崔礼春[1]2003年在《板料零件二维展开计算方法的研究》文中研究指明本文阐述了“冲压零件CAD／CAM／CAE／CAPP集成系统”中的毛坯二维展开计算机辅助设计子系统的关键技术，详细论述了板料零件二维展开的计算机辅助设计的原理与方法，主要内容包括：各种计算方法(如：经验法、几何映射法、滑移线法、势场模拟法、几何近似法、有限元法等)的原理与运用；基于Delphi6.0的冲压零件二维展开设计CAD系统开发；板料成形数值模拟原理与关键技术讨论并结合ANSYS有限元分析软件给出板料拉深模型的几何描述、接触算法选择、接触摩擦模型的建立等具体方法，并利用这种方法实现对成形中的质量问题进行有效的预测，在此基础上完成对坯料形状、尺寸的设计。
张乐成[2]2006年在《基于特征的冲压件毛坯展开方法研究与实现》文中提出根据冲压件零件图计算冲压件毛坯尺寸是分析冲压件变形程度的前提和制定工艺规程的基本步骤。毛坯形状作为冲压成形的一个重要参数,直接影响成形零件的质量。目前,由于叁维设计软件价格还比较昂贵,AutoCAD等二维设计软件在国内中小型企业中广泛使用,许多冲压件零件图仍在二维系统中绘制。很多企业从冲压件二维零件图到毛坯展开主要还是依靠手工计算方法,当冲压件形状比较复杂的时候,这种方法很费时,精度也很差。为此,本文研究从二维冲压零件图出发,进行冲压件毛坯展开的方法,以期能快速得到冲压件展开毛坯的形状和尺寸。文中首先根据冲压件成形和形状特点,将冲压件形状特征分为主特征和辅特征两大类。其中,主特征主要包括弯曲和拉深特征,辅特征则主要为孔和局部成形。在上述特征分类基础上,根据每个特征在二维视图上的描述特点,提出了一种将交互识别和自动识别相结合的特征识别建模方法,然后将识别出的特征进行分类展开处理,将展开后的特征形状通过平移、旋转等变换操作拼合在一起,以获得最终的展开毛坯形状。根据上述理论与方法,作者在AUTOCAD2000软件平台上,用ObjectARX工具开发出的冲压件毛坯展开CAD系统,有效地解决了从冲压件二维零件图得到冲压件展开毛坯形状尺寸的问题,缩短了冲压件毛坯展开的时间,提高了设计效率。
邹栋林[3]2007年在《多工位精密复杂接插件级进模设计研究》文中研究指明模具是制造业的重要基础工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。级进模是一种精密、复杂的冲压模具，它具有高效率、高精度和高寿命等优越性，适用于冲压行业的自动化生产。接插件级进模设计涉及冲压成形理论、冲压工艺、排样设计、产品展开尺寸计算、模具结构设计、产品的成形仿真以及模具材料选择等许多关键技术。因此，对接插件级进模设计进行研究是十分有意义的。本文针对接插件级进模关键技术问题，立足于我国模具技术现状，在接插件级进模设计技术领域开展研究工作，结合研制一套多工位精密复杂汽车接插件级进模的具体实例，说明接插件级进模的设计流程，并对研究成果进行验证。具体包括：(1)从冲压成形理论入手，探讨了金属在塑性状态下的力学行为和特征，包括塑性变形的力学基础、板料冲压成形的力学特点及求解方法和冲压成形极限，从中找出板料冲压变形的基本规律。(2)对典型接插件级进模中包含的冲裁、弯曲、翻边、局部成形和整形等工序变形特性进行了分析；推导了各冲压工序的应力应变求解关系式，这些工作将为接插件级进模设计和计算提供理论依据。(3)以系统的观念看待接插件级进模的设计过程，给出了设计流程图：探讨了排样设计的一般原则；并总结出接插件级进模常用工序的展开尺寸计算公式、典型工序的成形方法及主要零部件的设计方法。(4)通过对典型接插件级进模的详细设计、计算以及对产品重要部位的成形仿真，建立了一种多工位精密复杂接插件级进模设计方法体系，也验证了本文的研究成果。设计部分包括模具排样图设计、结构设计以及各模具零件的设计；计算部分包括带料精度计算，产品展开尺寸计算和模具压力中心计算等；考虑到产品在仿真软件中建模的复杂性，以及应尽量缩短模具的开发周期，且接插件产品中重要、复杂(有尺寸、形状精度要求)部位的成形仿真结果即可代表整个接插件产品的成形仿真结果，故仅对产品的重要、复杂部位进行成形仿真。
