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平面变形回弹迭代补偿的收敛准则及应用马瑞;王春鸽;赵军;翟瑞雪【摘要】针对板材平面变形过程中的回弹问题,基于迭代法建立了迭代补偿机制,给出了迭代参量收敛性的判定准则.对于简单应力状态下平板单向拉伸和双向拉伸的弹塑性变形过程,证明了参量轴向长度对迭代补偿机制具有收敛性.对于宽板V形自由弯曲工艺,通过理论和实验验证了弯曲曲率和弯曲角的收敛性.进而,将迭代补偿机制应用于宽板自由弯曲工艺的回弹控制,对曲率和弯曲角分别进行了迭代补偿实验,结果表明,根据每次试验的回弹量,迭代补偿机制可以预测下一次补偿值,使弯曲工艺经过2～3次迭代,就获得了误差小于0.1％的目标曲率和误差小于0.5％的目标弯曲角,收敛速度很快.而且,对于同一材料的同一成形工艺,每次的补偿量只取决于回弹前后的迭代参量差值.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2018(029)014【总页数】8页(P1696-1703)【关键词】回弹控制;迭代补偿机制;收敛性;自由弯曲【作者】马瑞;王春鸽;赵军;翟瑞雪【作者单位】先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),秦皇岛,066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004;浙江大学宁波理工学院机电与能源工程学院,宁波,315100;先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),秦皇岛,066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004;先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),秦皇岛,066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004【正文语种】中文【中图分类】TG386.10 引言板料成形过程中弹性变形的存在，导致回弹不可避免，而板料成形领域的学者对回弹问题的研究也从未止步。
为了实现回弹的有效控制，工程上一般采用工艺控制和模面补偿控制两种方法。
工艺控制法是通过调节压边力、凸模行程等参数［1⁃2］，改变加载方式［3⁃4］，增加成形步骤［5⁃6］，提高成形温度［7⁃8］等方式控制回弹，将其限制在工程允许范围内。
CATIA二次开发回弹补偿模面的获取张凌云;万桂波;曾一畔【摘要】橡皮囊液压成形工艺是航空钣金成形的主要方法之一,而回弹是影响产品制造精度的重要因素.目前基于有限元数值模拟的回弹补偿技术是解决回弹问题有效的方法,但耗时极长,不易于大范围推广.基于理论算法,在CATIA交互模式环境下二次开发出六个不同类别的回弹补偿模块,对零件数模进行回弹补偿并得到其模具工作型面及型模,实现在新淬火状态下真正意义上的橡皮囊“一步法”成形.验证试验证明了补偿系统及算法的可靠性与正确性.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】3页(P247-249)【关键词】橡皮囊液压成形;钣金件;CATIA二次开发;回弹补偿模面;“一步法”成形;试验【作者】张凌云;万桂波;曾一畔【作者单位】沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁沈阳110136;沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁沈阳110136;中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司,四川成都610092【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG386航空制造业中零件理论外形精度要求十分严格。
