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1、 黑龙江信息技术职业学院毕业设计（论文）说明书系 部 自动控制工程系 专 业 计算机辅助设计与制造 年 级 08 级一班 姓 名 指导教师 2010年5月20日黑龙江信息技术职业学院毕业设计（论文）任务书题目：基于模面补偿的板料冲压回弹控制研究学生姓名 系 部 自动控制工程系 专 业 数 控 学 号 0810301214 指导教师 职 称 讲 师 一、原始依据板料冲压成形作为一种重要的金属塑性加工方法，广泛应用于汽车、航空、家电、包装等工业领域。随着工业对冲压件的需求不断增长，板料成形技术在世界各国特别是工业发达国家得到了高度重视，在汽车制造业中尤为突出。据统计，车身上大约有60%-70%的零
2、件是通过冲压成形工艺加工出来的。因此，板料成形技术的高低直接影响着汽车制造的成本和新产品的开发周期。回弹是板料成形特别是弯曲成形中不可避免的现象，板料的回弹严重影响成形件的几何和尺寸精度。随着工业的发展，冲压件的应用越来越广，其成形精度要求越来越高，回弹问题越发成为成形中的主要问题。近年来，出于经济、环保和安全的综合考虑，高强度钢板和铝合金板等轻量化材料在汽车车身制造业上得到广泛应用。然而，高强度钢与铝合金的机械性能和普通低碳钢有很大差别，不同材料的回弹照片。可以看出，高强度钢等材料冲压的成形件回弹量远大于采用普通低碳钢的冲压件，这使得回弹问题更加突出。于是，针对传感器动态特性的研究也相继展开
3、，并在传感器动态建模和补偿方面取得了较大的进展。回弹的存在使成形零件的实际形状和期望形状产生偏差，造成工件的几何误差，一般通过调整工艺参数和增加工艺补充面的方法减少工件的回弹。当回弹量较大时，通常需要采用模具补偿的方法消除因回弹造成的工件几何误差。传统的模具补偿方法通常采用反复试错的方法，每次模具补偿都需要多次修模、试模，因而效率低、成本高、周期长，严重制约模具工业的发展。板料成形数值模拟技术的出现和发展，为以先进制造技术替代传统冲压工艺设计方法提供了有力的手段。二、参考文献1 朱东波，孙馄，李涤尘板料成形回弹问题研究新进展塑性工程学报，20002 李文平弯曲回弹变分原理及其数值模拟研究燕山大
4、学博士论文，20063 王小路板料多步冲压回弹预测与控制研究江苏大学硕士学位论文，20054 林忠钦车身覆盖件冲压成形仿真北京：机械工业出版社，20055 马正元，韩答冲压工艺与模具设计北京：机械工业出版社，20036 雷正保汽车覆盖件冲压成形CAE技术长沙：国防科技大学出版社，20037 杨玉英大型薄板成形技术北京：国防工业出版社，2000三、设计（研究）内容和要求（1）介绍了本课题的研究背景和意义；综述了板料成形回弹理论、预测手段和回弹控制方法的国内外研究现状；指出了回弹研究存在的主要问题，提出了本文主要研究内容。（2）概述了简单弯曲回弹的原理、影响回弹量的因素以及减小回弹的方法；研究了回
5、弹数值模拟相关理论和关键技术；分析了模具补偿算法理论。（3）研究了简单件的回弹及其模具补偿控制。以NUMISHEET，3考题U形零件为研究对象，分析了PAM-STA IP 2G回弹模拟的预测精度；研究了模具补偿回弹的数值模拟方法，探讨了简单件模具补偿的回弹控制效果和存在的问题；实现了模具型面CAD设计CAE回弹补偿补偿模具CAD再设计的双向集成设计。（4）是模具补偿方法在复杂件上的应用研究，用于解决工业中复杂成形件螺旋叶片的回弹及其回弹控制问题。建立了叶片回弹有限元模型，通过数值模拟和弯曲试验对复杂叶片的回弹变形进行了分析与有效预测，基于模具补偿方法研究了复杂件从模具CAD-CAE回弹补偿控制
6、-补偿模具CAD修正设计的一体化过程，有效解决了实际工程中复杂零件的回弹控制难题。具体要求：要求学生以数值模拟和试验为手段，基于模具补偿方法对简单U形零件和工业复杂成形叶片的回弹及其控制方法进行了研究。指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日黑龙江信息技术职业学院毕业设计（论文）开题报告课题名称基于模面补偿的板料冲压回弹控制研究院系名称自动控制工程系专业名称数控技术学生姓名孙麒淼指导教师艾铁伟研究背景和意义板料冲压成形作为一种重要的金属塑性加工方法，广泛应用于汽车、航空、家电、包装等工业领域。随着工业对冲压件的需求不断增长，板料成形技术在世界各国特别是工业发达国家得到了高度重视
7、，在汽车制造业中尤为突出。据统计，车身上大约有60%-70%的零件是通过冲压成形工艺加工出来的。因此，板料成形技术的高低直接影响着汽车制造的成本和新产品的开发周期。回弹是板料成形特别是弯曲成形中不可避免的现象，板料的回弹严重影响成形件的几何和尺寸精度。随着工业的发展，冲压件的应用越来越广，其成形精度要求越来越高，回弹问题越发成为成形中的主要问题。近年来，出于经济、环保和安全的综合考虑，高强度钢板和铝合金板等轻量化材料在汽车车身制造业上得到广泛应用。国内外状况板料成形数值模拟技术始于20世纪70年代。国内外许多学者在这一领域做了大量的研究工作，在材料模型、单元类型、接触摩擦处理、非线性算法等方面