郎志奎[4]2008年在《汽车车身曲面展开一步逆成形有限元法及其应用》文中研究表明本文对汽车车身曲面展开一步逆成形有限元法以及其在UG软件的CAE集成模块和车身部件冲压成形回弹模拟等方面的应用进行了深入的研究。曲面展开一步逆成形有限元方法以一步逆成形有限元理论为基础,考虑到零件加工工序中具体工步的成形情况对零件进行局部展开预示成形结果。算法中提供了基于径向基函数的隐式曲面构造方法、几何构造法和NURBS曲线构造法叁种曲面重构方法;实现了法线一致性算法,网格光顺算法和主曲率展开方向优化算法叁个关键子算法。采用曲面展开一步逆成形有限元方法,基于Unigraphics NX软件的底层代码开发平台开发了CAE模块“One-step Formability Analysis”;采用曲面展开一步逆成形有限元法模拟板材冲压成形过程,然后采用基于BT壳单元模型的非线性弹性静力隐式有限元法预示其卸载回弹过程。
朱世杰[5]2009年在《钣金件参数化展开计算机辅助设计及优化排样》文中研究表明钣金件是指由厚度均一的金属薄板制作而成的构件。论文在分析研究钣金件制作工艺的基础上,总结传统展开方法的利弊得失。以计算解析法为途径,运用现代信息技术,研究解决钣金件制作过程中的钣金件的展开图绘制和下料优化排样等问题。本文在对钣金展开方法进行阐述的基础上,重点介绍了基本曲面展开的第一基本形式及曲面的等距对应等钣金件展开的基本理论。其次,重点阐述了VB进行AutoCAD二次开发的关键技术。最后,本文以VB6.0为开发工具,以AutoCAD2004为图形软件的支撑平台,设计开发了支持几种常见的钣金件参数化展开的CAD系统。同时利用VB6.0软件的面向对象的可视化特征,设计了钣金展开的人机交互界面,以方便用户输入参数,为钣金的参数化展开提供一个高效、准确、实用、可靠的工具。论文对钣金件排样优化问题进行了探讨。建立了普通单排排样和普通双排排样的数学模型,并提供了相应的算法。最后研讨了矩形件的排样问题,在给出了目标函数以后,提出了一种针对其特点的实用优化算法。
鲍益东[6]2004年在《汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究》文中研究表明在汽车设计制造的整个周期中，车身模具特别是汽车覆盖件模具的设计制造水平，一直是制约汽车产品开发速度与品质的核心因素。基于形变理论的一步逆成形有限元方法作为一种可成形性的快速评价工具非常适合在零件设计阶段和模具设计阶段应用。本文结合国家自然科学基金重点项目 “冲压成形与模具设计的基础理论、计算方法和关键技术”（批准号：19832020）以及国家杰出科学青年基金项目 “基于KBE的冲压模具CAD专家系统理论以及聚合物板材成形理论与计算方法研究”（批准号：10125208），对汽车车身部件一步逆成形有限元法以及它在翻边成形的坯料尺寸预示，弯曲成形的卸载回弹和引入工艺因素的碰撞仿真等方面的应用进行了深入的研究。一步逆成形有限元法假定成形过程是比例加载的，而且仅考虑初始的毛坯和变形终了的状态，不考虑变形的中间状态，其基本思想为：从最终构形C出发，将其作为最终构形的中面，通过有限元方法确定在满足一定的边界条件下最终构形中各个节点P在初始构形毛坯C0中的位置P0，比较毛坯和最终构形中节点的位置可得到最终构形中应变，应力和厚度的分布。