CN102737147B - 确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法 - Google Patents
确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102737147B CN102737147B CN201210217161.7A CN201210217161A CN102737147B CN 102737147 B CN102737147 B CN 102737147B CN 201210217161 A CN201210217161 A CN 201210217161A CN 102737147 B CN102737147 B CN 102737147B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- configuration
- multistep
- geometric parameter
- middle configuration
- optimization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本发明公开了一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，包括：建立板料多步成形的中间构型和最终构型的三维CAD参数化模型；选取需要优化的中间构型几何参数；建立中间构型的一步法仿真模型并根据选取的几何参数对仿真模型的有限元网格进行参数化处理；确定优化目标和约束条件；选取合适的优化算法，启动优化过程，获得优化后的中间构型的几何参数；根据优化得到的中间构型几何参数，更新中间构型的三维CAD模型；建立多步成形的增量法仿真模型，进行验证，若达不到要求，则返回重新建立中间构型的一步法仿真模型，重复优化过程，直至满意为止。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定板料冲压成形中模具型面几何参数的优化设计方法，尤其涉及一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法。
背景技术
对于一些成形深度较大的冲压零件或者压边力不能调节的局部凸包成形，一般要分多步成形，从而避免出现开裂和起皱缺陷。在多步成形中，中间构型一般根据最终成形构型选取若干参数进行修改获得。在传统方法中，中间构型几何参数的取值依赖于工程师的经验，而且需要通过不断修改和试错，才能获得符合要求的中间构型形状，开发成本较高。虽然近十年来有限元仿真技术越来越多地用于模拟板料的成形过程，并能成功预测成形过程中的起皱和破裂等缺陷，可以减少物理试模，降低成本，但是这种方法只是取代了物理试模，不能达到参数的优化设计。在板料的多步成形过程中，找到一种确定中间构型的几何参数的方法，达到中间构型几何参数的最优设计，对于工程师和技术人员来讲显得非常关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，解决多步成形中间构型的几何参数的取值只能依靠工程师的经验，准确性差，难以得到中间构型几何参数的最优取值的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特点是包括如下步骤：
(a)建立板料多步成形的中间构型和最终构型的三维CAD参数化模型。
(b)选取需要优化的中间构型几何参数。
(c)建立中间构型的一步法仿真模型，并根据选取的几何参数对仿真模型的有限元网格进行参数化处理。
(d)确定优化目标和约束条件。
(e)选取合适的优化算法，例如自适应响应面方法、遗传算法等)，启动优化过程，获得优化后的中间构型的几何参数。
(f)根据优化得到的中间构型几何参数，更新中间构型的三维CAD模型。
(g)建立多步成形的增量法仿真模型，进行验证，若达不到成形质量要求，则返回重新建立中间构型的一步法仿真模型，重复优化过程，直至满意为止。
进一步的，所述的设计方法的步骤(a)包括：
利用UG-NX(西门子公司的三维造型软件)建立板料多步成形的中间构型和最终构型的参数化模型，并通过偏置操作获得对应的凸凹模型面，然后分别导出零件和模具型面的中间格式igs文件。
所述的设计方法的步骤(c)包括：
将中间构型零件的igs文件导入hypermesh(澳汰尔公司的前处理软件)中，选择一步法radioss-onestep模板，对零件进行网格划分，选择冲压参数，建立中间构型的一步法仿真模型。然后利用hypermesh软件中的hypermorph功能，根据需要优化的几何参数，建立中间构型零件网格的参数化模型。
进一步的所述的设计方法的步骤(d)包括：
利用Keeler-Goodwin成形极限曲线经验公式建立所用材料的成形极限曲线，并依据成形极限曲线建立材料的质量函数曲线。根据建立的质量曲线函数，设置优化目标为所有成形后单元应变坐标点离质量函数曲线的距离的平方和最小，约束条件为厚度减薄率最大的50个单元的平均减薄率小于25％。
所述的设计方法的步骤(e)包括：
根据步骤(b)选定的优化参数和步骤(d)设定的优化目标以及约束函数，在hyperstudy(澳汰尔公司多学科优化软件)中建立整个优化过程，选取自适应响应面法作为优化算法，启动优化过程，获得优化后的中间构型的几何参数。
进一步的所述的设计方法的步骤(f)包括：
根据步骤(e)得到的中间构型几何参数，在西门子公司的三维造型软件UG-NX中对中间构型的CAD模型进行更新。
所述的设计方法的步骤(g)包括：