主要影响橡皮囊液压成形产品制造精度的是成形后的回弹问题。
传统的几何补偿法通常采用反复试错的方法来完成，该方法依赖于经验丰富的操作者通过多次试模和修模，直到利用修正后的模具成形的零件满足精度要求为止。
显然使用修模方法进行回弹控制是一个耗时、成本高、效率低的回弹补偿方法，对于小批量生产的飞机零件该方法并不适用。
国内航空制造业普遍使用不加补偿的型模反复敲修的方法使其贴模，对零件的表面质量和疲劳寿命都有很大的负面影响。
国内外学者在回弹控制和回弹补偿方面都做了大量的研究，其方法多为通过工艺过程数值模拟获得回弹量，然后通过不同的回弹算法进行模具成形型面的几何补偿。
使用该方法的前提是必须进行成形工艺数值模拟仿真，该过程用时较多，而且仿真得到的回弹模具有一定的误差和缺陷。
AutoForm产品概况AutoForm-Incremental plusAutoForm-增量法（精密分析求解器）冲压全工序精确快速模拟与校验软件解决方案AutoForm-Incremental plus能精确快速地模拟和校验金属板料冲压工艺的所有工序：拉延、整形、切边、翻边、回弹和包边。
AutoForm-Incremental plus集成了最新科技成果，使用户能够解决生产实践中出现的复杂问题，将竞争力提升到一个新的高度。
AutoForm-Incremental plus的创新和优势：∙拉延、整形、切边、翻边和包边工序精确的虚拟调试∙包括成形性、表面质量和回弹的综合计算结果∙模具制造前对模具和工艺设计方案的最终校验∙关于质量和成本改进新方案的快速检验∙最短时间内获得最精确的调试结果由于先进技术的广泛应用，使得AutoForm-Incremental plus已成为汽车行业内获得最高度认可并广泛使用的软件。
应用领域：∙单冲模∙精确回弹仿真∙模压包边和滚压包边优化∙级进模冲压热成形AutoForm-DieDesigner®AutoForm-模面设计三维模面设计与工艺优化软件解决方案AutoForm-DieDesigner是供可行性分析工程师、工艺规划人员和模具制造商进行板料成形全工序模面快速设计的丒门软件模块。
该软件模䝗集成了大量的金属板料成形专门技术，为三维模面设计提供了许多自动功能和便利工具。
AutoForm-DieDesigner清晰的逻辑结构能够引导可制造性分析工程师逐步完成从CAD 零件几何数据导入到完整模面设计的全过程。
该软件模块大大加速了这一过程，因此，工艺规划人员可在一天内提出几种不同的模具方案。
AutoForm-DieDesigner功能强大、操作简便、效率高，使它成为全世界模具部门的首选。
AutoForm-DieDesignar的主要优点：∙确定最优三维模面设计和校具方案，并在最短的时间内通过独特先进的技术获得工艺优化方案。
汽车钣金冲压件的回弹问题研究摘要：随着我国经济水平的不断发展以及人们物质生活水平的不断提高，汽车行业也在迅速发展，科技在进步，人们对于汽车的要求度也越来越高。
在汽车制造过程中，钣金冲压件的精度在整车精度方面起着至关重要的作用，所以，对汽车钣金冲压件的回弹问题进行探究，对提高汽车的生产质量和效果大有裨益。
关键词：冲压件；回弹；工艺1、冲压概念我国汽车钣金件基本采用的都是冷冲压技术工艺。
但是运用冷冲压技术所生产出来的汽车钣金冲压件经常会出现回弹缺陷问题，质量缺陷较为严重。
当钣金件模具成型打开模具以后，钣金冲压件形状会多少发生一些变化，因为板料在常温情况下的弯曲总会伴有弹性变形，与模具闭合状态下的形状是不一致的，影响了汽车钣金冲压件的生产。
钣金冲压件卸载后，在总变形中的弹性变形部分会立即回复，引起制件回跳，回跳又称为回弹，如果回弹超过的一定的范围后，都会对汽车零件匹配造成影响，也会降低车身尺寸的合格率。
钣金部件是用成型模具的冲压方式来创建的。
当模具移开时，就会发生所谓的“变形回弹”,即部分材料趋向回复原状，造成外形偏离了最初的精确设计要求——回弹率。
对于高弹性材料，这样的现象更为常见。
有很多的技术方案都曾尝试解决这一问题，但是效果都不理想，一直没有一个能够完全解决“变形回弹”的办法。
