探究复杂钣金零件的工序形状设计技术

摘 要：随着科技与制造业的快速发展,对钣金零件的形状、质量、进度等方面都提出了更高的要求,传统的设计技术与方法已经不能够满足钣金零件工序形状设计的需求了.针对这种情况,本文对复杂钣金零件的工序形状设计技术进行了分析,提出了以UGNX平台为基础的工序形状设计系统,通过该系统对复杂钣金零件中间工序形状的较为准确、快速的获得,为冲压工艺的设计提供有效手段.

关 键 词：复杂钣金零件；工序形状设计；UGNX平台

板料成形在航空、仪表、家电等方面具有非常重要的地位.随着科技与制造业的不断发展,更多更加精良与先进的高科技产品出现在人们的面前,但同时也对钣金零件的形状提出了更高的要求.钣金零件的毛坯形状是板料冲压过程中非常重要的参数,对钣金零件的效率与质量有着直接的影响作用.在对板料成形工艺进行设计的过程中,设计人员首先需要依据在产品的模型得到关于板料中间以及毛胚的具体形态的基础上确定工艺的可行性.钣金零件的设计与展开原理相同,只不过相对于展开模拟过程,形状设计会一次性涉及到划分有效单元格、建立材料数据库等一系列技术设计过程.

1.建立材料参数库

直接调用材料数据文件法和知识熔接调用材料数据库法是建立材料数据库的两种最为常见的方式.

1.1直接调用材料数据文件法

针对于每个不同的材料信息参数,直接调用材料数据文件法都会对此建立一个以对应材料名称命名的单独的文件,而且文件名称大小写的形式完全相同,不仅如此,材料库的目录将对直接调用材料数据文件法建立起的材料文件设置相应的路径,以实现统一管理.当设计人员需要调用某一材料的信息参数时,只需要根据材料的名称找到材料的文件即可获取需要的数据信息,之后便可将信息通过求解器存储在制定的输入文件中.

1.2知识熔接调用材料数据库法

在运用知识熔接调用材料数据库法建立起材料参数库的过程中,ODBC需要将建立在microsoftaccess基础之上的材料数据表进行映射反映,让它形成对应的材料数据库,然后让UGNX通过知识熔接调用材料数据库法对材料数据库进行集成处理,这样一来便可有效减少不必要的工作操作环节,大力提高数据库的建设效率.

2.划分有限元网格

有限元网格是实现钣金零件形状信息在使用FASTAMP求解器的过程中进行相互传递的重要通道,因此为了保障信息的良好交流,需要在对求解器进行正式调用前,完成钣金零件的有限元网格的科学划分.所以,要想及时准确地得到钣金零件的模拟结果,设计人员在划分有限元网格的过程中,需要对有限元网格的质量、数量、疏密程度和类型进行严格的把控,确保最终划分的每一个单元内角都是不超过180的凸单元,让左右的网格节点位置都不超过物体的边界.不仅如此,还需要在边界与网格出现交叉情况之余,保证网格内部不会有空置,避免产生单元间隙,科学合理运用网格的拓扑关系和集合形状,从而确保计算的精确度,提高有限元分析的计算速度.

3.传递工序间变形的历史信息

在对板料成形进行多程序模拟时,相连程序间的变形历史是呈现高度相关的关系的,不仅如此,有关变形的历史信息还会在相连的工序之间进行相互传递.尽管相对于多工序成形过程而言,多工序展开是完全相反的过程,但从另一个角度也可以理解为成形过程的一种,由此不难看出,历史信息的传递也存在于多工序的展开模拟过程中,同时网格信息在这一过程中仍然是变形历史信息进行相互传递的主要通道.所以,要想准确传递单元应力场中应变场的各类信息属于和相关的工序节点之间的几何力学信息,设计人员在划分有限元网格时中,必须确定各个变形体在工序间进行变形历史信息交换过程中的单元和节点编号,不能在进行信息传递过程的中途对变形体的节点或者单元进行增加和删减.不仅如此,在处理前置工序时,将网格编号按照时间顺序进行先后排序,保证新旧网格编号之间的互补干扰.

4.确定冲压方向

冲压的方向会对运用FASTAMP求解器对板料冲压进行模拟成形的最终结果产生直观影响.在实际操作过程中,如果冲压的方向未能精确达到模拟板料冲压成形的要求,便极易导致冲压模拟过程无法实现预期的效果,浪费人力和财力的投入.而凹、凸模无法接触到区域往往是导致冲压出现方向问题的罪魁祸首,使得相应的模拟区域形成孤立的闭角区域,无法完成预定的模拟成形.不仅如此,在制定冷冲压工艺的过程中,冲压方向也扮演着极为重要的角色,它不仅会对设计拉深工艺的补充面工作产生影响,还会对之后的各类工作程序产生制约.所以,在对冲压方向进行确定时,设计人员往往会将运用计算系统确定冲压方向的大平面,让冲压方向正对零件中心,综合曲面的法矢,最终对冲压方向进行精确计算与确定.

5.合理划分工序

由于钣金的零件成形过程会涉及到各种各样的工序,所以需要严格依据特定的工艺规则,按照复杂程度对各类工序进行科学的先后划分.通常情况下,会由易到难,先对能够帮助下一道工序的进行划分,从根本上实现质件精度的大幅度提升,保障零件最终成形的几何形态的精确度.

6.总结

综上所述,作为冲压板料成型过程中的一个至关重要的因素,铂金零件的毛胚形状对于零件成型而言,无论是在最终的成型质量还是成型效率上都会产生直接的影响.科学合理的工序形状设计不仅仅能让板料的成形率得以大幅度提高,实现修边余量最小化,还能够保障材料的使用率.所以,当设计人员对板料成形进行工艺设计时,需要从建立参数数据库、划分有限元网络、传递工序间变形的历史信息等关键技术入手,严格把控钣金零件的成形设计,实现形状复杂的钣金零件的高质量与高效率.