将中间构型和最终构型的模具型面的中间格式igs文件导入PAM-STAMP2G(ESI集团的冲压成形模拟软件)中，建立多步成形的增量法仿真模型，进行多步成形冲压过程的模拟，验证零件的成形效果是否达到优化目标，若达不到目标，则返回步骤(c)，重新建立中间构型的一步法仿真模型，重复优化过程，直至步骤验证(g)结果满意为止。
本发明的有意效果是：由于结合了有限元模拟技术、基于Keeler-Goodwin成形极限曲线建立的质量函数曲线以及优化技术，提供了一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，解决了现有的仅靠工程师的经验难以获得较优的中间构型几何参数的问题。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1为某矩形局部特征零件的CAD模型。
图2为本发明的一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法的流程图。
图3为中间构型的CAD模型。
图4为最终构型的CAD模型。
图5为多步成形示意图及相关尺寸。
图6为矩形局部特征零件一步法(radioss-onestep)仿真模型。
图7为材料SCEEN5的质量函数曲线。
图8为矩形局部特征零件优化前后单元主次应变坐标点的对比。
具体实施方式
实施例1：图1为某一矩形局部特征零件的CAD模型，具体轮廓尺寸为：长200mm，宽200mm，厚0.8mm。材料为SECCN5，弹性模量为210Mpa，泊松比为0.28，硬化指数n＝0.1825，厚向异性系数r＝1.662。由于该零件是从某一背板零件中提取的，背板零件在成形过程中压边力不能调节，所以该矩形局部特征零件在成形过程中压边力也不能进行调节，该零件一步成形后会出现开裂现象，需要通过多步成形来解决开裂问题。
图2示出了本发明的一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法的流程图。本发明的确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法包括如下步骤：
(a)利用西门子公司的三维造型软件UG-NX建立板料多步成形的中间构型和最终构型的参数化模型，如图3和图4所示。通过偏置操作获得对应的凸凹模型面，然后分别导出零件和模具型面的igs文件。
(b)选取圆角R1、圆角R2和成形深度H作为需要优化的中间构型几何参数，如图5所示。
(c)将中间构型零件的igs文件导入澳汰尔公司的前处理软件hypermesh中，选择radioss-onestep模板，对零件进行网格划分，选择冲压参数，建立中间构型的一步法仿真模型。然后利用hypermesh软件中的hypermorph功能，根据需要优化的几何参数，建立中间构型零件网格的参数化模型，如图6所示。
(d)利用Keeler-Goodwin成形极限曲线经验公式建立所用材料的FLC曲线，并依据FLC曲线建立材料的质量函数曲线，如图7所示。根据建立的质量曲线函数，设置优化目标为所有成形后单元应变坐标点离质量函数曲线的距离的平方和最小，约束条件为厚度减薄率最大的50个单元的平均减薄率小于25％。
(e)根据步骤(b)选定的优化参数和步骤(d)设定的优化目标以及约束函数，在澳汰尔公司多学科优化软件hyperstudy中建立整个优化过程，选取自适应响应面法作为优化算法，启动优化过程，获得优化后的中间构型的几何参数，优化有的中间构型的几何参数分别为：圆角R1为2.91mm，圆角R2为4.07mm，成形深度H为6.99mm。
(f)根据步骤(e)得到的中间构型几何参数，在西门子公司的三维造型软件UG-NX中对中间构型的CAD模型进行更新。
(g)将中间构型和最终构型的模具型面的igs文件导入ESI集团的冲压成形模拟软件PAM-STAMP2G中，建立多步成形的增量法仿真模型，进行多步成形冲压过程的模拟，对优化后的中间构型几何参数进行验证。验证结果如图8所示，从图中可以看出，利用优化后的中间构型几何参数使零件成形质量更优，改善了零件起皱和开裂问题，达到了预期目标。
Claims (7)
1.一种确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)建立板料多步成形的中间构型和最终构型的三维参数化模型；
(b)选取第一圆角R1、第二圆角R2和成形深度H作为需要优化的中间构型几何参数；
(c)建立中间构型的一步法仿真模型，对于仿真模型划分网格，并根据选取所述几何参数对仿真模型的有限元网格进行参数化处理；
(d)确定优化目标和约束条件；
(e)选取合适的优化算法，启动优化过程，获得优化后的中间构型的几何参数；
(f)根据优化得到的中间构型的几何参数，更新中间构型的三维参数化模型；
(g)建立多步成形的增量法仿真模型，进行验证，若达不到优化目标，则返回步骤(c)重新建立中间构型的一步法仿真模型，直至达到优化目标。
2.如权利要求1所述的确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特征在于：
所述步骤(a)中利用三维造型软件UG-NX来建立所述板料多步成形的中间构型和最终构型的参数化模型，并通过偏置操作获得与其对应的凸凹模型面，然后分别导出所设计的零件以及对应的凸凹模型面的中间格式igs文件。
3.如权利要求1所述的确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特征在于：