1.钣金冲压件回弹问题原因分析汽车钣金冲压件的回弹问题的原因进行分析是提出问题、解决问题的首要任务。
对汽车钣金冲压件材料进行分析，当其拉伸应力与自身质量一致时，钣金件会维持在一个恒定的状态，且会保持在一个稳定的形状。
但是当撇除外部的作用力以后，应变量会随之减少，这可以表明回弹是钣金冲压件材料的一个固有性质，是其所具有的一种性能，是无法改变的，而且对于不同的汽车种类，零件的形状和规格也是不相同的，所以，各部位的应力应变状态也不尽相同。
汽车作为一个连续体，其内部零件间会产生相平衡的应力，从而来维持车辆的一个稳定性，所以，汽车钣金冲压件所表现出的回弹现象是各处回弹互相协调的结果，是内应力之间相互作用的结果。
TC4钛合金冷模叠层热冲压工艺及回弹研究摘要：钛合金是一种优异的工程材料，其高比强度、高耐腐蚀性以及良好的高温性能使其在航空、航天和生物等领域得到广泛应用。
TC4钛合金由于其高强度和良好的塑性成为汽车、造船等领域的重要材料之一。
在制造TC4钛合金件中，冷模叠层热冲压工艺是一种实用的加工方法，该工艺可以提高产量、减少材料损耗，并且具有较高的加工精度。
回弹是TC4钛合金冷模叠层热冲压中的一个难点问题，它会影响加工精度和材料形状。
为了研究TC4钛合金冷模叠层热冲压工艺及回弹问题，本文首先介绍了TC4钛合金的基本特性以及工艺优势，其次对冷模叠层热冲压工艺进行研究，最后对回弹问题进行了深入分析和实验研究，得到了一些有效的解决方法。
关键词：TC4钛合金；冷模叠层热冲压；回弹；加工精度一、引言TC4钛合金是一种α+β型钛合金，由于其材料密度低、比强度高、耐腐蚀性好以及良好的高温性能，被广泛应用于航空、航天、生物工程等领域。
同时，TC4钛合金还具有优异的塑性和可加工性能，成为了汽车、造船等领域中不可或缺的重要材料之一。
在制造TC4钛合金件中，冷模叠层热冲压工艺是一种实用的加工方法，采用该工艺可以提高生产效率、减少材料损耗，并且具有较高的加工精度。
然而，该工艺也存在一些问题，其中最严重的是回弹问题，它不仅会影响到加工精度，而且会导致材料形状的变形。
为了解决TC4钛合金冷模叠层热冲压工艺中的回弹问题，本文对该工艺进行了深入研究，并对回弹问题进行了实验研究，得到了一些有效的解决方法，下面将对本文的研究内容进行详细介绍。
二、TC4钛合金的基本特性和工艺优势1. TC4钛合金的基本特性TC4钛合金是一种α+β型钛合金，其组成成分为Ti-6Al-4V，具有良好的高温强度和高耐蚀性。
该合金具有一系列优异的机械特性，例如：高比强度、低密度、高比刚度、低的热膨胀系数等。
此外，该合金还具有良好的焊接性能、裂纹韧性和疲劳寿命。
2. 冷模叠层热冲压工艺的优势冷模叠层热冲压工艺是一种先进的加工技术，其优势主要表现在以下几个方面：（1）能够有效减少材料损耗，提高材料利用率；（2）对生产效率的提高具有明显的作用，可以大幅度缩短加工周期；（3）由于采用模具加工，所以冷模叠层热冲压具有较高的加工精度；（4）适用于各种材料，特别是对于TC4钛合金等高强度材料具有得天独厚的优势。
国际领先的回弹补偿解决方案Compensator Compensator, 方案, 回弹, 国际 汽车行业国际竞争非常激烈，要求汽车厂商不断缩短产品上市周期，并不断推出新产品，同时，市场还要求汽车低消耗、更加轻便安全，这 驱动了汽车制造厂商对于高强度钢、铝合金及复杂合成材料的使用。回弹现象是板料成形过程中常见的缺陷，按照零件的理论形状设计制造 出的模具，所生产出的零件会由于回弹现象而不符合设计要求，严重影响了模具设计的正确性和准确性。因此，要想得到符合要求的形状， 就必须改变模具型面的形状。
用户面临的问题
传统的模具设计补偿方法是在模具车间现场试模实施，通过人工手动修模实现的，修改模具型面的次数较多，增加了模具的试模次数， 模具的设计与制造周期长；
采用CAD软件来手工修改模具的型面，修改过程是一个费时的、落后的回弹补偿方法，并且修改后的模型曲面质量不好；
