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來源：吉林大（dà）學學報（工學版）

作者：王（wáng）輝，周傑，熊煜，陶亞平，向榮

（重慶大學，材料科學與工程學院（yuàn），重慶400044）

回彈是板料衝壓成形中普遍（biàn）存在的問題，並最終影響零件的尺（chǐ）寸精度。解決衝壓零件回彈的（de）方法主要有兩種（zhǒng）：通過選擇合適的成形方案和工藝參數減少零件的回彈量；0對（duì）模具型麵給予一定反（fǎn）向回彈補償。

在實際模具開發中，第一種方法主要用於減少零件（jiàn）成形後的回彈（dàn）量，無法完全消除回彈，因此可能最（zuì）終零件的尺寸偏差仍超出零件的許用公差範圍

對模具型麵進行回彈補償成為零件尺寸精度控製的重要手段，該方法在實際中應用得十分廣泛[7．9〕

近年來（lái），諸多學者針對回彈補償方（fāng）法進行了（le）大量研尤，-00一13] 。王發成等采（cǎi）用Dynaform軟件對某葉片進（jìn）行衝（chōng）壓成形模擬和（hé）回彈計算，並借助回彈補償模塊，采用有限元方法預測回彈量並進行相應的回彈補償。

聶（niè）聽（tīng）等的采用型麵整體變形算法對汽（qì）車梁類零件的型麵進行回彈（dàn）補償，該方法能有（yǒu）效提高回彈補償效率，且具有高精度和補（bǔ）償準確的特點。

馮楊等[ 提16，17〕 出（chū）了一種基於補（bǔ）償因子的模麵修（xiū）正方法，該方法將零件的型麵分成多個截麵，在各截麵上實施不同的補償因子（zǐ），以提高型麵補償（cháng）精（jīng）度。

等18提出采用雙弧曲麵模型(Bi-arc surface model)對（duì）掃描的衝壓件的點雲數據進行逆向建模，並（bìng）以此對模具進行（háng）回彈補償。

現有研究主要集中在形狀簡單或者零件本身（shēn）具有基準平麵和基（jī）準孔的零件。然而，針對複雜曲麵零件回彈補償的研究較少。

編輯

本（běn）文以某大（dà）型核（hé）電汽輪機空心葉片（piàn）外弧為例，提出（chū）采用三維掃（sǎo）描儀對衝壓成形的葉片零件進行三維全型麵檢測（cè），通過進行逆向建模得到掃描模（mó）型，並與（yǔ）設計模型進行對比得出激光切割、焊接（與內弧零件）和二次激光切割。

圖1所示（shì）葉片外弧有11個平行的截麵（Cl、Cll），實際生產中（zhōng）將零件放置在具有11個相同截麵（miàn）尺寸的專用檢具上，采用間（jiān）隙尺（chǐ）測量實際零件與截麵（miàn）的偏差量。本（běn）文所研究葉片外弧零件的截麵絕（jué）對偏差小於等於1.5 mm

圖1空心（xīn）葉片外弧零件

在對（duì）零件尺（chǐ）寸是否合格的評判方麵，采用傳統檢具的截麵（miàn）檢測方法具有較高效率，但對（duì）於不（bú）合格的零件，需要對模具型麵進行回彈補償，采用傳統檢測方法進行回彈補償十分麻煩。

由（yóu）於葉片的（de）型麵複雜，傳統的檢具檢測（cè）位置有（yǒu）限（xiàn），且利（lì）用檢（jiǎn）測數據進行建模修改麻煩，導致對模具模（mó）麵補償的過程十分耗時，且準確度不高。

針對類似的具有複（fù）雜曲麵的零件，本文提（tí）出（chū）采用三維全型麵掃描（miáo）的方法來檢測零件，其檢測流程（chéng）如圖2所示

編輯

1 三維全型麵檢測方法

圖1為某大型核電汽輪機空心葉（yè）片外弧（hú）零（líng）件的三維圖。該零件的（de）製造工（gōng）藝為落料、熱衝壓成形、麵清理、噴塗顯影劑和貼標識點）。

