基于逆向工程技術(shù)的汽車覆蓋件回彈問題研究.pdf

1、在薄板沖壓成形的過程中，拉裂、起皺和回彈是三種最基本的缺陷，其中對于回彈，特別是汽車外覆蓋件這樣的淺拉延件的回彈目前并沒有特別好的辦法加以控制。回彈不但使沖壓件型面產(chǎn)生變形，同時(shí)也使沖壓件最終形成的邊線產(chǎn)生變形。通過改善沖壓工藝雖然可以在一定程度上減小回彈，但無法從根本上消除回彈。模具補(bǔ)償雖然從理論上來講可以從根本上解決回彈問題，但如何獲得正確的補(bǔ)償型面是這一技術(shù)應(yīng)用的瓶頸，目前廣泛采用的方法是用CAE技術(shù)通過迭代計(jì)算獲得模具最終的補(bǔ)償

2、型面，但由于仿真技術(shù)還無法準(zhǔn)確計(jì)算沖壓件的回彈，因此通過這種方式獲得的模具補(bǔ)償型面很難保證其準(zhǔn)確性，沖壓出來的實(shí)際沖壓件與其設(shè)計(jì)模型往往有著較大的差異。鑒于此，本文提出了基于逆向工程技術(shù)來研究回彈問題的新思路，基于這個(gè)思路，本文在論文中所做的主要工作如下： 1．三維復(fù)雜沖壓件的回彈評測本文提出通過逆向工程技術(shù)建立實(shí)際沖壓件的數(shù)字模型，將該數(shù)字模型和原始CAD模型進(jìn)行比較從而實(shí)現(xiàn)三維沖壓件回彈的精確評測。具體方法是：先通過逆向工程

3、技術(shù)重構(gòu)出實(shí)際沖壓件的型面，然后將其導(dǎo)入到CAD軟件中和CAD模型并存，并通過手動調(diào)節(jié)使二者位置基本對齊，然后將調(diào)整好的模型導(dǎo)入到CAE軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。通過強(qiáng)制變形仿真方法獲得CAD型面和實(shí)際重構(gòu)型面之間的單元和節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系，計(jì)算出模型的幾何中心并根據(jù)沖壓方向在模型上找到對應(yīng)的單元及節(jié)點(diǎn)編號。然后通過坐標(biāo)變換將模型初始對準(zhǔn)，并用遺傳算法對旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的法向偏差即為該三維沖壓件的回彈。為了更好地表示回彈分布情況，將

4、最后的計(jì)算結(jié)果用云圖在模型上顯示出來。該方法一方面可以為模具的修整提供正確的指導(dǎo)，另一方面可以用來計(jì)算回彈仿真誤差。 2．回彈仿真誤差補(bǔ)償模型的建立及模具的二次補(bǔ)償模具設(shè)計(jì)補(bǔ)償可以從根本上解決回彈，但由于回彈仿真計(jì)算還存在著較大的誤差，因此很難獲得準(zhǔn)確的補(bǔ)償型面。本文提出先建立回彈仿真誤差補(bǔ)償模型，然后以該誤差補(bǔ)償模型為基礎(chǔ)進(jìn)行模具二次補(bǔ)償?shù)姆椒▉斫鉀Q這個(gè)問題。具體方法是：先通過逆向工程技術(shù)重構(gòu)出實(shí)際沖壓件的型面，然后將其和回彈

5、仿真結(jié)果進(jìn)行比較，比較方法采用三維復(fù)雜沖壓件的回彈評測方法。由于這個(gè)比較是在實(shí)際沖壓件和回彈仿真結(jié)果之間進(jìn)行的，因此計(jì)算出來的各節(jié)點(diǎn)的法向偏差即可定為回彈仿真的誤差。由于回彈并沒有改變型面的復(fù)雜程度，因此本文將回彈引起的型面變化稱為小變形，并提出了在小變形情況下回彈仿真誤差基本保持不變的假設(shè)。通過在CAD模型對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行等值反向法向偏移建立回彈仿真誤差補(bǔ)償模型，然后以該模型為基礎(chǔ)通過CAE迭代計(jì)算對模具進(jìn)行二次修正補(bǔ)償，獲得新的模具

6、型面。文中試驗(yàn)表明由于二次修正補(bǔ)償過程考慮了回彈仿真誤差，因此可以大幅度地提高零件的成形精度。 3．基于有限元網(wǎng)格映射法計(jì)算修邊線修邊線的確定是修邊工藝制定過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對于翻邊類零件其修邊線往往難以確定，傳統(tǒng)的圖解法和數(shù)學(xué)解析法都存在著各自的缺陷。本文通過有限元仿真模擬沖壓件的翻邊過程，并將設(shè)計(jì)翻邊輪廓線離散后投影到對應(yīng)的單元上，利用仿真計(jì)算所建立的翻邊前后單元和節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系，計(jì)算出各離散點(diǎn)在翻邊前的坐標(biāo)，根據(jù)這些離

7、散點(diǎn)新的坐標(biāo)值重構(gòu)出修邊線。由于有限元仿真在計(jì)算成形時(shí)具有很高的精度，因此該方法可以保證修邊線計(jì)算的精度。 4．基于逆向工程技術(shù)預(yù)測回彈后的實(shí)際修邊線對于某些沖壓件修邊為最后一道工序，此時(shí)設(shè)計(jì)修邊線一般為沖壓件的輪廓線。在成形回彈和修邊回彈的影響下修邊線會出現(xiàn)變形，所以希望能在修邊模加工前就能預(yù)測出修邊線在回彈的影響下有多大的變形，這樣就可以在加工修邊模時(shí)對修邊刀塊預(yù)先進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整達(dá)到對修邊線的控制。本文提出通過逆向工程技術(shù)重

8、構(gòu)出實(shí)際沖壓件的型面并以此型面為修邊后實(shí)際沖壓件的型面，然后采用強(qiáng)制變形仿真的方法建立設(shè)計(jì)模型和實(shí)際沖壓件重構(gòu)模型的網(wǎng)格和節(jié)點(diǎn)映射關(guān)系。將設(shè)計(jì)修邊線按一定精度離散成點(diǎn)，然后根據(jù)修邊方向計(jì)算出各點(diǎn)在網(wǎng)格上形成的投影點(diǎn)和投影線交點(diǎn)，根據(jù)之前計(jì)算出來的網(wǎng)格和節(jié)點(diǎn)映射關(guān)系就可以計(jì)算出投影點(diǎn)和投影線交點(diǎn)在變形后的新坐標(biāo)，將其擬合成曲線就可以得到變形后修邊線的形狀。 5．沖壓件邊線變形的評價(jià)沖壓件的邊線變形的評價(jià)在焊裝工藝中有著重要意義，本