[发明专利]一种离散化模具型面精确补偿方法

说明书

本发明属于金属锻挤精密成形领域，特别涉及一种离散化模具型面精确补偿方法，该方法是基于点对点运算的型面补偿方法，利用该方法完成模具变形与零件回弹补偿后，根据模具新型面进行仿真模拟，若成形精度不满足设计要求可重复迭代补偿，从而实现对模具变形和零件回弹的精确补偿。本发明根据型面反向补偿原理，利用最近点对技术思路完成模具型面与零件型面点云匹配，进而实现模具型面所有点云补偿，可有效降低模具变形和零件回弹对成形精度的影响，同时提出直接由点云生成STL模型的技术，避免了传统型面点线面拟合误差，提高了复杂模具型面补偿精度。本发明可合理控制因模具变形和零件回弹对成形精度的影响，有助于模具产品精密设计，提高开发效率。

技术领域

本发明属于金属锻挤精密成型领域，特别涉及一种基于数值模拟的模具变形和零件回弹补偿方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着机械工业的发展，特别是现代制造业的不断发展，精密锻挤成形技术已得到广泛应用，采用该技术，零件在成形后无需后续加工或只需少量加工即可满足其设计要求，故对成形精度控制要求很高。在零件成形过程中，尤其是冷成形过程，模具受力会发生弹性变形，而零件出模后也会产生一定的回弹，两者均会造成零件形状、尺寸与设计之间的偏离，直接影响零件成形精度，并且这种变形一般是无法避免的。

国内外对回弹问题的研究主要集中在板料成形，在体积成形方面，通常认为零件的塑性变形远大于弹性变形，因此往往忽略了成形过程中模具的弹性变形和零件成形后的回弹问题。也有一些学者对零件回弹及模具弹性变形做了研究，传统的方法是采用基于经验的试错法对模具进行补偿，不仅耗时耗力，而且也只能针对具有简单曲面的零件，同时过于依赖操作人员的技能和经验，使得模具开发周期长，不利于模具工业的发展。

近年来，有些学者提出了采用模具型面补偿的方法来解决回弹问题，即考虑回弹量的前提下，对模具型面进行预修正，以保证零件回弹后形状、尺寸满足设计要求。然而，本发明人发现，目前所做的研究多是仅针对零件出模后的回弹或仅针对成形过程中模具的变形进行补偿，或者针对某一截面曲线来完成对模具弹性变形和零件回弹的同时补偿，如齿轮渐开线的补偿，叶片某些截面的补偿等，缺少对空间复杂型面精确补偿方法的报道。这是由于对于较为复杂的型面，难以用曲面方程进行描述，对曲面进行多处截面研究又不够精确且费时耗力、效率低，且存在模具变形后的形状和零件回弹前的形状无法测量，以及模具型面与零件型面之间的点对点关系无法确定等难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种离散化模具型面精确补偿方法，该方法基于数值模拟对模具及零件进行离散化处理，精确计算成形过程中模具的变形和零件出模后的回弹，实现了对复杂模具型面的精确补偿，有助于提升零件成形精度。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：基于点对点运算的模具型面补偿方法，并利用该方法完成模具变形与零件回弹补偿，根据补偿后新的模具型面进行仿真模拟，若成形零件尺寸不满足公差要求，则重复上述操作，进行多次迭代补偿，从而实现对成形过程中模具变形和零件回弹的精确补偿。

具体的，一种离散化模具型面精确补偿方法，包括如下步骤：

(1)绘制补偿前的坯料模型和模具模型的三维造型图；

(2)通过数值模拟手段对所述坯料模型和模具模型进行网格划分，然后离散化实体，完成零件成形和零件出模回弹的仿真计算，获得模具变形前后和零件出模回弹前后的由多个节点组成的单元网格模型及网格节点数据；

(3)筛选位于模具和零件表面的节点数据，并去除不需要补偿位置的节点数据，保留对成形精度影响较大的待补偿型面点云数据；