工程师通过优化FEA步骤，获得尽可能准确的板料成型和回弹结果。但是FEA工作和CAD模具设计工作是独立的，需要客户花费大量的时间和精力把结果反馈到模具设计的型面修改设计中去。
Compensator：解决回弹补偿问题 通常，企业采用试模或CAE两种方法来预防回弹，这两种方法都存在一个耗时费力的问题，那就是如何快速的根据试模或CAE的数据来修改 模具型面。Compensator是基于GSM技术开发的用于进行板料回弹补偿的CAD工具，它提供了上述两种问题的解决方法。
CMD（compensator adaptation based on measured data）基于扫描点的回弹补偿修改。CMD是根据测量实物的点数据来修改3D模型，Compensator的处理步骤如下：
通过坐标测量仪或白光测量仪获取实物上的点数据， 根据ThinkDesign的对齐命令对齐点云和3D曲面； 在ThinkDesign中将点云和3D曲面网格； 应用Compensator对比点云和曲面的网格，自动获 取变形数据； 应用GSM复制命令完成产品的回弹修改。
CFD（compensator adaptation based on FEA data）基于FEA-MESH的回弹补偿修改将Compensator技术和FEA数据配合使用能够提高模具设计效率，设计师再也不必花费大量时间来重建回弹补偿的曲面，其过程如下：
根据FEA获取初始曲面网格和回弹补偿网格； 在ThinkDesign中分别从初始曲面网格和回弹补偿网格中或取节点信息，要求两种网格的节点数量一致；
运用Compensator技术自动获取回弹的变形数据以确定位移区域； 采用GSM功能，根据回弹变形数据自动修改CAD模型。 Ogihara（荻原模具）是日本知名的汽车模具设计和制造商。Ogihara在汽车模具方面的强大实力和丰富经验奠定了他们在业界的领先地位。但是近几年，CAD/CAE/CAM在汽车模具设计和加工制造方面的应用日渐扩大和深入。同时，汽车车身方面也有了很大的创新，比如说在汽车车身中使用高强度板和一些新材料，如铝合金。 除了技术和材料方面的革新以外，缩短开发周期也成为一个严峻的挑战。开发初期就需要进行非常准确的设计且符合生产要求。
企业面临挑战： • 快速准确的预测设计开发周期 • 降低开发成本。
解决方案： 在Ogihara的Ota工厂，从2003年开始使用ThinkDesign软件来创建、修改数据模型，特别是使用GSM功能后，大大缩短了开发时间。在冲压模具质量得到提升的同时，试模校正的次数也大幅减少了。 使用ThinkDesign软件以后： • 创建补偿数模所需的时间降低了57% • 模具校正次数从7次降低为2次 • 模具校正的成本显著降低 • 缩短了模具设计开发周期 • 缩短了模具生产周期
具体实施过程： 冲压模具从设计到生产的大概工作流程如下：创建模具型面的CAD 数据；冲压模拟分析得出补偿过的形状；主要针对回弹和扭曲分析，对CAD数据进行修改；最后加工冲压模具。在上述工作流程里，精度调整是必需的。CAD数据不准确的话，就需要对模具进行物理校正，因为金属板材的精度经常是不正确的，即使在数模上花了很多的时间，最终还是需要在车间里对模具进行校正和修改。汽车车身数模通常都比较复杂，包含了大量的面，需要对相关的面进行逐一的修改和重建。在使用ThinkDesign之前，Ogihara需要花1-2周的时间来修改CAD数模。 使用GSM功能以后，创建补偿数模的平均时间从20个小时降低到8.5小时，节省了58%的时间。 GSM功能主要是同时控制两个或者更多的面，面上的点从原始位置移动到目标位置，生成一个新的面。基于产品原始数模、FEM软件进行回弹分析以后的数据位置，Compensator（回弹补偿）就可以自动创建经过补偿的数模，相邻面的连续性还得到了保留。不但缩短了创建补偿数模的时间，而且数模质量也得到了很大的提升。模具校正次数从7次降低到了2次，现在已能获得90%的正确率。目前Ogihara能够准确预测开发周期，模具生产和设计开发周期也都得到了缩短。通过对GSM功能的全面了解和熟练掌握，Ogihara目前的产品质量和开发速度达到了更高的标准。
