[发明专利]一种伺服热冲压工艺设计方法

说明书

本发明涉及一种伺服热冲压工艺设计方法，其包括使用热模拟试验机对试样进行热拉伸试验得到时间‑力数据和时间‑位移数据；构建该试样热加工图；分析该试样热加工图，确定在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间；结合该试样的结构特征复杂度，确定最佳或最安全应变速率区间，求得最佳或最安全成形速度区间；确定伺服热冲压工艺曲线关键点；通过Matlab程序计算出建立伺服热冲压曲线所需的三组参数，最终输出伺服热冲压工艺曲线。所述伺服热冲压工艺设计方法可提升设备寿命，可满足不同材料热冲压工艺需求；考虑材料特性确定的最佳或最安全成形速度应用到伺服热冲压工艺中，保证零件成形质量与无组织缺陷的同时提高生产效率。

技术领域

本发明涉及伺服热冲压技术领域，尤其涉及一种伺服热冲压工艺设计方法。

背景技术

板料冷冲压变形抗力大、塑形差，易发生破裂、起皱和回弹。在高温下，板料塑形与延展性会大大提高，可获得形状复杂的成型性优良的零件，热冲压成形技术应运而生。伺服压力机可实现滑块的柔性控制，速度连续可调，从而改善零件成形性与精度，提高生产率，诸如此类优点使得伺服热冲压技术快速发展起来。伺服特性在热冲压过程中体现在成形速度对塑形变形和组织演变的影响，具体来说，冲压速度直接决定板料变形速率，而形变会对组织演变产生重要影响，从而影响零件成形性与组织力学性能。此外，变形时间对高温板料散热及其与模具之间的摩擦也有着不可忽略的影响，从而进一步影响成形组织与性能。

伺服热冲压工艺是一项新型的成形技术，目前在伺服曲线设计时大多基于高次多项式函数，通过对其进行求导获得速度、加速度曲线，无法保证工艺曲线的高阶连续性，并且修正困难，不具有局部可调性，无法使板料达到最佳成形性能，也影响设备使用寿命。对于热冲压工艺中最关键的合模阶段，伺服成形位移(或速度)的确定大多根据经验，未能考虑材料特性对成形速度的影响。基于此，本专利提出一种考虑材料加工特性与设备机构运动特性，工艺曲线高阶连续、局部可调的伺服热冲压工艺设计方法。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种伺服热冲压工艺设计方法，用以解决目前在伺服工艺曲线设计大多根据经验，无法使板料达到最佳成形性能，也影响设备使用寿命，伺服成形位移(或速度)的确定的问题。

本发明提供一种伺服热冲压工艺设计方法，包括：

S1：使用热模拟试验机对试样进行热拉伸试验得到时间-力数据和时间-位移数据；

S2：根据步骤S1所得时间-力数据和时间-位移数据构建该试样热加工图；

S3：分析步骤S2中构建的该试样热加工图，确定在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间；

S4：根据步骤S3中得到的在不同应变量下的较佳成形温度与应变速率区间，并结合该试样的结构特征复杂度，确定最佳或最安全应变速率区间，然后求得最佳或最安全成形速度区间；

S5：根据步骤S4中求得的最佳或最安全成形速度区间以及设备机构运动限制条件、热冲压工艺流程、材料热加工属性和生产效率确定伺服热冲压工艺曲线关键点，并将关键点转化为型值点；

S6：根据步骤S5得到的型值点通过Matlab程序计算出建立伺服热冲压曲线所需的三组参数：控制顶点、权因子与节点矢量，最终输出伺服热冲压工艺曲线。

进一步的，所述步骤S1包括：

S11：将板料切割为满足热模拟试验机标准尺寸要求的拉伸试样，对该试样进行高温标距测量试验；

S12：对该试样进行热拉伸试验，获得高温拉伸时间-力数据和时间-位移数据；

S13：对得到的数据进行处理，得到该试样在不同变形温度、应变速率下的真应力-应变曲线；

S14：在真应力-应变曲线的塑性变形阶段选取相同间隔的应变量数据，获得不同应变量下的变形温度、应变速率对应的真应力数值。