實際模具工作時的工作壓力大小插入到衝壓工藝圖中，用於確定模具型面變形量。
2）確定模具型面變形量：將步驟1）獲得的撓度分布圖插入到衝壓工藝圖中，分別確定模具中心位置和模具凸模輪廓線位置的壓力機工作檯撓度值，將兩值相減獲得的差值即為模具型面的變形量。
3）驅動模具型面變形：在結構設計軟體Catia中將模具的凸模輪廓線向內側偏移0.1毫米，以此為變形邊界線，並將該邊界線投影到與衝壓方向垂直的平面上，同時在此平面上擬和出參考曲面，該參考曲面的邊界線內側為變形區域，外側固定不動；而後將壓力機工作檯面中心作為最大變形點，以步驟2）得到的變形量為參考值驅動上述曲面變形獲得目標面，最後以參考曲面為變形參考，目標曲面為變形目標，如圖3所示。驅動模具型面整體變形，獲得補償後的模具型面。
改善效果
《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》的積極效果是運用平面變形映射驅動模具型面整體變形，獲得補償後的模具型面，提高了衝壓模具型面部分在壓力機上工作時的動態配合精度，減少了鉗工手工研修量，縮短了模具製造周期。
附圖說明
圖1為模具底板隨壓力機工作檯撓度變形示意圖。
圖2為某壓力機工作壓力下的撓度變形分布圖。
圖3為撓度變形驅動曲面示意圖。
圖4為某2000噸壓力機下工作檯結構圖。
圖5為工作壓力施加範圍。
圖6為不同工作壓力下的工作檯撓度變形雲圖。
圖7為某車型發罩外板產品模型。
圖8為某車型發罩外板拉延衝壓工藝圖。
圖9為某車型發罩外板凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置。
圖10為某車型發罩外板裁剪後拉延型面。
圖11為某車型發罩外板補償後的模具型面。
圖12為某車型發罩外板變形前後型面位移偏差分析雲圖。
圖13為某車型梁產品模型。
圖14為某車型梁拉延衝壓工藝圖。
圖15為某車型梁凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置。
圖16為某車型梁裁剪後拉延型面。
圖17為某車型梁補償後的模具型面。
圖18為某車型梁變形前後型面位移偏差分析雲圖。
圖19為某車型地板產品模型。
圖20為某車型地板拉延衝壓工藝圖。
圖21為某車型地板凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置。
圖22為某車型地板裁剪後拉延型面。
圖23為某車型地板補償後的模具型面。
圖24為某車型地板變形前後型面位移偏差分析雲圖。
權利要求
1.《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》其特徵在於具體的步驟如下：
1）獲得壓力機撓度分布圖：壓力機撓度分布圖是採用結構設計軟體Catia的Generativestructuralanalysis模組進行靜態模擬分析獲得；
①根據實際壓力機下工作檯尺寸在Catia軟體中繪製三維圖；
②壓力機工作檯邊界條件設定：工作檯材料為鑄鐵，工作檯下底面固定不動，施加工作壓力的範圍為壓力機工作檯2/3升尺寸內，壓力值大小採用2000噸、1600噸、1200噸、1000噸、800噸、600噸；
③獲得撓度分布圖：根據以上不同的工作壓力值採用結構設計軟體Catia軟體分別計算獲得壓力機下工作檯的撓度分布圖，該撓度分布圖以3dxml檔案格式保存後，可根據實際模具工作時的工作壓力大小插入到衝壓工藝圖中，用於確定模具型面變形量；
2）確定模具型面變形量：將步驟1）獲得的撓度分布圖插入到衝壓工藝圖中，分別確定模具中心位置和模具凸模輪廓線位置的壓力機工作檯撓度值，將兩值相減獲得的差值即為模具型面的變形量；
3）驅動模具型面變形：在結構設計軟體Catia中將模具的凸模輪廓線向內側偏移0.1毫米，以此為變形邊界線，並將該邊界線投影到與衝壓方向垂直的平面上，同時在此平面上擬和出參考曲面，該參考曲面的邊界線內側為變形區域，外側固定不動；而後將壓力機工作檯面中心作為最大變形點，以步驟2）得到的變形量為參考值驅動上述曲面變形獲得目標面，最後以參考曲面為變形參考，目標曲面為變形目標，驅動模具型面整體變形，獲得補償後的模具型面。
實施方式
壓力機撓度分布圖採用結構設計軟體Catia的Generativestructuralanalysis模組進行靜態模擬分析獲得，其具體步驟如下：
1.根據實際壓力機下工作檯尺寸在結構設計軟體Catia中繪製三維圖，如圖4所示為某2000噸壓力機下工作檯結構圖。
2.壓力機工作檯邊界條件設定：工作檯材料為鑄鐵；工作檯下底面固定不動；施加工作壓力的範圍為壓力機工作檯2/3升尺寸內，如圖5剖面線所示；壓力值大小採用2000噸、1600噸、1200噸、1000噸、800噸、600噸分別進行計算。
3.獲得撓度分布圖：根據不同的工作壓力值分別計算獲得壓力機下工作檯的撓度分布圖，如圖6所示。該撓度分布圖以3dxml檔案格式保存後，可根據實際模具工作時的壓力大小插入到衝壓工藝圖中，用於確定模具型面變形量。