考慮到（dào）該零件為複（fù）雜曲麵，沒有任何特征（zhēng）麵和特征孔，通常情況下對此類零件後續對齊常常采用手（shǒu）動對齊和最佳擬合對齊，這些方法對齊誤差（chà）較大，對結果（guǒ）影響大。

針對這類複雜曲麵零件，本文提出將零件放置在模具上，在模（mó）具上選定基準，將零件（jiàn）和模具上的基準（zhǔn）的所有數據都進行掃描和記錄，便於後續對齊比較，減少了對齊誤差。

掃描檢測中選擇圖3（a）所示的3個基（jī）準平麵作（zuò）為（wéi）後續的對齊基準平麵圖3（b）為試驗采（cǎi）用的三維（wéi）全型麵掃描（miáo）設備，該設（shè）備為Shining 3D-Scanner係列三維掃描（miáo）儀，型號為Eascan一D，產於中國浙江，其（qí）掃描（miáo）精度為 0．02 rnmo該設備為非接觸式三維掃描方式，掃（a）下模和基準麵 （b）三維藍光掃描儀（yí）

描過程對被檢測物體沒有損傷，主（zhǔ）要應用於產品（pǐn）設計開發、逆向工程及工（gōng）件檢測。本文借助該設備對複雜葉片外弧零件連（lián）同模具上的（de）基準一起進行掃描，計算機可以獲得掃描後的點雲數據。

編輯

通過（guò）逆向建模軟件對得到的點雲數據進行處理（包括（kuò）點雲對齊、采集、降噪、封裝、填孔和修補等操（cāo）作（zuò）），得到掃描後的片體模型。

最後，將模具上（shàng）對齊的基準平麵和外弧零件的設計數（shù）模導人，用於與掃描模型的對齊和三維比較。

通過三維比可以得到維掃描零（líng）件與實際設計模型（xíng）的（de）偏差量，該方法還可以用於分析零件孔位位置、孔位直徑、零件各邊回彈偏差量等。此外，三維全型麵掃（sǎo）描的（de）逆向建模數據還可用於回彈補償和機械加工等。

2三維全型麵檢測結果

采用前麵提出的方法對零（líng）件和（hé）模具上基準麵進行三維全型麵掃描，並用與設（shè）計數模進行比較。比較過程中基於模具上的3個基（jī）準平麵進行（háng）對齊，3個平麵對齊誤差分（fèn）別為0、0湖17和（hé）0、018 mmo圖4為葉片外弧的三維比較偏差圖。

由圖（tú）還可以得出（chū）：該零件的最大正偏差為2，59 mm；最大的（de）尺寸負偏差為一3，04 rnmo各個截麵的二維截麵偏差量可（kě）以通過截取截麵查看，從左到右的11個截麵中，截麵（miàn）(2、C5、C6的最大絕對偏差值小於1. 5 mm；其餘截麵部分區域超過了1. 5 mm，即零件尺（chǐ）寸偏差過（guò）大。圖4（b）為C8截麵的二維尺寸偏差量。

編輯（jí）

通過掃描數據進行逆向（xiàng）建模，一方麵可以用於評價零件（jiàn）的三維和二維的偏差量；另一（yī）方麵還可以用於模具型麵的回彈補（bǔ）償。

首先，導人三維掃描模型以及原始零件數模（mó）；然後，利用回彈補償算法反算出（chū）回（huí）彈補償麵（miàn）；最後，利用所得到回（huí）彈補償（cháng）數據加工模具。

基於逆向工程的（de）回彈補償流程如圖6所示。回彈補償原理是：首先，計算三維掃描模型與參考模型的節點偏差量；然（rán）後，根據圖5所（suǒ）示的回（huí）彈補償方法對零件進行相應的回彈補償，回彈補償借助華（huá）天軟件Sinovation計（jì）算實現，補償係數設為一（yī）1. 0，回彈補償結果如圖（tú）7所示。

編輯

從圖7可以得出（chū）：左邊放（fàng）大區域補償數模在最下層，參考（kǎo）數模（mó）在中間，掃描（miáo）數模位於最上層；右邊局部放大（dà）區域，最上層為補償得到的片體，中間為（wéi）零件參考數模，最下層為實際三維掃描的（de）零件模型。