一種板料沖壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及板料沖壓工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是指一種板料沖壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在板料沖壓成形過(guò)程中，壓邊力是一個(gè)十分重要的工藝參數(shù)，主要用來(lái)產(chǎn)生摩擦 力，以增加板料的拉應(yīng)力，控制板料的流動(dòng)。壓邊力的大小影響板料產(chǎn)生塑性變形的程度及 破裂、起皺等問(wèn)題，對(duì)壓邊力的控制直接關(guān)系到拉深成形的成敗與沖壓件的質(zhì)量。
[0003] 變壓邊力技術(shù)是通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓或液壓裝置來(lái)提供隨行程或時(shí)間變化的壓邊力的 一項(xiàng)技術(shù)，可以有效的控制板料的塑性流動(dòng)。但是目前準(zhǔn)確的確定最優(yōu)壓邊力變化曲線(xiàn)仍 然比較困難。已有的獲得變壓邊力的方法有試驗(yàn)法和有限元數(shù)值模擬方法。試驗(yàn)法對(duì)多個(gè) 預(yù)測(cè)模型進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，通過(guò)大量數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪圖以得到該種材料失穩(wěn)區(qū)域的圖形，并且結(jié) 合沖壓件實(shí)際尺寸確定最優(yōu)的壓邊力變化曲線(xiàn)。這種方法需要進(jìn)行一系列不同壓邊下的 沖壓實(shí)驗(yàn)，效率和精度都比較低。有限元數(shù)值模擬方法是將優(yōu)化算法和有限元軟件結(jié)合起 來(lái)，運(yùn)用最優(yōu)理論確定壓邊力的變化趨勢(shì)，用有限元數(shù)值仿真來(lái)評(píng)價(jià)成形質(zhì)量和壓邊力的 關(guān)系，這種獲取變壓邊力的方法是對(duì)整個(gè)沖壓成形過(guò)程的時(shí)間或行程進(jìn)行的，沒(méi)有針對(duì)性。 目前這些獲取變壓邊力的方法花費(fèi)時(shí)間太長(zhǎng)，效率太低，優(yōu)化方式單一，而且得到的壓邊力 變化曲線(xiàn)在提高板料成形精度上也有待進(jìn)一步提高，優(yōu)化效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種針對(duì)板料沖壓成形過(guò)程中發(fā)生敏感變化的 區(qū)域及對(duì)應(yīng)的時(shí)刻進(jìn)行變壓邊力優(yōu)化的板料沖壓方法。
[0005] 基于上述目的本發(fā)明提供的板料沖壓方法，包括以下步驟：
[0006] (1)根據(jù)沖壓模具及板料的三維模型，采用有限元分析方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，經(jīng)數(shù)值 仿真確定板料的壓邊力安全變化范圍；
[0007] (2)將步驟（1)數(shù)值仿真得到的沖壓成形所需總時(shí)間等分為多份，得到等分時(shí)間 點(diǎn)，運(yùn)用拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲得k組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包括各等分時(shí)間點(diǎn)和對(duì)應(yīng)各等分時(shí)間點(diǎn) 的壓邊力值，根據(jù)所述k組數(shù)據(jù)獲得k組壓邊力變化曲線(xiàn)；
[0008] (3)將步驟⑵得到的k組壓邊力變化曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)數(shù)值仿真獲得k組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到 成形過(guò)程中板料的k組敏感時(shí)間點(diǎn)，利用所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)確定最終敏感時(shí)間點(diǎn)；
[0009] 所述敏感時(shí)間點(diǎn)包括所述板料發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn)和發(fā)生破裂趨勢(shì)的時(shí)間點(diǎn)； [0010] 所述發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn)是在成形極限圖中，應(yīng)變由起皺趨勢(shì)區(qū)域變?yōu)槠鸢檯^(qū)域的 時(shí)間點(diǎn)，所述發(fā)生破裂趨勢(shì)的時(shí)間點(diǎn)是在成形極限圖中，應(yīng)變由安全區(qū)域變?yōu)榻咏屏褏^(qū) 域的時(shí)間點(diǎn)；
[0011] 所述最終敏感時(shí)間點(diǎn)包括起皺敏感時(shí)間點(diǎn)和破裂趨勢(shì)敏感時(shí)間點(diǎn)；
[0012] (4)以確定的差量值在所述最終敏感時(shí)間點(diǎn)的單側(cè)或雙側(cè)增加時(shí)間點(diǎn)，作為對(duì)應(yīng) 于所述等分時(shí)間點(diǎn)的新的樣本點(diǎn)；
[0013] (5)利用步驟（4)獲得的新的樣本點(diǎn)，采用螢火蟲(chóng)算法及高斯過(guò)程模型進(jìn)行優(yōu)化， 得到最優(yōu)壓邊力變化曲線(xiàn)；
[0014] (6)根據(jù)所述最優(yōu)壓邊力變化曲線(xiàn)完成板料沖壓過(guò)程。
[0015] 優(yōu)選地，所述等分時(shí)間點(diǎn)為1-10個(gè)，所述k的取值范圍為15-50個(gè)。
[0016] 優(yōu)選地，取所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)中的板料發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn)的平均值作為所述最 終敏感時(shí)間點(diǎn)中的起皺敏感時(shí)間點(diǎn)，或者取所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)中板料發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn) 出現(xiàn)次數(shù)最多的值作為最終敏感時(shí)間點(diǎn)中的起皺敏感時(shí)間點(diǎn)；