基于离散的Kichhoff假设，最终构形中任意一点到q点变形梯度张量的逆[F]-1为： 其中： （1）从上式可以得到左柯西－格林(Cauchy-Green)张量[B]为： （2）<WP=142>通过计算[B]-1的特征值和特征向量就可以求出单元面内两个主伸长λ1、λ2和它们的转换矩阵[M]。根据体积不变的假设，单元厚度方向的主伸长λ3可以通过面内的两个主伸长λ1、λ2的求出。最终单元的对数应变可由下式求出： （3）一步逆成形有限元法假设板料的弹塑性变形过程与加载路径无关，所以其基于形变理论的弹塑性本构方程为： （4）其中为等效应变，为等效应力，各项异性系数r = (r0 + 2r45 + r90)/4。由于一步逆成形有限元方法不能根据加载历史处理接触问题，所以工具（凸模，凹模和拉伸筋等）对板料的作用都是通过简单的等效外力替代的。于是就可以得到以下的非线性方程组 （5）上述非线性方程组一般采用Newton-Raphson迭代方法进行求解，其迭代格式为： （6）其中ω为迭代收敛松弛因子，[KT(ui)]为第i迭代步的切线刚度矩阵。一步逆成形有限元法Newton-Raphson迭代初始解{U0}的求解采用基于线弹性反向变形初始解预示算法，其基本思想是忽略各种外载荷，假设最终构形是通过线弹性反向变形到初始构形的，然后根据线弹性有限元方法在初始板料上建立平衡方程，通过迭代求解可以使初始板料的节点残余力满足事先给定的收敛条件，最后求得一步逆成形的初始解。对那些包含弯曲压料面成形复杂的覆盖件，一步逆成形有限元法必须考虑弯曲压料面的影响。考虑弯曲压料面的一步逆成形有限元法分两个步骤进行，第一步由最终构形回退到事先给定的弯曲压料面上，即中间构形；第二步由弯曲压料面展开成平坯料即初始构形。弯曲压料面的投影算法就是将节点投影到一个给定<WP=143>的曲面有限元网格上的过程，投影算法过程分成两个步骤即全局搜索和局部搜索。全局搜索确定需要局部求交单元的范围，局部搜索采用弧长法找出中间构形节点所对应的压料面单元。利用考虑弯曲压料面的一步逆成形有限元法分别对伸长类平面翻边、收缩类平面翻边、伸长类曲面翻边和收缩类曲面翻边这四种典型情况下的翻边成形进行模拟计算并预示其修边线的位置，最后将其预示出的修边线位置用增量法有限元法进行效核以验证该方法的准确性。计算结果表明利用一步逆成形有限元方法可以事先得到所需翻边高度，因此在生产实践中就不需要反复修正修边模轮廓，不仅可以节约大量材料与人工浪费，也可以缩短整个制模与调模周期，大大减少制模成本。文中采用一步逆成形有限元法模拟板材弯曲成形过程，然后采用非线性弹性静力隐式有限元法预示卸载回弹过程。模拟卸载回弹过程的非线性有限元法是在弹塑性大变形有限元法的基础上，采用以Mindlin理论为基础的Belytschko-Lin-Tsay壳单元模型。采用逐级更新Lagrange法，板材卸载回弹有限元离散化的单元平衡方程为： （7）式中k为局部坐标系下的单元刚度矩阵： （8）d是单元节点位移向量： （9）f是单元节点内力向量： （10）采用上述方法模拟了Numisheet’2002的标准考题之一“无约束圆柱弯曲成形”的卸载回弹过程，并与实验结果进行了比较；预示了货车纵梁的冲压成形过程和脱模卸载回弹过程，回弹模拟后将纵梁6个关键截面的口宽与实测值进行了比较，比较结果说明该回弹数值模拟方法对弯曲成形卸载回弹预示是有效的。汽车车身部件碰撞仿真是整个汽车碰撞安全性仿真研究的基础。由拉伸实验测出的材料参数是碰撞仿真有限元模型中的一个重要参数。但是拉伸实验所采用的试样通常都取自毛坯而不是最终的冲压件，而加工过程特别是冲压将引起制件<WP=144>中厚度分布、残余应变和应力等变化。这些变化都会导致碰撞仿真产生误差，然而以?
刘桥生[7]2015年在《钣金数字化展开与优化排样及其工艺约束处理技术研究》文中研究指明钣金加工是机械生产中的一个重要组成部分,钣金制件在航空航天、船舶制造、汽车等行业中有着十分广泛的应用。以航空工业为例,钣金零件作为现代飞机机体的重要组成部分,一般占整机零件总数的50%以上,因其具有结构复杂、精度要求高、多品种小批量等特点,该类零件的制造工时通常要占到整架飞机总工时的15%,因此钣金零件的制造过程将直接影响着飞机的整机质量与生产周期。在钣金零件的制造过程当中,展开与排样是其中十分重要的两道工序。仍以飞机制造为例,飞机机体中大量使用的蒙皮、隔框、翼肋等典型零件使得传统的图解法、解析法和经验法等展开技术已很难适应现代飞机研制的要求,而飞机制造中普遍采用的多品种小批量的生产模式则迫切地需要采用良好的优化排样技术以提高板材切割下料时的经济性。基于航空航天钣金件制造的上述特点与现状,本文将着重选取该领域中的几种典型的钣金零件为研究对象,以提高方法的通用性、效率和自动化程度为研究目标,研究面向航空航天及船舶制造行业的钣金展开及优化排样技术,进而为实现这一领域的钣金数字化制造打下坚实基础。零件种类繁多是航空航天类钣金件的一个重要特征,这一特征导致不同类型零件展开时需要采用不同的算法来处理。为保证展开算法良好的通用性,本文选择采用叁角化网格曲面作为展开模型,通过引入基于高斯曲率的曲面可展性评价标准,将被展曲面分为易展曲面和复杂(难展)曲面两大类型进行处理。对于曲面可展程度较好的钣金零件,本文采用基于弹簧-质子模型的能量法进行展开。针对传统能量法展开速度过慢这一缺陷,本文开发了一种基于可变步长的变形能释放算法,该算法通过动态调整步长来主动释放网格变形所产生的弹性能,显着提高了展开效率;根据能量法独特的“涟漪法”展开机制,本文提出了层次化展开方法来消除累积误差,提高了算法的鲁棒性;通过对自动展开结果进行适当工艺修正来进一步提高展开精度。算法选取典型的框肋类飞机钣金件为展开对象,对直弯边、凸弯边、凹弯边等子类型浅弯边零件进行展开验证,实验结果表明当网格曲面的可展程度值介于0.9985与1时零件展开前后的面积和边长损失几乎为零,相比现有的专用框肋类零件展开算法,本文算法可省去大量的特征选取、截面生成等交互操作,算法的展开效率、通用性和自动化程度均有很大提高。对于以拉深件为代表的复杂型面钣金零件展开,现有的几何展开方法普遍存在展开效果易受曲面几何形状影响的问题。基于此,本文提出了采用As-Rigid-As-Possible(ARAP)网格参数化方法来进行展开求解的思路。在引入网格参数化变形能的一般函数表达式后,本文采用了互协方差矩阵法来求取单个叁角面片变形时的局部刚体变换矩阵,通过最小化整体变形能来实现曲面的最优展开。实验证明ARAP算法展开复杂曲面时仍拥有良好的保形与保面积特性,可有效求解因零件形状存在垂直壁结构、狭长类形状、扣边、缺口等局部特征而易导致展开计算失败的问题,算法不易受零件几何特征的影响,可快速稳定地为进一步的形状优化提供一个良好的几何初始展开解。针对航空航天钣金件多品种小批量的下料模式,本文首先从矩形件排样入手,采用了最佳匹配方法为基础排样算法。针对单纯最佳匹配排样时易出现“塔”式效应的问题,本文采用遗传算法对排样结果的顶部序列进行优化,通过局部优化的方式使得算法在处理大规模矩形排样问题时仍能快速获得一个良好的排样方案。在此基础上,本文以临界多边形方法为判交工具,利用压缩算法和零件组合操作,将算法进一步推广到了不规则件排样中,实现了最佳匹配策略从矩形件排样到不规则件排样的自然过渡,提高了算法的通用性。针对钣金切割下料过程中存在的板材纤维方向约束、切割损耗、共边切割等主要工艺约束,本文建立起了对应的排样规则并将其集成入已开发的基础排样算法中,最终算法可在考虑主要工艺约束下对航空及船舶矩形件和异形件进行快速优化排样。基于以上研究成果,本文分别开发了基于轻量化模型的钣金展开软件(SurfacePara)和基于生产计划的优化排样软件两套应用软件,最后通过选取多个典型零件和排样算例对这两个软件平台进行了有效的应用验证。
李建心[8]2005年在《汽车覆盖件拉延工艺的关键技术研究》文中进行了进一步梳理覆盖件是车身的基本组成部分,其质量优劣对整车性能的影响十分明显。由于覆盖件一般具有复杂的形状并且对零件各部位的拉延均匀性有极高的要求,因而设计合理的拉延工艺就极为重要。覆盖件拉延工艺的设计一般包括以下内容:翻边展开、拉深方向选择、坯料估算、工艺补充面的搭建、压料面的添加以及拉深筋的布置等等。 本文对汽车覆盖件拉延工艺的关键技术,即拉深方向的优化设计、坯料估算、工艺补充面的自动搭建等进行研究,以通用的UG软件为平台,借助其二次开发工具UG/Open API,利用VC++来对UG做二次开发,开发了一个内嵌于UG系统的专用汽车覆盖件拉延成形工艺设计的软件功能模块。具体研究内容如下: (1)在拉深方向优化设计的开发中,主要研究了在UG环境下开发优化汽车覆盖件拉深方向模块的方法,总结了拉深方向确定的基本原则。根据原则主要建立了叁方面的数学模型:确定拉深方向可行域的数学模型、优化拉深方向的目标函数和评价函数。在所建数学模型的基础上,开发出了可以快速、准确地确定覆盖件拉深方向的软件模块,并且给出具体的应用实例。 (2)在覆盖件坯料展开方面,概述了目前普遍采用的反算覆盖件毛坯展开尺寸的方法。然后利用几何分析法,建立了估算最大毛坯尺寸的数学模型。根据数学模型,开发出了求解毛坯尺寸的软件模块,并采用实际例子对模块进行验证。为了求解结果更接近实际,采用成型度概念对所求得的最大结果进行优化。 (3)拉深方向确定之后,对汽车覆盖件进行工艺补充。首先对常见的工艺补充面截面线类型进行分析,建立数学解析模型并进行参数化设计,并且给出特殊问题的处理方法。然后详述了工艺补充面的自动搭建过程,系统阐述了实现坐标系变换的叁种方法,为程序开发奠定了理论基础。本章以微型车后门为实例,对工艺补充面模块进行考核。 通过应用实例验证,本文独立开发的软件功能模块是可行的,并且将对
兰典[9]2016年在《汽车覆盖件回弹精确网格模型构建方法研究》文中研究说明板料在冲压成形中不可避免会出现回弹现象,直接影响冲压件的品质。特别是高强度薄钢板等在汽车行业中大量使用,使得回弹问题尤为突出,目前回弹控制除了工艺控制外,还包括回弹补偿,即对模具型面进行预修正,使冲压件回弹后的形状与设计模型一致。回弹补偿包括设计补偿和基于实际冲压件的逆向扫描补偿,其中设计补偿以CAE仿真计算为基础,通过多次迭代获得补偿模型,但由于CAE仿真还无法准确计算回弹,所以零件还需在实际冲压后进行逆向扫描,与设计模型对比获取偏差进行补偿。而冲压件在逆向扫描时会受到重力影响,实际回弹包含重力变形,使得扫描数据失真。为了剔除回弹中的重力变形,本文应用CAE仿真方法获得零件重力变形,并通过实验验证该方法的准确性。