一种提高渐进成形仿真计算效率的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高渐进成形仿真计算效率的方法，该方法包括以下步骤：步骤一、建立模型，步骤二、定义特征边界，定义模型边界条件；步骤三、分区，将有限元模型划分成多个分区并定义分区的边界条件；步骤四、定义压头的运动轨迹，每个区均单独对应一个压头；步骤五、零件渐进成形。本发明专利技术通过将有限元模型分区并定义多个压头同时进行仿真计算，提高了仿真计算效率，进而缩短了渐进成形的产品开发周期和工艺验证周期。验证周期。验证周期。

【技术实现步骤摘要】
一种提高渐进成形仿真计算效率的方法


[0001]本专利技术涉及模拟仿真
，尤其涉及一种提高渐进成形仿真计算效率的方法。

技术介绍

[0002]金属板材无模成形是指使用非模具的成形工具强迫金属板材发生渐进的塑性变形，最终得到所需零件的加工方法。在金属板材渐进成形过程中，材料的弹塑性变形十分复杂，影响成形过程的因素很多，各个工艺参数对工艺成形过程的影响又很难判断，必须花费大量的时间、人力和财力来进行工艺实验，很难满足实际工艺的需求，显著提升了制造成本。
[0003]因此，建立一种仿真计算方法是很有意义的，对板材渐进成形过程进行计算机模拟分析，以代替大量的工艺实验，为工艺设计提供最佳的工艺参数，降低生产成本。
[0004]如公开号201210352082.7的中国专利文件公开了一种零件形状特征的板料渐进成形方法，包含步骤一、模型表面离散化，步骤二、定义特征边界，步骤三、绘制零件表面等势线，步骤四、生成渐进成形工具路径。该方案根据零件的特征生成连续的工具运动路径，提高了零件的表面质量。
[0005]然而，该方案在进行仿真计算时需要大量的时间执行计算过程才能得到仿真结果，仿真计算一般需要多次仿真迭代，才能获得最优工艺方案。这提高了渐进成形产品的开发周期和工艺验证周期。因此，寻找一种降低计算时间、提高仿真效率的方法是推广应用渐进成形工艺的关键。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种提高渐进成形仿真计算效率的方法，该方法通过将模型分成若干个区并且定义多个压头共同进行仿真计算的方式来缩短计算时间，提高仿真计算效率，进而缩短了渐进成形的产品开发周期和工艺验证周期。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现：一种提高渐进成形仿真计算效率的方法，该方法包括以下步骤：S01、建立模型，在三维建模软件中形成几何模型，将所述几何模型导入有限元软件并对所述几何模型进行网格划分，建立有限元模型；S02、定义模型的边界条件，模型的边界条件通过以下步骤获得：S021、定义单个压头和所述压头对应的运动轨迹；S022、所述压头根据定义的运动轨迹进行扫描，；S023、根据S022步骤的扫描结果获得所述压头的总位移数据，所述总位移数据包含模型的边界位移数据和模型的界面位移数据；
S024、将S023步骤获得的模型边界位移数据定义为模型的边界条件；S03、分区，所述有限元模型划分成多个分区，从S023步骤中的总模型位移数据中调出所述模型界面的位移数据，获得所述分区之间的边界位移数据并定义为所述分区的边界条件；S04、定义分区压头的运动轨迹，每个所述分区均单独对应一个压头，定义各个所述分区对应的所述压头的运动轨迹；S05、零件渐进成形，依据S04步骤定义的压头运动轨迹，所述压头按照定义的运动轨迹同步对所述模型进行扫描，得到施加边界条件的零件成形图。
[0008]由此，在本方案中通过将所述有限元模型划分成若干个区和定义多个压头共同进行仿真计算的方式，提高仿真效率。首先在Solidworks三维建模软件中形成所述几何模型，将所述几何模型导入商用有限元分析软件并对所述几何模型进行网格划分，建立所述有限元模型；通过定义单个压头和其对应的运动轨迹进行仿真计算，依据扫描结果获得所述压头的总位移数据。总位移数据由模型的边界位移数据和模型的界面位移数据组成，将模型边界位移数据定义为模型的边界条件；通过定义的模型边界条件将所述模型划分成若干个所述分区，依据所述模型的界面位移数据定义所述分区的边界条件；每个所述分区均单独对应对应一个所述压头，定义各个所述分区对应的所述压头的运动轨迹；所述压头按照所述运动轨迹各自在所对应的分区内进行扫描，在S03步骤中定义了所述分区的边界条件，所以所有所述压头的扫描结果形成施加边界条件的零件成形图。
[0009]作为本专利技术的优选，所述S03步骤中，包含简化边界条件的步骤，将各个所述分区边界上的节点位移设置为0。
