基于逆向工程技术实现修边线回弹后形状变化的预测

　　0　引言

　　修边是成形过程中的一道重要工序,所形成的修边线对装配工艺有着重要意义[1]。修边工艺的一个重要方面是确定修边线的位置,修边后,由于零件的回弹使得由翻边等工序计算出的理论修边线形状发生变化,而且由于有限元技术无法准确计算回弹[2],所以修边线由于回弹所产生的形状变化往往无法预测,因此实际工作中需要反复试切、修正修边模轮廓。如果能够在修边之前预测出修边线的变化情况并计算出精度就能够有效地避免反复试切、修正的过程。

　　在未进行模具补偿时修边模一般与CAD模型一致,此时如果能够获知零件修边后的形状就可以采用单元映射法计算出变化后的修边线的形状。本文提出以实际成形的冲压件的形状作为修边后零件的形状,采用逆向工程技术对其型面进行测量和重构,从而获得修边后零件形状的数字模型;通过强制变形仿真,找到修边前后型面上单元和节点的拓扑映射关系,并根据修边线在单元上的投影关系计算出变形后投影点和投影线交点的位置,利用三次参数样条函数重构出修边线,最后计算出变形后修边线的线轮廓度。该方法以实际冲压件为基础,避开了仿真方法无法准确计算回弹的问题,保证了计算的精度,同时无须实际试切,可以在提高效率的同时降低制模成本。

　　1　修边回弹后形状获取

　　1.1　实际冲压件修边后的形状

　　修边线发生形状变化的根本原因是冲压件的回弹,要进行修边线形状的预测首先要获取修边后冲压件的形状。冲压件的回弹包括两个部分:一是在成形后产生的成形回弹;二是修边后在成形回弹的基础上产生的修边回弹。成形回弹是成形过程的弹性变形的恢复,属于整体回弹;修边回弹是由于去除了工艺补充面的约束后形成的,属于局部回弹。修边回弹的大小与零件的形状及工艺补充面的设计有很大关系,有些零件甚至不会产生修边回弹。工艺补充面对冲压件的约束可以凭借经验判断和借助CAE仿真技术判断。经过修边回弹的仿真,可以看出修边回弹产生的主要部位,从而判断出哪些工艺补充面起到了约束作用,然后在实际冲压件对应的工艺补充面“开切口”以去除约束,此时“开切口”的实际冲压件可以视为修边回弹后的实际冲压件。

　　1.2　型面测量与重构

　　要实现对修边线的预测就要将实际冲压件转化为数字化模型,其过程包括测量和重构两个步骤。冲压件型面的测量可以分为接触式测量和非接触式测量两种,接触式测量以三坐标测量机为代表,测量精度高,但效率较低,采样数据量小;非接触式测量包括光学测量、电磁测量、超声波测量等,采集数据量大,效率高,是目前曲面测量的主要方式。非接触式测量获得的数据一般为非常密集的“点云”,由于数据量多,型面比较复杂,所以一般采用三角Bezier曲面进行处理[3],包括以下三个过程: