[发明专利]一种轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法

说明书

本发明公开了压型件技术领域的一种轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，旨在解决现有技术中压型件曲面翻边成形的预测过程复杂，预测结果易出错的技术问题，提取模具及压型件的成形面，设置压型件的设计厚度和板料参数；设置分析参数，进行网格划分；设定摩擦系数；分析模具成形过程；建立一个与压型件圆弧曲率相等的曲面，以几何反向变形方法将压型件的网格节点一一映射到该曲面上，得到以曲面为参考面的初始解；对初始解进行修正；计算每个压型件单元的预估厚度并进行修正。本发明预测过程简单，准确率高，能够准确地对压型件成形过程进行模拟，从而可以进行工艺参数的不断调试与研究，降低了大量生产成本和时间。

技术领域

本发明属于压型件技术领域，具体涉及一种轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法。

背景技术

随着国民经济的不断发展，高铁、动车等交通工具制造行业的竞争越来越激烈，压型结构件由于其刚度大、表面平整、自重轻、外形美观、制造简单、焊接变形小等优点，在生产过程中得到了快速的发展。在压型件曲面翻边成形工艺中，板料的材料和模具的几何形状、模具压力、模具间隙等参数都影响着压型件的成形性能，只有各种参数匹配适当时，才能生产出良好的零件。为了保证成形后的压型件符合设计要求，需要对成形后的压型件进行性能测试，然后根据测试结果不断调整模具压力、模具间隙、模具圆角等工艺参数，再对板料进行压延成形，重复进行以上操作直到成形后的压型件达标。因此在设计压型件成形工艺时，需要重复调整各种参数，经济成本和时间成本均居高不下。

为了有效地节约时间和经济成本，在压型件曲面翻边成形工艺的研究过程中，学者们采用有限元模拟方法进行仿真，比如PAM-STAMP、Abaqus、LS-DYNA等。而压型件曲面翻边成形的过程较为复杂、繁琐，因此，在软件中设置复杂，并且易出错，得到的结果不符合实际，往往会做一些无用功。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，以解决现有技术中压型件曲面翻边成形的预测过程复杂，预测结果易出错的技术问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种轨道车辆压型件曲面翻边成形的预测方法，包括以下步骤：

a、提取模具的成形面，并提取能反映压型件主体结构的某一个表面，设置压型件的设计厚度和板料参数；

b、设置分析参数，对提取的模具成形面以及提取的压型件表面进行网格划分，并采用等距偏置法将压型件表面网格偏置到中性层上；

c、设定板料与模具之间的摩擦系数；

d、分析模具成形过程；

e、建立一个与压型件圆弧曲率相等的曲面，选择该曲面为参考面，以几何反向变形方法将压型件的网格节点一一映射到该曲面上，得到以曲面为参考面的初始解；

f、通过有限元方法对初始解进行修正；

g、计算每个压型件单元的预估厚度并进行修正，得到修正后的厚度值。

所述步骤f包括以下步骤：

fa、根据初始解的毛坯网格，板料参数及预设的压边力，得到每个网格节点的塑形应变和应力，计算得到作用在节点上的内力和外力；

fb、根据每个网格节点的外力以及预设的摩擦系数得到每个节点的摩擦力；

fc、建立有限元平衡方程；

fd、以预设的收敛准则求解有限元平衡方程，对初始解进行修正，得到最终考虑成形过程和板料参数的毛坯网格。

所述收敛准则是：

当某一迭代步计算出所有初始解网格节点的残余力向量范数小于前一迭代步计算出的相应值时，判断相邻两次迭代步中的所有初始解网格节点的位移差之和是否小于预定值，如是则迭代结束，否则继续进行下一步迭代；