“ 我们不能总是根据偶尔的订单去花费50个以上的工时来创造一个补偿的模型，虽然从技术上来说这是可以实现的，但是投入的精力太大了。自从实施ThinkDesign后，我们可以实现降低成本和创造补偿模型，这在以前是做不到的。现在，如果我们不使用ThinkDesign，我们就别想去创造补偿模型了。”——设计部经理 首先，我们并没有对设计评审会有太多的期待。我们知道如果要求设计人员在目前的CAF模型上进行太多的变形设计，我们无疑将承担更多的工作，设计周期也会变长。但是，自从我们使用了ThinkDesign，设计部门变的很愿意把他们的CAD模型和几何造型相结合，进行更多的变形设计。我们非常感谢设计部门使用了ThinkDesign”。——原型机事业部经理
比亚迪模具：初探ThinkDesign的回弹补偿功能 模具, 初探, ThinkDesign, 比亚迪, 功能 本文作者：北京比亚迪模具有限公司 黄河
由于对汽车轻量化设计的要求不断提高，高强度钢板材料占汽车车身的比重越来越大。高强度钢可以在汽车轻量化的前提下，满足碰撞强度要求，然而用一般冲压方法生产出的高强度钢零件回弹值会非常大，回弹后的零件形状往往不在误差允许范围控制内,不能适合实际所需的应用。这使车身零件回弹对车身品质的影响日益突出。 板料成形中回弹是是金属材料本身特性所致，是不可避免的。生产实践中采取的对策之一是用回弹补偿的方法，在冲压模具上做出回弹的补偿量来补偿板料成形中产生的回弹。 补偿量的大小主要根据实际零件成型后的检测数据；也可以参考数值模拟软件计算的回弹数值；或者由经验给出。 零件成型后的检测数据可以由多种方法获得，通常可以用检具结合手工测量方法（图1），可用三坐标结合检具测量方法（图2），也可用检具结合白光测量即照相测量方法（图3）。
（ 图1） 部分三坐标检测点及其测量数值 （图2） 本文主要涉及的是根据上述实际零件成型后的检测数据，结合回弹补偿的实践经验，应用ThinkDesign软件的GSM（Global Shape Modeling）功能来做模面回弹补偿的方法。ThinkDesign的GSM功能很多，用在回弹补偿方面我们感觉其中两个功能就足够了。 一是 “高级（M）” 功能，该功能依据回弹变形前零件的原始曲面，以及描述回弹补偿值的一系列控制点线；还需要若干匹配的点线。在应用此命令操作时只需分别选中上述设计要素及相关的约束命令选项即可一次生成高质量的变形曲面。当然这一系列控制的点线及匹配的点线确定，需要有相关经验的工程师。 举一个说明。某车A柱下加强板，零件冲压成形经拉延，切边冲孔，翻边整形三道工序成型，使用材料为高强板B340/590DP，料厚1.2mm。此零件前期未做回弹补偿，冲压成形后经检测尺寸偏差较大回弹翘曲严重,由以下白光照相测量图可见，其最大尺寸偏差达10mm详见下图。 （图3） 零件的回弹补偿方法是，根据测量数据在整形模上按一定比例做出与测量出的回弹数据逐一对应的相反的模面。 ThinkDesign软件中GSM的“高级（M）” 功能，恰好能应用这一系列点线的控制，一次性生成一个优质的回弹补偿模面，使我们能够比较容易达到上述目的，所要完成的工作。可以想象如果用传统CAD软件去做的话，是一项非常繁琐的工作。 上图显示的是该零件应用“高级（M）” 功能的一系列控制线以及曲面变形前后的截面线对比。
以上两图是两次应用“高级（M）”回弹补偿的模面：第一次是全局补偿，第二次是局部补偿。在实际生产中该零件经过两次回弹补偿，合格率从20%左右升至接近90%。 另一是 “棱线扭转（S）” 功能，该功能需要有一个回弹变形前的零件原始曲面，以及该零件上一条连续的扭转棱线。执行命令之后会在扭转棱线上自动产生一系列垂直截面，并且各个截面的角度都可自由定义。仅仅一条命令即可将所需变形曲面生成，效率非常高。 这里可另外举一个说明利用该功能做回弹补偿的实例。本例根据经验要将图中零件绿色部分的形状延棱线形状向内做3°的回弹补偿角。有CAD造型常识的工程师可以很容易看出，通常的CAD软件用一次操作命令是不可能完成的，弄不好要花费一两天的时间。而应用“棱线扭转（S）” 功能，一条命令可以搞定。
