一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法，包括以下步骤：S1、建立待冲压零件的三维模型并导入有限元分析软件中；S2、设置材料参数、边界条件、接触条件，并划分网格；S3、设定位移幅值曲线数学表达式为x＝At

【技术实现步骤摘要】
一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法
本专利技术属于冲压成形
，具体涉及一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法，用于提升零件成形质量。
技术介绍
冲压速度是板料成形的重要工艺参数，它对零件的成形质量和成形极限有很大影响。当冲压速度过大时，生产效率大大提高，但需要的成形力增大，噪声严重，而且材料的流动不充分，板料易出现拉裂现象；当冲压速度过小时，噪声小，材料的流动相对充分，成形极限和成形精度有所改善，但生产效率大大降低。随着伺服电机的快速发展，冲压运动可以实现速度或位移精确可调。冲压运动的柔性可控是伺服压力机最主要的特征之一，通过采用不同的滑块运动曲线可以实现延长机器寿命、提高零件精度、降低噪声和提高生产率等多种目标。目前，采用何种冲压运动方式使零件的成形性能最优还不清楚。在有限元模拟和试验中发现变速条件下，零件的成形极限、成形质量变好，如MORI等在“Springbackbehaviourinbendingofultra-high-strengthsteelsheetsusingCNCservopress”文章中提出通过二次冲击来控制板件弯曲工艺中的回弹缺陷，MATSUMOTO等在“Preventionofgallinginformingofdeepholewithretreatandadvancepulserammotiononservopress”文章中提出滑块逐级冲压运动曲线用于零件拉深，均有效消除了拉深零件的起皱缺陷，但变速运动方式大都采用样条曲线控制，并不具备数学特征。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法，它能够实现位移、速度、加速度和急动度的连续可调，提升复杂及难成形零件的成形质量，减少生产噪声，提高压力机与模具寿命。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法，包括以下步骤：S1、建立待冲压零件的三维模型并导入有限元分析软件中；S2、设置材料参数、边界条件、接触条件，并划分网格；S3、设定位移幅值曲线数学表达式为x＝At3+Bt2+Ct+D，可得速度数学表达式为v＝3At2+2Bt+C、加速度数学表达式为a＝6At+2B、急动度数学表达式为j＝6A：S301、因为急动度是一种会使材料产生疲劳的柔性碰撞，当急动度较大时，材料易产生疲劳，影响机器的使用精度，减少机器的使用寿命，故根据急动度数学表达式可知A的取值应较小，从而确定A的初步取值范围为0～1；S302、闭模时加速度a应较小，以更加精确地控制凹模运动，准确地使凹模停止在下止点，为提高成形精度，故由A的初步取值范围推出B的初步取值范围为0～-3；S303、闭模时速度v不宜过大，模具尚未开始运动时x＝0，闭模时x＝1，故由A、B的初步取值范围推出C的初步取值范围为1～3，D的初步取值为0；S4、在A、B、C的初步取值范围内选取不同的值以设置不同的位移幅值曲线，提交计算；S5、从计算结果中提取最大成形力、FLDCRT、最大减薄率的数据进行比较分析，最大成形力的数值越小越有利于减小压力机的吨位，FLDCRT的数值越小越不接近破裂而有利于提高板料的成形极限，最大减薄率的数值越小越有利于厚度的均匀分布，故选取最大成形力、FLDCRT、最大减薄率数值较小的几组曲线，确定A、B、C的优化取值范围，从而获得能够提升冲压质量、延长模具和压力机寿命的伺服冲压速度曲线，以使板料成形性能最优。按上述技术方案，步骤S2中设置材料参数具体包括：模具设为刚体，板料设为变形体并赋予材料属性，材料属性包括各温度下应力应变曲线、各温度下FLD曲线、密度、杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、导热系数和各向异性系数。按上述技术方案，步骤S2中设置边界条件具体包括：凸模固定不动，凹模由冲压运动曲线确定，采用速度由大到小的冲压运动曲线。按上述技术方案，步骤S2中设置接触条件具体包括摩擦系数、膜层散热系数、接触换热系数和发射率。按上述技术方案，步骤S2中网格类型为温度-位移耦合单元。按上述技术方案，步骤S5中，A的优化取值范围为0.2～0.6，B的优化取值范围为-0.7～-1.7，C的优化取值范围为1.5～2.1，D的优化取值为0。