[0017] 取所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)中的板料發(fā)生破裂趨勢(shì)的時(shí)間點(diǎn)的平均值作為所述最終 敏感時(shí)間點(diǎn)中的破裂趨勢(shì)敏感時(shí)間點(diǎn)，或者取所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)中的板料發(fā)生破裂趨勢(shì) 的時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)次數(shù)最多的值作為最終敏感時(shí)間點(diǎn)中的破裂趨勢(shì)敏感時(shí)間點(diǎn)。
[0018] 優(yōu)選地，在每個(gè)所述敏感時(shí)間點(diǎn)的單側(cè)或雙側(cè)增加時(shí)間點(diǎn)個(gè)數(shù)為1-3個(gè)。
[0019] 從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的板料沖壓方法，與傳統(tǒng)的基于整個(gè)沖壓過(guò)程 的時(shí)間或者行程為優(yōu)化變量的方法相比，選出在板料沖壓過(guò)程中容易起皺和破裂的敏感區(qū) 域和時(shí)間，并在敏感時(shí)間進(jìn)行變壓邊力優(yōu)化，更具有針對(duì)性，能夠更加直接和有效地優(yōu)化板 料在成形過(guò)程中的起皺和破裂現(xiàn)象。
[0020] 該方法的優(yōu)化精度還可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可以通過(guò)調(diào)整在敏感時(shí)間點(diǎn)兩側(cè)增 加的樣本點(diǎn)的個(gè)數(shù)來(lái)改變優(yōu)化精度，其中，構(gòu)成壓邊力變化曲線(xiàn)的樣本點(diǎn)越多，優(yōu)化精度越 尚。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1板料的壓邊力安全變化范圍示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1步驟（2)第一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的壓邊力變化曲線(xiàn)示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1優(yōu)化方法流程圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1優(yōu)化后最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的壓邊力變化曲線(xiàn)示意圖；
[0025] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例2優(yōu)化后最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的壓邊力變化曲線(xiàn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027] 為了克服現(xiàn)有的變壓邊力優(yōu)化方法優(yōu)化效果的不足和優(yōu)化方式單一的問(wèn)題，本發(fā) 明提出了板料沖壓方法來(lái)獲得壓邊力隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。該方法通過(guò)三維建模將沖壓模具 及板料導(dǎo)入到DYNAF0RM軟件中，采用有限元分析方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，經(jīng)數(shù)值仿真確定壓邊 力的合理變化范圍；將沖壓成形所需總時(shí)間分為若干份，運(yùn)用拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲得多組時(shí) 間點(diǎn)及對(duì)應(yīng)各時(shí)間點(diǎn)的壓邊力值，以獲取多組壓邊力變化曲線(xiàn)；通過(guò)數(shù)值仿真獲得多組實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析仿真結(jié)果以得到成形過(guò)程中板料中發(fā)生敏感變化的區(qū)域及對(duì)應(yīng)的成形時(shí)刻； 在敏感時(shí)間區(qū)域增加樣本點(diǎn)，重新進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以?xún)?yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果；建立優(yōu)化系統(tǒng)，在上述 獲得的壓邊力范圍中搜尋出最優(yōu)的壓邊力變化曲線(xiàn)。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 本實(shí)施例將該方法用于優(yōu)化盒形件的沖壓成型優(yōu)化中，其中板料的材料為DP600， 高強(qiáng)度鋼。板料的尺寸如表1所示：
[0030] 表1板料尺寸 [00311
