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基于有限元模具型面回弹补偿的壁板蠕变时效成形方法，其特征是，（1）基于ABAQUS有限元软件对蠕变时效成形过程进行有限元计算a)在CATIA中提取目标零件外蒙皮表面作为目标成形零件S，模具Ti（i=0、1、2、…）（当初始计算时T0=S），展开后的平板零件为P，并保存为*.iges文件；b)在有限元分析软件中读入模具Ti（i=0、1、2、…）的iges文件以及零件P的iges文件；c)将模具Ti（i=0、1、2、…）设置为刚体，零件P设置为变形体。分别对零件P和模具Ti（i=0、1、2、…）进行网格划分；d)将蠕变应变材料模型赋予零件P的每个单元形成有限元模型。其中蠕变应变材料模型可选用Norton—Baliley蠕变本构方程，其方程形式如下所示：εc=Aσmtn其中A和m、n是与温度有关的材料常数，m大于1，n大于0小于或等于1，它们可由不同应力和温度下的单轴蠕变拉伸曲线确定。根据金属蠕变拉伸及持久试验方法进行蠕变拉伸试验，并采用最小二乘法拟合试验数据，得到A和m、n值；e)蠕变时效成形过程中零件P与模具Ti（i=0、1、2、…）之间采用Coulomb摩擦模型，摩擦系数k=0.1~0.3。模具Ti（i=0、1、2、…）设置为刚体并且固定。回弹计算时需将零件P与模具Ti（i=0、1、2、…）之间的接触取消。f)进行蠕变时效成形有限元模拟，获得成形后的零件Fi（i=0、1、2、…）；（2）确定新的模具型面g)读入模具Ti（i=0、1、2、…）的有限元网格文件、目标成形零件S的有限元网格文件以及成形后的零件Fi（i=0、1、2、…）的有限元网格文件；h)计算回弹后零件Fi（i=0、1、2、…）与目标零件S的外形间隙δ，即回弹后零件与目标零件间的法向距离；i)外形间隙δ通过以下方法进行计算：模具Ti（i=0、1、2、…）节点BN的法线到回弹后零件Fi（i=0、1、2、…）的单元面FE的距离（设定该距离为δ1）和该法线到目标成形零件S的单元面SE的距离（设定该距离为δ2）的差值，即成形后零件Fi（i=0、1、2、…）与目标成形零件S的间隙为δ＝δ1‑δ2。j)如果回弹后零件Fi（i=0、1、2、…）的所有单元面FE的最大间隙δmax小于或等于工程允许容差值，则结束，输出模具Ti（i=0、1、2、…）的节点数据；否则 进入下一步；k)对模具Ti（i=0、1、2、…）型面进行修正；l)对模具型面的修正方法为：沿该模具法线反向在与δ呈比例系数为c=0.5~1的位置生成新节点，此即为修正后模具Ti+1（i=0、1、2、…）的节点AN。对模具Ti（i=0、1、2、…）所有节点BN的空间坐标进行修正，可获得修正后的新模具Ti+1（i=0、1、2、…）；m)以修正后的模具作为新模具Ti+1（i=0、1、2、…），重复（a）‑（g）步直到间隙满足可允许的容差；（3）将以网格节点坐标形式表示的模具型面输入到catia软件中，采用QuickSurface Reconstruction功能进行曲面拟合，最后输出修正后的模具型面；（4）根据以上修整的模具型面建立蠕变时效成形工装；（5）将待加工零件放置在成形工装上，采用整体封装；（6）整体封装完成后，进行抽真空，固定零件；（7）将模具连同零件放入热压罐中，设定成形温度，开启加压系统继续施加压力使零件与模具表面贴合。之后开启加热系统，模具升温，当温度升高到材料时效温度时，进入保温状态；（8）保温结束后，降温。当模具温度降至50℃以下时，卸压打开炉门取出零件及工装。 |