[0010]由此，简化所述分区的边界条件，定义各个所述分区边界线上的节点在X轴方向和Y轴方向的位移为0，即Ux=Uy=0，进一步缩短了仿真计算时间。
[0011]作为本专利技术的优选，所述S03步骤中，按照所述模型的对称性平均划分并得到多个分区。
[0012]由此，按照所述模型的对称性平均划分所述模型，得到多个所述分区，方便进行计算。
[0013]作为本专利技术的优选，所述S04步骤中，所述分区对应的所述压头运动轨迹同步，只需定义任一所述压头的运动轨迹。
[0014]由此，所有所述压头并行移动并且运动轨迹相同，仅定义任一所述压头的运动轨迹即可。
[0015]作为本专利技术的优选，所述S05步骤中，所述压头运动轨迹是螺旋形路径。
[0016]由此，现有的渐进成形方法包括轮廓形工具路径和螺旋形工具路径，轮廓形工具路径在零件每层的起点处会留下拉伸痕迹，影响零件表面质量。因此，采用螺旋形工具路径可提高零件表面质量。
[0017]作为本专利技术的优选，定义所述螺旋形路径的轮廓间距为1mm至5mm。
[0018]由此，所述螺旋形路径之间的间隙也会影响仿真计算效率，依据所述模型的形状和大小，定义所述螺旋形路径的轮廓间距为1mm至5mm。所述螺旋形路径的轮廓间距越小，几何精度越高；然而轮廓间距太小时，所述压头与被成形之间会存在干涉，因此，选择合适的
轮廓间距也是非常重要的。
[0019]作为本专利技术的优选，所述S04步骤中，定义所述压头的运动轨迹之后还包含所述压头运动轨迹自检步骤，包含以下步骤，步骤一、不执行计算过程，所述压头按照定义的所述运动轨迹移动并走完各自所述分区；步骤二、检查每个所述压头是否运作正常，所述压头是否走完所有的分区。
[0020]由此，在不进行计算的情况下，使所述压头根据定义的运动轨迹走完全程，检查所述压头的运动轨迹是否全覆盖所述模型，提高成形的可靠性。
[0021]综上所述，本专利技术具有如下有益效果：1、对建立的有限元模型按照其对称性平均划分成多个分区，通过多个压头同时进行零件的成形，缩短了仿真计算时间；2、在保证仿真精度的条件下，本专利技术通过将模型进行分区和简化分区边界条件能够把仿真计算时间缩短90%以上，极大提高仿真计算效率；3、压头的运动轨迹设置螺旋形运动路径，提高了零件表面质量。
[0022]附图说明：图1是本专利技术方法的流程示意图；图2是实施例一的压头路径示意图；图3是单个压头路径示意图。
[0023]图中：100、压头一，200、压头二，300、压头三，400、压头四，110、路径一，210、路径二，310、路径三，410、路径四，120、路径五。
具体实施方式
[0024]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0025]本具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0026]实施例1，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高渐进成形仿真计算效率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S01、建立模型，在三维建模软件中形成几何模型，将所述几何模型导入有限元软件并对所述几何模型进行网格划分，建立有限元模型；S02、定义模型的边界条件，模型的边界条件通过以下步骤获得：S021、定义单个压头和所述压头对应的运动轨迹；S022、所述压头根据定义的运动轨迹进行扫描，；S023、根据S022步骤的扫描结果获得所述压头的总位移数据，所述总位移数据包含模型的边界位移数据和模型的界面位移数据；S024、将S023步骤获得的模型边界位移数据定义为模型的边界条件；S03、分区，所述有限元模型划分成多个分区，从S023步骤中的总模型位移数据中调出所述模型界面的位移数据，获得所述分区之间的边界位移数据并定义为所述分区的边界条件；S04、定义分区压头的运动轨迹，每个所述分区均单独对应一个压头，定义各个所述分区对应的所述压头的运动轨迹；S05、零件渐进成形，依据S04步骤定义的压头运动轨迹，所述压头按照定义的运动轨迹同步对所述模型进行扫描，得到施加边界条件的零件成形图。2.根据权利要求1所述一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵坤民，陈众，吴宏宇，郑仁成，彭庆丰，方运舟，
申请(专利权)人：浙江合众新能源汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：