所述的步骤(c)包括：将中间构型的零件的中间格式igs文件导入前处理软件hypermesh中，选择hypermesh的一步法radioss-onestep模板，对零件进行网格划分，选择冲压参数，建立中间构型的一步法仿真模型，然后利用前处理软件hypermesh软件中的hypermorph功能，根据需要优化的几何参数，建立中间构型零件网格的参数化模型。
4.如权利要求1所述的确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特征在于：
所述步骤(d)具体为利用Keeler-Goodwin成形极限曲线经验公式建立所用材料的成形极限曲线，并依据成形极限曲线建立材料的质量函数曲线，根据建立的质量函数曲线，所述优化目标设置为所有成形后单元应变坐标点离质量函数曲线的距离的平方和最小，约束条件为厚度减薄率最大的50个单元的平均减薄率小于25％。
5.如权利要求1所述的确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特征在于：
所述步骤(e)包括：根据步骤(b)选定的优化参数和步骤(d)设定的优化目标以及约束函数，在多学科优化软件hyperstudy中建立整个优化过程，选取自适应响应面法作为优化算法，启动优化过程，获得优化后的中间构型的几何参数。
6.如权利要求1所述的确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特征在于：
所述步骤(f)中在三维造型软件UG-NX中对中间构型的三维参数化模型进行更新。
7.如权利要求1所述的确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法，其特征在于：
所述步骤(g)中，通过将中间构型和最终构型的模具型面的中间格式igs文件导入冲压成形模拟软件PAM-STAMP2G中来建立多步成形的增量法仿真模型，进行多步成形冲压过程的模拟，来验证零件的成形效果是否达到优化目标。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210217161.7A CN102737147B (zh) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | 确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210217161.7A CN102737147B (zh) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | 确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102737147A CN102737147A (zh) | 2012-10-17 |
| CN102737147B true CN102737147B (zh) | 2014-08-13 |
Family
ID=46992645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210217161.7A Expired - Fee Related CN102737147B (zh) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | 确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102737147B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103212634B (zh) * | 2013-04-10 | 2015-12-09 | 杭州电子科技大学 | 橡皮成型凸弯边多步成型模具及其成型面的设计方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103500256A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-08 | 南车长江车辆有限公司 | 一种钣金冲压成型工艺仿真系统及仿真方法 |
| CN104408259B (zh) * | 2014-12-03 | 2017-11-17 | 南通友星线束有限公司 | 一种压接模具刀片图的自动绘制方法 |
| CN105631104B (zh) * | 2015-12-24 | 2018-10-12 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 齿形密封板的制造方法 |
| CN106094731A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-11-09 | 上海柏楚电子科技有限公司 | 一种旋转体激光切割的方法 |
| KR102189663B1 (ko) * | 2016-10-05 | 2020-12-11 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 파단 판정 장치, 파단 판정 프로그램 및 그 방법 |
| CN108021779A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-05-11 | 广州大学 | 一种折纸结构的优化设计及制造方法 |
| CN108856418A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-23 | 南京六和普什机械有限公司 | 一种汽车零件铝板冲压工艺的稳健性优化方法 |