8、都有了很大的发展。由于板料冲压的全过程是包括成形和回弹两个相互关联而又相互独立的过程，回弹与成形在应力应变的变化状态上有所不同，所以在对回弹问题进行分析时所采用的数值模拟技术也与成形过程有所不同。从单元模型看，由于回弹仿真要考虑弯曲，故一般采用壳单元，如实体壳单元、退化壳单元和修正壳单元等进行计算。20世纪90年代弯曲理论研究方面，2.T.zhangl基于Hill1979非二次屈服准则和增量理论，考虑三种硬化模型，即：随动强化、等向强化、正交异性强化，对多种复杂循环加载方式下的应力、残余应力分布及回弹情况作了详细的分析，并且比较了形变理论和增量理论对计算结果的影响，基本代表了这一时期弯曲理论研
9、究的最新进展。研究内容（1）介绍了本课题的研究背景和意义；综述了板料成形回弹理论、预测手段和回弹控制方法的国内外研究现状；指出了回弹研究存在的主要问题。（2）概述了简单弯曲回弹的原理、影响回弹量的因素以及减小回弹的方法；研究了回弹数值模拟相关理论和关键技术；分析了模具补偿算法理论。（3）研究了简单件的回弹及其模具补偿控制。（4）是模具补偿方法在复杂件上的应用研究，用于解决工业中复杂成形件一螺旋叶片的回弹及其回弹控制问题。参考文献1 朱东波，孙馄，李涤尘板料成形回弹问题研究新进展塑性工程学报，20002 李文平弯曲回弹变分原理及其数值模拟研究燕山大学博士论文，20063 王小路板料多步冲压回弹预
10、测与控制研究江苏大学硕士学位论文，20054 林忠钦车身覆盖件冲压成形仿真北京：机械工业出版社，20055 马正元，韩答冲压工艺与模具设计北京：机械工业出版社，20036 雷正保汽车覆盖件冲压成形CAE技术长沙：国防科技大学出版社，20037 杨玉英大型薄板成形技术北京：国防工业出版社，2000进度安排2009.10.052009.12.05 收集资料完成2009.12.062010.02.09 开题报告完成2010.02.102010.04.21 正文完成2010.04.222010.04.23 摘要完成2010.04.242010.05.12 校对完成选题是否合适： 是 否课题能否实现：
11、能 不能指导教师（签字） 年 月 日选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能审题小组组长（签字）年 月 日毕业论文指导教师评阅书指导教师评语成 绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 要回弹是板料冲压成形工艺的主要缺陷之一，严重影响成形件的尺寸和形状精度。传统上，通常采用反复试模、修模的方法来确定成形工艺和优化模具形状，因而，效率低、成本高、周期长，严重制约着模具工业的发展。如果在模具设计之前就能准确预测回弹并对回弹量进行有效的补偿，便可以大大缩短修模、试模过程，从而降低模具制造的成本和新产品的开发周期。板料成形数值模拟技术的出现和发展为解决回弹问题提供了有力的现代手段，然而回弹是板料成形的
12、最后一步，回弹预测精度既受到成形过程模拟的影响，也与回弹模拟直接相关。因此，如何提高回弹数值模拟的计算精度，并在此基础上进一步探讨模具型面补偿的回弹控制方法是本文的主要研究课题。本文所进行的主要研究工作如下：（1）阐述了简单弯曲回弹的原理、影响回弹量的因素以及减小回弹的措施；研究了回弹数值模拟相关理论和关键技术；分析了模具型面补偿算法理论。（2）以NUMISHEET93标准考题U形零件为研究对象，首先在精确建模的基础上进行了回弹有效预测和工艺控制；其次以PAM-STAMP 2G模具型面补偿工具为手段进行了U形零件的回弹控制研究，建立了模具型面回弹补偿控制的模拟方法，分析了简单件模具补偿的回弹控
13、制效果和存在的问题，实现了基于回弹补偿的模具型面CAD，CAE-CAD双向集成设计。（3）在简单件的模具补偿回弹控制研究基础上，以工业复杂成形件螺旋叶片为例，首先分析了复杂件的优化建模过程，建立了叶片回弹有限元模型；其次基于数值模拟和弯曲成形试验对复杂叶片的回弹变形进行了分析与有效预测，并对叶片的回弹控制效果进行了分析，通过对叶片初始模具型面的两次补偿，得到了满足叶片成形精度要求的模具CAE型面，最后将叶片模具型面CAE模型转化为CAD模型。将简单件的模具补偿方法应用到复杂零件中，有效解决了工程上复杂零件的回弹控制难题。关键词：模面补偿；数值模拟；板料冲压；回弹控制目 录第一章 绪论11.1 研究背景和意义11.2回弹预测研究现状21.2.1弯曲回弹理论发展21.2.2回弹实验研究概况21.2.3回弹数值模拟现状31.3回弹控制研究进展31.3.1简单弯曲回弹控制41.3.2复杂件的回弹控制4第二章 回弹分析与模面补偿理论52.1引言52.2回弹原理52.2.1简单弯曲回弹分析52.2.2影响回弹主要因素82.2.3减小回弹常用措施102.3回弹数值模拟理论112.3.1回弹模拟算法112.3.2回弹模拟方法112.3.3单元类型122.3.4接触与摩擦12第三章 基于模面补偿的简单件回弹控制研究143.1引言143.2模面补偿原理143.
