国际领先的回弹补偿解决方案

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

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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。

通过以上两例我们可以看出，应用ThinkDesign的GSM功能做冲压件的回弹补偿对应于通常一般的CAD软件是一个很好的补充。可以说ThinkDesign的GSM功能不失为一种高效，准确，理想的做冲压件回弹补偿利器。

dynaform回弹补偿流程

Dynaform回弹补偿流程详解DynaForm软件从5.7版本开始增加了回弹补偿模块（SCP），用户可以在重力、拉延、修边和翻边、回弹等一系列工艺过程CAE仿真之后，通过回弹补偿模块将回弹计算出的数值直接按照一定的系数补偿回模具上，减少实际的模具试模次数，缩短产品的开发周期并降低成本。 DynaForm中回弹补偿的基本流程如下图所示（此图片引用于DynaForm 软件帮助文件）。 图1 DynaForm中回弹补偿的基本流程

从上图可以看出，要进行补偿，需要首先进行拉延和回弹计算，也就是说必须有一次拉延分析，并得到一个合理的回弹结果；软件第一次进行回弹补偿需要2个Dynain文件（一个是回弹前一步的，可能为拉延也可能为修边，第二个是回弹本身的）。 在DynaForm软件本身的Manual手册的Application手册中的第三个案例是关于回弹补偿的，但是案例本身说的比较简略，也没有详细的描写多次补偿需要注意的事项，还有就是DynaForm软件个版本本身的不稳定性，导致计算回弹补偿非常困难，本文从拉延开始，详细诉述多次回弹补偿（案例补偿2次，第2次之后和第2次分析方法一致）方法； 此次分析使用的模型如下： 材质：DP800，厚度2mm 分析软件：DynaForm5.9.2.1 操作系统：Windows 7 X64

图2 分析使用的模型 工艺说明： 如上图所示的零件，V型零件，使用一步成型，肯定会有回弹，通过补偿可以适当补偿，冲压模具如下： 图3 冲压模具 1.第一次成型分析及回弹 具体成型分析及回弹分析设置步骤在此不一一详述，第一次成型分析结果如下：

补偿回弹的冲压件模具设计方法

补偿回弹的冲压件模具设计方法 作者：李文平边文德郭宝峰 1引言 板料冲压成形后存在回弹，回弹是冲压生产中的主要缺陷之一。合理地设计模具是减小回弹的有效方法。传统的任意三维型面的成形，在补偿回弹变形时一般仍采用"试错法"(trial-and-errox)。这种方法需要操作者有很高的技能和丰富的经验，并且成功与否伴有一定的偶然性。对复杂的铝车身覆盖件，在模具试制阶段仅为补偿回弹的修模时间就需半年多，所以，传统的"试错法"耗费了大量的财力和时间。 随着计算机硬件和软件技术的提高，使有限元数值模拟技术成功地应用到薄板成形领域，能够比较准确地预测冲压件成形中的各种缺陷。如果板料成形回弹预测准确，并巨采用数值迭代方法完成补偿过程的时间少于现在实际生产中采用的"试错法"，那么采用数值模拟方法将大人节约模具开发资金和缩短新产品研发周期。 本文提出基于数值模拟迭代过程的"循环位移补偿"设计模具方法，并将其应用于一小型铝合金三维板料成形的模具补偿过程;通过多次循环计算得出合理的模具形状，最终获得形状精度高的工件。 2基于数值模拟补偿回弹的循环位移补偿法 "循环位移补偿"的模具设计力法就是利用有限元数值模拟计算回弹量来修正模具型面，其步骤是:从初定的模具型面的结点位移反向减去模拟计算的相应结点回弹量，得到用于补偿回弹的模具型面。金属板料首先用试探模具(对于第一次循环，试探模具形状和工件相同)成形，计算成形回弹后的工件形状。此工件与目标工件比较，如果存在的形状误差超出容许值，就从模具形状中减去形状误差，得到新的模具型面。在下一循环中，金属板料将用这一新的试探模具型面成形。如果成形工件的形状与目标工件误差仍超出容许值，将再次从试探模具型面反向减去这一循环的形状误差，得到更新的模具型面，进人下一循环，直到成形的工件形状满足要求。

dynaform回弹补偿流程

Dynaform回弹补偿流程详解 DynaForm软件从5.7版本开始增加了回弹补偿模块（SCP），用户可以在重力、拉延、修边和翻边、回弹等一系列工艺过程CAE仿真之后，通过回弹补偿模块将回弹计算出的数值直接按照一定的系数补偿回模具上，减少实际的模具试模次数，缩短产品的开发周期并降低成本。 DynaForm中回弹补偿的基本流程如下图所示（此图片引用于DynaForm软件帮助文件）。 图1 DynaForm中回弹补偿的基本流程 从上图可以看出，要进行补偿，需要首先进行拉延和回弹计算，也就是说必须有一次拉延分析，并得到一个合理的回弹结果；软件第一次进行回弹补偿需

要2个Dynain文件（一个是回弹前一步的，可能为拉延也可能为修边，第二个是回弹本身的）。 在DynaForm软件本身的Manual手册的Application手册中的第三个案例是关于回弹补偿的，但是案例本身说的比较简略，也没有详细的描写多次补偿需要注意的事项，还有就是DynaForm软件个版本本身的不稳定性，导致计算回弹补偿非常困难，本文从拉延开始，详细诉述多次回弹补偿（案例补偿2次，第2次之后和第2次分析方法一致）方法； 此次分析使用的模型如下： 材质：DP800，厚度2mm 分析软件：DynaForm5.9.2.1 操作系统：Windows 7 X64 图2 分析使用的模型 工艺说明： 如上图所示的零件，V型零件，使用一步成型，肯定会有回弹，通过补偿可以适当补偿，冲压模具如下：