| CN110399666B (zh) * | 2019-07-16 | 2023-06-02 | 华西能源工业股份有限公司 | 一种基于nx软件进行管式空预器参数化方案设计的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050960A (zh) * | 2007-04-26 | 2007-10-10 | 上海交通大学 | 冲压模具结构分析数值模拟方法 |
| CN102063540A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-05-18 | 西安交通大学 | 一种机床床身结构优化设计方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4660637B2 (ja) * | 2004-12-17 | 2011-03-30 | 公益財団法人ひろしま産業振興機構 | プレス成形システム |
-
2012
- 2012-06-28 CN CN201210217161.7A patent/CN102737147B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101050960A (zh) * | 2007-04-26 | 2007-10-10 | 上海交通大学 | 冲压模具结构分析数值模拟方法 |
| CN102063540A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-05-18 | 西安交通大学 | 一种机床床身结构优化设计方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP特开2006-167766A 2006.06.29 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103212634B (zh) * | 2013-04-10 | 2015-12-09 | 杭州电子科技大学 | 橡皮成型凸弯边多步成型模具及其成型面的设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102737147A (zh) | 2012-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102737147B (zh) | 确定板料多步成形的中间构型的几何参数的优化设计方法 | |
| CN101339574B (zh) | 基于回弹补偿的混凝土搅拌叶片模具型面设计系统及方法 | |
| CN102024081A (zh) | 一种汽车覆盖件模具设计方法 | |
| CN106994483B (zh) | 一种汽车覆盖件拉延模具精确型面加工的方法 | |
| CN104268349A (zh) | 一种复杂曲面下翻边修边线的精确控制方法 | |
| CN102672059A (zh) | 根据仿真冲压工件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法 | |
| CN104307939A (zh) | 大相对弯曲半径薄壁冲压件回弹补偿方法 | |
| CN104765912A (zh) | 一种铝板冲压工艺的稳健性优化方法 | |
| CN105574301A (zh) | 汽车覆盖件拉延模设计方法 | |
| CN105868428A (zh) | 冲压件的回弹补偿方法 | |
| CN104933220A (zh) | 复杂曲面汽车注塑模具高精密制造方法及注塑模具 | |
| Kadkhodayan et al. | An investigation of the optimal load paths for the hydroforming of T-shaped tubes | |
| JP2006263788A (ja) | 見込み金型形状設計システム | |
| CN102722619B (zh) | 一种确定冲压形成汽车覆盖件的零件的材料利用率的方法 | |
| CN104148514B (zh) | 冲压模具切边刀块和翻边刀块的生成方法及系统 | |
| CN103551464B (zh) | 交互式模具设计方法及系统 | |
| CN101976291B (zh) | 一种热交换器板片的制作方法 | |
| CN109773058B (zh) | 冲压模具符型方法 | |
| CN104915487A (zh) | 基于catia的钣弯件下陷工艺数模建立方法 | |
| JP2005199567A (ja) | 金型修正システム、その装置、金型修正方法、記録媒体、プログラム | |
| CN106001933B (zh) | 激光切割修边线的优化方法 | |
| CN105487488B (zh) | 一种级进模复杂钣金件冲压工艺顺序规划方法 | |
| JP2019038005A (ja) | プレス成形体の成形時における割れ発生有無の事前予測方法 | |
| CN102054097A (zh) | 基于cae仿真技术的金属塑性成型产品开发系统 | |
| TWM604243U (zh) | 優化金屬沖壓製程參數的系統 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140813 Termination date: 20160628 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |