[发明专利]一种基于复杂U型件全开放式拉延模具型面的混合式拉延筋结构确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及拉延成型技术领域，更具体地说，涉及一种基于复杂U型件全开放式拉延模具型面的混合式拉延筋结构确定方法。

背景技术

拉延是汽车覆盖件冲压成形的重要方式，起皱和拉裂是拉延过程中常见的缺陷。在复杂U型件全开放式拉延模具领域中，比如一些汽车车身U型件全开放模具，其成型深度和截面宽度变化大，多数由复杂的空中自由曲面构成，其拉延成形过程中板料各部分区域变形及进料阻力是不均匀的，造成产品容易出现起皱、拉裂、扭曲回弹等质量缺陷，特别是运用高强度钢材料后，成型缺陷更加严重。

为了消除上述成型缺陷，需要在模具上相应位置设置拉延筋，通过拉延筋人为地调节材料的流动，使不同断面流入量差异变小以避免起皱。而产品成型前模具是否需要设置拉延筋、拉延筋的设置数量、拉延筋的具体结构等都是事先需要考虑的因素。

现有的拉延筋设置方法多通过将产品模型输入电脑中并设置相关参数，利用电脑模拟落料模拉延成型，成型后可以直观地看出产品是否起皱，起皱的部位；如果产品有起皱，设计人员通过经验在相应位置设置拉延筋以控制材料流动。拉延筋设置后再次利用电脑模拟落料模拉延成型，如果还有起皱，则调整拉延筋位置或数量，直到不起皱为止。现有方法虽然能够比较准确的确定拉延筋的位置和数量，但由于在拉延成形过程中计算机需对整个零件的塑性变形进行模拟，计算量很大，花费时间较长，对于某些变截面零件起皱趋势预测不及时。

关于拉延筋的优化设计，唐炳涛于2008年10月在《塑性工程学报》发表了“一种快速有效地板料成形拉延筋优化设计方法”，该方法采用将变形前后各个单元相对厚度变化之和作为目标函数，来衡量成形零件的变形均匀性，以单位长度拉延筋阻力为优化设计变量，采用灵敏度分析的方法，对拉延筋阻力的布置优化进行研究。然而该方法计算公式复杂，求解灵敏度较差，仍非常耗时。

此外，中国专利申请号200910103254.5，申请日为2009年2月24日，发明创造名称为：零件拉延成型中拉延筋设置判断方法；以及中国专利申请号201310334455.2，申请日为2013年8月2日，发明创造名称为：一种梯度拉延筋拟合变压边力实际效果的方法，上述申请案均公开了拉延筋的优化设计方案，但设计复杂U型件全开放式拉延模具的拉延筋结构时，鉴于复杂U型件结构的特殊性，必须考虑到复杂U型件成形过程中板料各部分区域变形所需的拉延阻力，因此，上述申请案并不适用于复杂U型件拉延模具的拉延筋结构设计。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决现有拉延筋设计方法不能有效控制复杂U型件各部分材料变形的不均匀性，导致复杂U型件成型过程中出现起皱、拉裂、扭曲回弹等质量缺陷的问题，提供了一种基于复杂U型件全开放式拉延模具型面的混合式拉延筋结构确定方法；本发明利用检测出的最优化的拉延阻力分布设置对应的拉延筋，特别适用于金属薄板拉延成型的全开放式拉延模具的拉延筋结构设计。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于复杂U型件全开放式拉延模具型面的混合式拉延筋结构确定方法，其步骤为：

步骤一、确定拉延筋中心线偏移拉延模具开模线距离，设置拉延筋中心线；

步骤二、根据复杂U型件成型过程中各部分结构分布规律对拉延筋中心线进行分段；

步骤三、获取步骤二所得各拉延筋段的最优拉延阻力；

步骤四、根据步骤三所得拉延阻力分布情况，反求各拉延筋段对应拉延筋结构。

更进一步地，步骤一中拉延筋中心线偏移拉延模具开模线的距离为20～30mm。

更进一步地，步骤二中对拉延筋中心线进行分段的具体过程为：

(1)模拟拉延模具不设拉延筋情况下，压边力初始值为2000KN时，板料是否出现拉裂情况；若板料不出现拉裂现象，则以10KN为梯度递增压边力值，直至板料出现拉裂情况，将该板料出现拉裂情况对应的压边力值设置为最大压边力值；

(2)设置最小压边力值为0，采用二分法在最小压边力值和最大压边力值区间内进行10～20次模拟成型试验，确定不出现拉裂情况时的最优压边力；

(3)在最优压边力条件下，依次模拟拉延模具设凹筋圆角半径为2mm、3mm、4mm、5mm的半圆形拉延筋时的板料成型情况；以及拉延模具设凹筋圆角半径为2mm、3mm、4mm、5mm的矩形拉延筋时的板料成型情况；