[发明专利]一种变曲率汽车门框上条拉弯加载轨迹设计方法

说明书

本发明公开了一种变曲率汽车门框上条拉弯加载轨迹设计方法，包括步骤：1）、建立坐标系，确定夹钳加载参考点坐标；2）、由模具特征线转化得到用于轨迹计算的特征线；3）、将特征线离散成n段线段单元，并得到各离散点坐标；4）、建立与模具弯曲曲率和特征线每段线段长度相关的拉伸量计算公式，得到每个弯曲增量步的型材拉伸量；5）、由每个弯曲增量步中型材与模具型面相切计算得出夹钳加载参考点每个弯曲增量步的坐标；6）、将夹钳加载参考点运动轨迹转化为运动的时间幅值曲线，导入有限元软件进行型材拉弯成形数值模拟。本发明可以避免型材截面材料拉伸的不均匀，保证最外层和最内层材料变形的一致性，为拉弯加载轨迹设计提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及一种变曲率汽车门框上条拉弯加载轨迹的设计方法，特别涉及一种基于拉伸量控制的汽车门框上条拉弯成形方法。属于汽车制造工程/材料加工工程领域。

背景技术

拉弯是型材弯曲成形最为常见的工艺方法之一，其制品精度高、回弹小、表面质量好，广泛应用于汽车、高速列车、航空飞行器等的弯曲件加工成形。汽车门框上条拉弯件外形轮廓复杂，特征型线相对弯曲半径大、为变曲率三维空间曲线。拉弯工艺方法对拉弯成形精度有重要影响，拉弯过程夹钳加载轨迹决定着拉弯件的成形质量。设计合理的夹钳加载轨迹有助于提高拉弯件尺寸精度，减小拉弯件的截面畸变，改善拉弯件表面成形质量。

型材拉弯拉伸量的均匀分配能够减小起皱，提高产品成形质量。对于变曲率的拉弯件，较大的弯曲曲率半径处应分配较大的拉伸量才能不发生起皱，因此，该设计方法将拉伸量按照弯曲曲率及弧段长度均匀分配，设计了与弯曲曲率和弯曲弧段长度相关的夹钳加载轨迹方法。通过对型材拉弯过程的有限元数值模拟，可在产品的设计阶段研究各种设计参数对成形质量的影响，能够有效地缩短产品的研发周期，提高产品质量，降低生产成本。本发明主要针对大相对弯曲半径、变曲率的三维门框上条拉弯件来完成基于拉伸量控制的门框上条拉弯成形方法概述。

目前未见有针对汽车门框上条，考虑弯曲曲率分配拉伸量的型材拉弯加载轨迹设计方法。

发明内容

本发明涉及一种基于拉伸量控制的门框上条拉弯成形方法，目的在于减小成形缺陷，提高产品成形质量，提供了一种考虑模具特征线弯曲曲率的型材拉弯成形加载轨迹设计方法。本发明选择了合理的夹钳加载参考点位置，将拉伸量按照特征线弯曲曲率和弧段长度的比例关系均匀分配到每一个弯曲增量步，设计了合理的夹钳加载轨迹，改善了拉弯件的成形质量。

本发明通过如下技术方案实现：

一种变曲率汽车门框上条拉弯加载轨迹设计方法，包括步骤：

1)、建立坐标系，确定夹钳加载参考点坐标；

2)、由模具特征线转化得到用于轨迹计算的特征线；

3)、将特征线离散成n段线段单元，并得到各离散点坐标；

4)、确定每个位移增量步中型材的总拉伸量的分配量，建立与模具弯曲曲率和特征线每段线段长度相关的拉伸量计算公式，得到每个弯曲增量步的型材拉伸量；

5)、由每个弯曲增量步中型材与模具型面相切计算得出夹钳加载参考点每个弯曲增量步的坐标；

6)、将夹钳加载参考点运动轨迹转化为运动的时间幅值曲线，导入有限元软件进行型材拉弯成形数值模拟。

进一步地，所述步骤1)具体包括：将模具型面及型材离散成网格单元，用(x(i)，y(i)，z(i))(i＝1,2，…，k)表示型材固定端面的k个离散点坐标，夹钳加载参考点坐标为(g-L₀，Y₀，Z₀)，

其中,L₀为型材初始长度,g为夹钳夹持长度，