然后将扫描数据与模具型面模型优化对齐,应用网格映射及偏置的方法对扫描数据进行相应的修正,构建精确回弹网格模型,提高逆向补偿的精度。本文提出了一种汽车覆盖件回弹精确网格模型的构建方法,主要开展了以下工作:1.根据零件在逆向扫描时会受到重力影响,提出了一种剔除重力变形只具有回弹精确网格模型的构建方法。首先应用CAE仿真方法计算重力变形,然后采用实验对该仿真方法进行验证;最后在扫描数据上进行相应的偏置计算,剔除重力变形,获取零件回弹精确网格模型。2.通过二维零件和叁维零件的重力变形实验与仿真分析结果对比,验证CAE仿真计算的准确性。3.以某轿车发动机罩内板为例,将该内板的扫描数据与模具型面模型优化对齐,然后运用VC程序建立网格映射相关算法,实现回弹精确网格模型的构建。本文通过实验验证CAE仿真计算方法,剔除零件在逆向扫描中的重力变形,构建回弹精确网格模型,为后续回弹逆向补偿提供准确数据,具有实际应用意义。
崔煜[10]2008年在《覆盖件冲压成形的数值模拟和回弹研究》文中进行了进一步梳理回弹现象是金属板料弹塑性成形过程中不可避免的物理现象。回弹缺陷的存在造成零件的形状及尺寸与设计要求不符,直接影响冲压件的装配性能和使用可靠性等,对汽车覆盖件来说,将有明显的翘曲或各处缝隙不均,极大地影响到美感。如何准确的预测回弹后零件的形状、设计出准确的型面以补偿回弹,在目前还是国内外模具行业中的难题。国内对回弹研究目前还停留在实验室过程,直接指导生产的公认的回弹控制和补偿技术还是一个空缺。采用数值模拟方法准确的预测零件各处的回弹量对最终解决回弹问题有不可替代的作用。近年来,有限元方法被越来越多的运用于回弹仿真计算,但由于模拟软件的局限和回弹问题的复杂,且模拟计算受到很多因素的影响,有限元方法模拟的回弹预测数据要直接运用到实际生产用模具中去则要有待于深入的研究。本文针对一些影响回弹预测的因素开展了覆盖件回弹仿真计算及其应用技术的研究,研究的目的在于通过叁坐标实测零件的回弹数据来比较、验证回弹研究方法的可靠性,为回弹的预测找到一种新方法。
参考文献：
[1]. 板料零件二维展开计算方法的研究[D]. 崔礼春. 合肥工业大学. 2003
[2]. 基于特征的冲压件毛坯展开方法研究与实现[D]. 张乐成. 华中科技大学. 2006
[3]. 多工位精密复杂接插件级进模设计研究[D]. 邹栋林. 兰州理工大学. 2007
[4]. 汽车车身曲面展开一步逆成形有限元法及其应用[D]. 郎志奎. 吉林大学. 2008
[5]. 钣金件参数化展开计算机辅助设计及优化排样[D]. 朱世杰. 西安电子科技大学. 2009
[6]. 汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究[D]. 鲍益东. 吉林大学. 2004
[7]. 钣金数字化展开与优化排样及其工艺约束处理技术研究[D]. 刘桥生. 上海交通大学. 2015
[8]. 汽车覆盖件拉延工艺的关键技术研究[D]. 李建心. 山东大学. 2005
[9]. 汽车覆盖件回弹精确网格模型构建方法研究[D]. 兰典. 湖南大学. 2016
[10]. 覆盖件冲压成形的数值模拟和回弹研究[D]. 崔煜. 西华大学. 2008
标签：金属学及金属工艺论文; 级进模论文; 钣金论文; 仿真软件论文; 冲压加工论文; 钣金工艺论文; 冲压工艺论文; 二维论文; 网格系统论文; 有限元论文; 接插件论文;