1.第一次成型分析及回弹 具体成型分析及回弹分析设置步骤在此不一一详述，第一次成型分析结果 如下：

回弹的距离大约是0.6mm,此零件公差要求在0.1mm以内，所以需要进行回弹补偿； 回弹补偿的方式有2种，一种是在3D软件中，根据CAE的分析结果，手动的处理模型，对于复杂的零件，这种处理过程很繁琐，第二种就是用本文的方法，使用DynaForm软件的回弹补偿功能进行自动的补偿并映射曲面用于实际的模具设计或模具加工； 2.第一次回弹补偿 在进行补偿计算前，一定要确认第一次的分析正常终止，并有Dynain文件 存在方可，回弹补偿的具体步骤如下：

钣金_07基于回弹自动补偿的模具设计

基于回弹自动补偿的模具设计 22 李光俊1,许旭东1，王书恒，王玮 (1,成都飞机工业（集团）有限责任公司;2,伊塞-埃特控股有限公司) 0.前言 回弹现象是板料成形过程中常见的缺陷，严重影响了模具设计的正确性和准确性，回弹效应使按照零件的理论要求形状设计制造出的模具生产出的零件不符合零件设计的要求。因此，要想得到符合零件设计要求的形状，就必须改变模具的形状，这种以生产得到零件设计要求形状为目标，设计生产模具形状，然后对模具进行一定的修正使以消除回弹影响的模具设计方法称为回弹补偿的模具设计方法。 传统的模具设计补偿方法使在钣金车间现场试模实施，通过人工手动修模实现的。人工手动修模的过程是一个依赖钳工的丰富经验的试凑过程：通过一次又一次的修模和一次又一次的试模，反复修正，直到获得所需要的模具形状。很明显，这个修模过程是一个费时、费力、费钱的落后的回弹补偿方法。 本文以专业的板料成形数值模拟软件Pam-stamp 2G的回弹自动补偿功能（DIE COMPENSATION模块）为基础，建立基于虚拟试模过程的模具回弹自动补偿方法，从而使以往“只能意会，不能言传”的修模“艺术”成为在计算机上实现不依赖人的模具设计方法。 1.模具回弹补偿原理 本文提出模具回弹补偿过程是基于零件设计要求形状的虚拟修模迭代过程。它是先按照零件的设计要求形状设计出初始模具形状，经过有限元离散后输入专业板料成形数值模拟软件Pam-stamp 2G中，经过成形模拟和回弹计算分析，获得了板料成形回弹后形状。 将板料成形回弹前后形状和初始模具形状输入Pam-stamp 2G中DIE COMPENSATION模块，软件将进行模具回弹自动补偿，得到模具修正后模具形状；然后将回弹补偿后的模具进行成形模拟和回弹计算分析，将得到零件回弹计算后的形状与设计要求形状进行比较，判断两者的几何形状误差是否满足设计误差要求。若满足设计误差要求，输出模具回弹补偿结果；若不满足设计误差要求，软件重新进行回弹自动补偿循环，直到得到符合设计误差要求的最好的模具回弹补偿结果。 利用Pam-stamp 2G进行模具回弹补偿流程图如图1所示。其中DIEMAKER 模块能够在几分钟内完成模面和工艺补充面的设计与优化。它能快速地通过参数迭代的方法获得实际的仿真模型，并快速地分析判断零件有无过切（负角）和计算出最佳的冲压方向，然后可以非常简单地对模面和工艺补充面的几何形状进行修改。ATUOSTAMP模块采用显式增量算法，是一种基于材料物理学，对金属成形过程进行精确预测的算法，能提供金属成形过程的工业验证和可信的仿真，从而满足工程上的需求。DIE COMPENSATION模块是基于零件设计要求形状的

回弹补偿

第九章回弹补偿 回弹补偿模块（SCP）是eta/DYNAFROM 5.6中新增加的一个用于工具回弹补偿计算的模块。通过使用诸如铝合金、高强度钢以及超高强度钢之类的高级板料，既减轻了车体的重量，又保证了汽车的安全性能。随着高级板料被越来越多的应用到车体制造中，金属冲压工业领域也涌现出若干新课题。其中一个重要的课题就是成形后由于板料弹性回复和不均匀的应力分布导致的回弹现象。 传统上，回弹可以通过过度弯曲、整形等方式在车间解决。现在在预测钣金零件回弹以及有效地对模具进行回弹补偿方面，冲压CAE软件扮演着一个重要的角色。用户可以在经过拉延、修边和翻边等一系列工艺过程后采用冲压CAE 软件进行回弹分析。但是如果要对原始模具曲面进行补偿以解决回弹问题，这就需要使用回弹补偿技术。几十年来，回弹补偿都是依靠工程师的经验完成的。如今，随着计算机硬件和软件技术的不断发展，回弹补偿可以方便地在如eta/DYNAFORM之类的CAE软件中得到解决。 在eta/DYNAFORM中，通过进行回弹补偿，可以修正回弹后的零件形状，从而达到所需零件设计的尺寸公差。如图9.1所示，回弹补偿在一系列成形模拟和回弹分析之后进行。

图 9.1回弹补偿流程示意图 在eta/DYNAFORM中，回弹补偿菜单如图9.2所示。包括回弹补偿模块（COMPENSATION）、补偿结果检查（RESULT CHECK）、网格拓朴结构修复（TOPOLOGY REPAIR）、变形（MORPHING）和曲面映射（SURFACE MAPPING）功能。下面将对每一个功能进行的详细介绍。 图9.2回弹补偿菜单 9.1回弹补偿（COMPENSATION） 在进行回弹补偿之前，用户需要分别导入回弹前和回弹后的结果文件

国际领先的回弹补偿解决方案

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，