[发明专利]一种新能源汽车高强板零件冲压回弹稳健控制方法及系统

说明书

本发明属于机械制造、模具设计与制造、材料学和计算机等技术领域，公开了一种新能源汽车高强板零件冲压回弹稳健控制方法及系统，所述新能源汽车高强板零件冲压回弹稳健控制方法包括：新能源汽车高强板零件板料残余应力场的预测；考虑初始残余应力场的高强板零件冲压回弹稳健设计理论的确定；考虑考虑初始残余应力场的汽车高强板零件冲压成形回弹的稳健控制；汽车高强板零件冲压成形回弹的稳健控制方法的实验验证。本发明通过建立初始残余应力场的高强板零件冲压回弹的稳健设计理论，基于工艺参数对高强度钢冲压回弹量影响显著性研究的基础上，应用稳健设计方法，优化高强度钢冲压成形工艺参数，得出控制回弹的最优工艺参数组合，有效控制冲压回弹。

技术领域

本发明属于机械制造、模具设计与制造、材料学和计算机等技术领域，尤其涉及一种新能源汽车高强板零件冲压回弹稳健控制方法及系统。

背景技术

目前，汽车作为方便人类出行的交通工具，为人民的生活带来了极大的便利，汽车工业经过100多年的发展，已成为世界上规模巨大的重要产业之一，我国也跃升至世界汽车产销第一大国的地位。但繁荣的背后，目前的汽车面临着“能源、公害和安全”三大问题。研究表明，倘若不采取措施对汽车进行轻量化设计，进行节能降耗，世界能源将可能于2050年耗尽，人类的生活便利将难以保障；汽车烧油产生的废气引发的环境污染，会导致呼吸道、肺气肿及肺癌等诸多疾病，也将成为人类健康的致命杀手。因而，新能源汽车及其轻量化设计，成为了未来汽车的发展方向，受到工业界和学术界的广泛关注。

然而，新能源汽车高强钢板零件冲压成形过程中，存在严重的回弹现象，即在力的作用下产生变形而存在巨大的应力，模具卸载后会因弹性变形能的释放重新分布，导致零件与模具型面尺寸存在偏差。当回弹量超过允许的容差时，会明显加大整车的装配难度、降低构件的几何精度和整机的装配精度，加大汽车运行噪声，为汽车带来严重的安全隐患。高强钢板冲压回弹问题，一直是高强钢制车体构件成形的技术瓶颈，很大程度上限制了新能源汽车轻量化潜能的发挥，困扰着汽车设计师和科研人员，是迫切需求解决的重要难题。

新能源汽车高强钢板材的生产过程复杂，且工艺难以详得，轧制、冷却淬火等工艺均会导致其内部产生较大残余应力，比如热轧高强度钢圈的残余应力波动范围高达-100MPa～250MPa。目前高强板零件板料的表面残余应力可以通过无损测试技术获得，但内部任一点的残余应力难以通过无损测试技术测试得到，汽车高强钢板料的初始残余应力场的技术缺乏。如何有效确定残余应力场，一直受到工程界和学术界高度关注。

板料回弹稳健设计是指在考虑可控因素和噪声因素的同时，获得能保证零件回弹最小的工艺参数组合。目前国内外学者利用稳健设计方法，考虑部分冲压工艺，在回弹稳健控制方面，做出了巨大贡献。由于未涉及板料残余应力的影响，所得工艺组合的回弹量依然较大。因而，迫切需要提出新能源汽车高强板零件板料的初始残余应力场的预测方法，开展考虑初始残余应力场的高强板零件冲压回弹机理和高精准预测方法研究，进而提出冲压回弹的稳健控制方法，建立高精准回弹预测与稳健控制系统，为汽车冲压工艺与模具设计提供理论指导，以突破新能源汽车高强板零件冲压回弹预测精度低、控制和试模难度大的技术难题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前高强板零件板料的表面残余应力可以通过无损测试技术获得，但内部任一点的残余应力难以通过无损测试技术测试得到，汽车高强钢板料的初始残余应力场的技术缺乏。

(2)目前国内外学者提出的稳健设计方法中，由于未涉及板料残余应力的影响，所得工艺组合的回弹量依然较大。

解决以上问题及缺陷的难度为：探索新能源汽车高强板零件板料残余应力场的预测方法，并进行考虑初始残余应力场的高强板零件冲压回弹稳健设计理论的确定，研究考虑初始残余应力场的汽车高强板零件冲压成形回弹的稳健控制方法，开发考虑初始残余应力场的高精准预测与稳健控制系统，并进行汽车高强板零件冲压成形回弹的稳健控制方法的实验验证。