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種板料沖壓方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 根據(jù)沖壓模具及板料的三維模型，采用有限元分析方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，經(jīng)數(shù)值仿真 確定板料的壓邊力安全變化范圍； (2) 將步驟（1)數(shù)值仿真得到的沖壓成形所需總時(shí)間等分為多份，得到等分時(shí)間點(diǎn)，運(yùn) 用拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲得k組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包括各等分時(shí)間點(diǎn)和對(duì)應(yīng)各等分時(shí)間點(diǎn)的壓 邊力值，根據(jù)所述k組數(shù)據(jù)獲得k組壓邊力變化曲線(xiàn)； (3) 將步驟（2)得到的k組壓邊力變化曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)數(shù)值仿真獲得k組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到成形 過(guò)程中板料的k組敏感時(shí)間點(diǎn)，利用所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)確定最終敏感時(shí)間點(diǎn)； 所述敏感時(shí)間點(diǎn)包括所述板料發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn)和發(fā)生破裂趨勢(shì)的時(shí)間點(diǎn)； 所述發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn)是在成形極限圖中，應(yīng)變由起皺趨勢(shì)區(qū)域變?yōu)槠鸢檯^(qū)域的時(shí)間 點(diǎn)，所述發(fā)生破裂趨勢(shì)的時(shí)間點(diǎn)是在成形極限圖中，應(yīng)變由安全區(qū)域變?yōu)榻咏屏褏^(qū)域的 時(shí)間點(diǎn)； 所述最終敏感時(shí)間點(diǎn)包括起皺敏感時(shí)間點(diǎn)和破裂趨勢(shì)敏感時(shí)間點(diǎn)； (4) 以確定的差量值在所述最終敏感時(shí)間點(diǎn)的單側(cè)或雙側(cè)增加時(shí)間點(diǎn)，作為對(duì)應(yīng)于所 述等分時(shí)間點(diǎn)的新的樣本點(diǎn)； (5) 利用步驟（4)獲得的新的樣本點(diǎn)，采用螢火蟲(chóng)算法及高斯過(guò)程模型進(jìn)行優(yōu)化，得到 最優(yōu)壓邊力變化曲線(xiàn)； (6) 根據(jù)所述最優(yōu)壓邊力變化曲線(xiàn)完成板料沖壓過(guò)程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料沖壓方法，其特征在于，所述等分時(shí)間點(diǎn)為1-10個(gè)，所述 k的取值范圍為15-50個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料沖壓方法，其特征在于，取所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)中的板 料發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn)的平均值作為所述最終敏感時(shí)間點(diǎn)中的起皺敏感時(shí)間點(diǎn)，或者取所述 k組敏感時(shí)間點(diǎn)中板料發(fā)生起皺的時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)次數(shù)最多的值作為最終敏感時(shí)間點(diǎn)中的起皺 敏感時(shí)間點(diǎn)； 取所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)中的板料發(fā)生破裂趨勢(shì)的時(shí)間點(diǎn)的平均值作為所述最終敏感 時(shí)間點(diǎn)中的破裂趨勢(shì)敏感時(shí)間點(diǎn)，或者取所述k組敏感時(shí)間點(diǎn)中的板料發(fā)生破裂趨勢(shì)的時(shí) 間點(diǎn)出現(xiàn)次數(shù)最多的值作為最終敏感時(shí)間點(diǎn)中的破裂趨勢(shì)敏感時(shí)間點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板料沖壓方法，其特征在于，在每個(gè)所述敏感時(shí)間點(diǎn)的單側(cè) 或雙側(cè)增加時(shí)間點(diǎn)個(gè)數(shù)為1-3個(gè)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及板料沖壓工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是指一種板料沖壓方法，能夠針對(duì)板料沖壓成形過(guò)程中發(fā)生敏感變化的區(qū)域及對(duì)應(yīng)的時(shí)刻進(jìn)行變壓邊力優(yōu)化。該方法根據(jù)沖壓模具及板料的三維模型，采用有限元分析方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，經(jīng)數(shù)值仿真確定板料的壓邊力安全變化范圍，將沖壓成形所需總時(shí)間等分為多份，運(yùn)用拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲得k組包括各等分時(shí)間點(diǎn)和對(duì)應(yīng)各等分時(shí)間點(diǎn)的壓邊力值的數(shù)據(jù)，獲得k組壓邊力變化曲線(xiàn)，經(jīng)過(guò)數(shù)值仿真獲得k組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到板料的k組敏感時(shí)間點(diǎn)，從而確定最終敏感時(shí)間點(diǎn)，在最終敏感時(shí)間點(diǎn)處增加時(shí)間點(diǎn)，作為新的樣本點(diǎn)，利用新的樣本點(diǎn)采用螢火蟲(chóng)算法及高斯過(guò)程模型進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)壓邊力變化曲線(xiàn)，從而完成板料沖壓過(guò)程。
【IPC分類(lèi)】B21D22-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104785601
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193879
【發(fā)明人】王琥, 陳磊, 王曉新, 李光耀
【申請(qǐng)人】湖南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日