[发明专利]冲压模具合模间隙的计算方法

说明书

本发明揭示了一种冲压模具合模间隙的计算方法，包括：网格单元生成步骤；单元力计算步骤；压机与模具的建模步骤；上下模具的耦合建模步骤；耦合模型的网格划分步骤；单元力映射步骤；模具形变计算步骤；形变量叠加步骤；合模间隙计算步骤。本发明的冲压模具合模间隙的计算方法能精确计算上下模在合模时由于压机和模具的变形所造成的模具间隙，并通过此间隙的计算来指导对模具型面的补偿，提高模具首次合模的合模率(蓝油率)，缩短钳工打磨时间，提高模具制造效率。本发明的冲压模具合模间隙的计算方法能够得到上下模间隙的趋势云图。

技术领域

本发明涉及模具制造领域，更具体地说，涉及冲压模具合模时上模与下模之间理论间隙的计算方法。

背景技术

随着计算机科学的发展，在模具设计制造中，过去长期依赖钳工、以钳工为中心的制造模式，正逐步被以技术、设计为中心的先进制造模式所替代。一副冲压模具的产生要经历冲压工艺设计、冲压模具设计、模面加工数据制作、加工中心加工、钳工研配等几个阶段。随着计算机的发展，有限元分析技术在模具设计中发挥着越来越重要的作用。工艺设计阶段，通过对板料成形的数值模拟，可以对板料的成形过程进行仿真，预测实际中的各种可能，为了保证计算效率，板料和模具都选用二维壳单元来模拟，其中板料为二维壳单元的弹塑性体，模具为二维壳单元的刚性体，网格单元尺寸较小，保证板料离散的网格与模具型面的贴合误差在0.05mm以内。到了后续对模具结构进行刚强度分析时，必须采用三维实体单元，此时若用较小的网格尺寸，单元数量巨大，严重影响计算效率，考虑到结构分析时网格与模具型面的误差不再重要，因此网格单元尺寸一般都在10mm以上，此时，网格与模具型面的贴合误差较大。

一副冲压模具中，装在压机的上滑块的部分称之为上模，装在压机的下平台的部分称之为下模。上模和下模合模后组成冲压模具。上模和下模的其中之一为凸模，另一个为凹模，凹模和凸模互相配合，进行冲压。上模和下模中，哪一个作为凸模，哪一个作为凹模，是由模具的类型决定。一般的单动模具都是将凹模装在上滑块作为上模，将凸模装在下平台作为下模。而双动模具是将凸模装在上滑块作为上模，凹模装在下平台作为下模。

对于汽车制造领域来说，冲压模具主要引用在汽车覆盖件领域，将板料通过冲压模具冲压成汽车覆盖件。在大型汽车覆盖件模具中，模具在压机的作用下会产生微量的形变，此形变是导致凸、凹模间隙产生的主要原因，大大影响着凸凹模的合模率(蓝油率)，增加了钳工的研配难度与研配周期。为了抵消模具形变所造成的合模间隙对合模率的影响，一般在模面数据阶段会对加工数据做补偿。补偿的量值和趋势目前主要依靠经验进行。

现有技术中，通过有限元分析技术计算凸凹模合模时由于模具微量形变造成的间隙，该计算过程还存在很多问题。例如：1)此间隙是上模与下模共同形变产生的，上模与下模、压机的上滑块与下平台的刚度都是在一个量级上的，只单独计算上模或者下模所得到的结果都不准确。2)若上下模同时建立一个模型，将上模面与下模面直接建立接触关系，施加压机压力，结果也将会不准确，因为忽略了上模与下模之间的板料对它们的作用。3)若考虑板料，将上、下模与板料一起建立分析模型，会有网格单元数量巨大，计算效率低的问题。4)若上模与下模分别建立分析模型，分别计算得到上模和下模的形变云图，目前也不能得到上下模总的间隙分布图，因为即使是像侧围这样的大型模具，上模与下模的形变量也只有0.1～0.4mm左右，而模具结构计算的单元网格尺寸在10mm以上，模具单元网格与模具型面的贴合误差远大于0.1～0.4mm，导致上模与下模形变后的面不能直接比对查看总间隙，看不到整体的间隙分布趋势。

发明内容

本发明旨在提出一种能够高效且精确计算冲压模具合模间隙的方法。

根据本发明的一实施例，提出一种冲压模具合模间隙的计算方法，上模具安装在压机的上滑块上，下模具安装在压机的下平台上，板料放置在上下模具之间，压机驱动上下模具对板料冲压成型，该冲压模具合模间隙的计算方法包括：

网格单元生成步骤，对压机、板料和上下模具生成网格单元模型；