實施例1
某車型發罩外板產品模型如圖所示7，其對應的拉延衝壓工藝圖如圖8所示，使用壓力機為2000噸，工作壓力為800噸。具體操作步驟如下：
1.將2000噸壓力機在800噸工作壓力下對應的工作檯撓度分布圖裝配到圖8中，並根據模具的凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置，確定輪廓線位置的凹陷撓度為0.65毫米，模具中心凹陷撓度為0.99毫米，如圖9所示。兩值相減0.99-0.65=0.34即為該發罩拉延模具在該工況下的型面變形量。
2.凸模輪廓線向內側偏移0.1毫米，同時採用該偏移輪廓線裁剪拉延型面如圖10所示。
3.將偏移輪廓線投影到與衝壓方向垂直的xoy平面上，同時擬和出參考曲面。採用凸凹變形命令製作目標曲面，注意變形量為-0.34毫米，其命令如下：要變形的曲面：參考曲面，限制曲線：偏移輪廓線投影線，變形中心：壓力機中心，變形方向：衝壓方向，變形距離：-0.34毫米。另外，由於汽車外覆蓋件作為質量要求高的A級曲面，在變形補償製作上一定注意變形後的曲面光順性。因此，需要對目標曲面進行光順處理，以保證最終獲得的變形後型面曲率連續，滿足使用要求（註：對於內覆蓋件等表面質量要求不高的型面，可省略曲面光順步驟）。
4.以參考曲面為變形參考，目標曲面為變形目標，方向選擇衝壓方向，命令如下：
要變形的曲面：裁剪後拉延型面，參考曲面：參考曲面，目標曲面：目標曲面，包裹類型：帶有方向的，方向：衝壓方向，驅動模具型面整體變形，獲得補償後的模具型面如圖11所示。
5.將變形前的拉延型面與變形後型面進行偏差分析，獲得位移偏差分析雲圖，如圖12所示。
6.將加工數據的凹模型面替換為變形補償後的模具型面，凸模型面保持不動，達到模具在空載狀態下的中間緊壓、四周空開的不等間隙態勢。最終實現模具在壓力機上工作時動態合模間隙均勻分布的狀態。
實施例2
某車型梁產品模型如圖所示13，使用壓力機為800噸，工作壓力為500噸，對應的拉延衝壓工藝圖如圖14所示。
型面變形補償具體操作步驟如下：
1.將800噸壓力機在500噸工作壓力下對應的工作檯撓度分布圖裝配到圖14中，並根據模具的凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置，確定輪廓線位置的凹陷撓度為0.16毫米，模具中心凹陷撓度為0.26毫米，如圖15所示。兩值相減0.26-0.16=0.10即為該工況下的型面變形量。
2.凸模輪廓線向內側偏移0.1毫米，同時採用該偏移輪廓線裁剪拉延型面如圖16所示。
3.將偏移輪廓線投影到與衝壓方向垂直的xoy平面上，同時擬和出參考曲面。採用凸凹變形命令製作目標曲面，注意變形量為-0.10毫米，其命令如下：要變形的曲面：參考曲面，限制曲線：偏移輪廓線投影線，變形中心：壓力機中心，變形方向：衝壓方向，變形距離：-0.1毫米。
4.以參考曲面為變形參考，目標曲面為變形目標，方向選擇衝壓方向，命令如下：要變形的曲面：裁剪後拉延型面，參考曲面：參考曲面，目標曲面：目標曲面，包裹類型：帶有方向的，方向：衝壓方向。驅動模具型面整體變形，獲得補償後的模具型面如圖17所示。
5.將變形前的拉延型面與變形後型面進行偏差分析，獲得位移偏差分析雲圖，如圖18所示。
6.將加工數據的凹模型面替換為變形補償後的模具型面，凸模型面保持不動，完成模具型面變形補償過程。
實施例3
某車型地板產品模型如圖所示19，使用壓力機為1000噸，工作壓力為700噸，對應的拉延衝壓工藝圖如圖20所示。型面變形補償具體操作步驟如下：
1.將1000噸壓力機在700噸工作壓力下對應的工作檯撓度分布圖裝配到圖20中，並根據模具的凸模輪廓線在撓度分布圖上的位置，確定輪廓線位置的凹陷撓度為0.2毫米，模具中心凹陷撓度為0.52毫米，如圖21所示。兩值相減0.52-0.2=0.32即為該工況下的型面變形量。
2.凸模輪廓線向內側偏移0.1毫米，同時採用該偏移輪廓線裁剪拉延型面如圖22所示。
3.將偏移輪廓線投影到與衝壓方向垂直的xoy平面上，同時擬和出參考曲面。採用凸凹變形命令製作目標曲面，注意變形量為-0.32毫米，其命令如下：要變形的曲面：參考曲面，限制曲線：偏移輪廓線投影線，變形中心：壓力機中心，變形方向：衝壓方向，變形距離：-0.32毫米。
4.以參考曲面為變形參考，目標曲面為變形目標，方向選擇衝壓方向，命令如下：要變形的曲面：裁剪後拉延型面，參考曲面：參考曲面，目標曲面：目標曲面，包裹類型：帶有方向的，方向：衝壓方向。驅動模具型面整體變形，獲得補償後的模具型面如圖23所示。
5.將變形前的拉延型面與變形後型面進行偏差分析，獲得位移偏差分析雲圖，如圖24所示。
6.將加工數據的凹模型面替換為變形補償後的模具型面，凸模型面保持不動，模具型面變形補償結束。
榮譽表彰
2016年9月，《一種針對壓力機撓度變形的大型衝壓模具型面補償方法》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。