本专利技术，具有以下有益效果：本专利技术通过设定位移幅值曲线数学表达式、速度数学表达式、加速度数学表达式急动度数学表达式，并确定在冲压运动下板料的成形性能较好时表达式中A、B、C、D的优化取值范围，运用这种优化后的冲压运动曲线，能够实现位移、速度、加速度和急动度的连续可调，提升复杂及难成形零件的成形质量，减少生产噪声，提高压力机与模具寿命。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术实施例中汽车前纵梁的有限元模型。图2为本专利技术实施例中不同的位移幅值曲线图。图3为本专利技术实施例中热冲压下不同位移幅值曲线下的最大成形力图。图4为本专利技术实施例中热冲压下不同位移幅值曲线下的最大FLDCRT图。图5为本专利技术实施例中热冲压下不同位移幅值曲线下的最大减薄率图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的较佳实施例中，一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法，包括以下步骤：S1、建立待冲压零件的三维模型并导入有限元分析软件中；S2、设置材料参数、边界条件、接触条件，并划分网格；S3、设定位移幅值曲线数学表达式为x＝At3+Bt2+Ct+D，可得速度数学表达式为v＝3At2+2Bt+C、加速度数学表达式为a＝6At+2B、急动度数学表达式为j＝6A：S301、因为急动度是一种会使材料产生疲劳的柔性碰撞，当急动度较大时，材料易产生疲劳，影响机器的使用精度，减少机器的使用寿命，故根据急动度数学表达式可知A的取值应较小，大致确定A的取值范围为-1～1，本专利技术中确定A的初步取值范围为0～1；S302、闭模时加速度a应较小，以更加精确地控制凹模运动，准确地使凹模停止在下止点，为提高成形精度，故由A的初步取值范围推出B的初步取值范围为0～-3；S303、闭模时速度v不宜过大，模具尚未开始运动时x＝0，闭模时x＝1，故由A、B的初步取值范围推出C的初步取值范围为1～3，D的初步取值为0；S4、在A、B、C的初步取值范围内选取不同的值以设置不同的位移幅值曲线，提交计算；S5、从计算结果中提取最大成形力、FLDCRT、最大减薄率的数据进行比较分析，最大成形力的数值越小越有利于减小压力机的吨位，FLDCRT的数值越小越不接近破裂而有利于提高板料的成形极限，最大减薄率的数值越小越有利于厚度的均匀分布，故选取最大成形力、FLDCRT、最大减薄率数值较小的几组曲线，确定A、B、C的优化取值范围，从而获得能够提升冲压质量、延长模具和压力机寿命的伺服冲压速度曲线，以使板料成形性能最优。在本专利技术的优选实施例中，步骤S2中，设置材料参数具体包括：模具设为刚体，板料设为变形体并赋予材料属性，材料属性包括各温度下应力应变曲线、各温度下FLD曲线、密度、杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、导热系数和各向异性系数；设置边界条件具体包括：凸模固定不动，凹模由冲压运动曲线确定，采用速度由大到小的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立待冲压零件的三维模型并导入有限元分析软件中；S2、设置材料参数、边界条件、接触条件，并划分网格；S3、设定位移幅值曲线数学表达式为x＝At

【技术特征摘要】
1.一种基于急动度的伺服冲压速度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立待冲压零件的三维模型并导入有限元分析软件中；S2、设置材料参数、边界条件、接触条件，并划分网格；S3、设定位移幅值曲线数学表达式为x＝At3+Bt2+Ct+D，可得速度数学表达式为v＝3At2+2Bt+C、加速度数学表达式为a＝6At+2B、急动度数学表达式为j＝6A：S301、因为急动度是一种会使材料产生疲劳的柔性碰撞，当急动度较大时，材料易产生疲劳，影响机器的使用精度，减少机器的使用寿命，故根据急动度数学表达式可知A的取值应较小，从而确定A的初步取值范围为0～1；S302、闭模时加速度a应较小，以更加精确地控制凹模运动，准确地使凹模停止在下止点，为提高成形精度，故由A的初步取值范围推出B的初步取值范围为0～-3；S303、闭模时速度v不宜过大，模具尚未开始运动时x＝0，闭模时x＝1，故由A、B的初步取值范围推出C的初步取值范围为1～3，D的初步取值为0；S4、在A、B、C的初步取值范围内选取不同的值以设置不同的位移幅值曲线，提交计算；S5、从计算结果中提取最大成形力、FLDCRT、最大减薄率的数据进行比较分析，最大成形力的数值越小越有利于减小压力机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋燕利，华林，戴定国，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42