CN111177954A - 校准工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于校准可塑性变形的构件的形状的方法，所述可塑性变形的构件优选由金属原料构成，所述方法包括：•建立构件的三维理论模型；•设计所述构件的理论模型的有限元模型（FEM模型）；•检测、优选通过扫描检测变形了的实际构件的三维几何结构；•确定所述实际构件相对于所述理论模型的偏差；•通过将力施加在所述构件的所算出的位置处产生进行变形；•检查并对比变形过程之后的实际构件与所述理论模型，其中，基于所述FEM模型确定所应用的用于变形的力和所算出的用于在所述构件处导入力的位置。

Description

校准工艺

技术领域

本发明涉及一种用于校准可塑性变形的构件的形状的方法，所述可塑性变形的构件优选由金属原料构成，所述方法包括：

•建立构件的三维理论模型；

•设计构件的理论模型的有限元模型（FEM模型）；

•检测、优选通过扫描检测变形了的实际构件的三维几何结构；

•确定实际构件相对于理论模型的偏差；

•通过将力施加在构件的所算出的位置处进行变形；

•检查并对比变形过程之后的实际构件与理论模型。

背景技术

由现有技术已知一种用于校准构件的方法，其中最准确地测量实际构件并且将其与三维理论模型相对比。借助于计算机程序给工人指出尺寸上的偏差，工人手动地通过应用拉或压力来修正这些部位。为了得到相应于尺寸上的要求的实际构件，通常执行八至十五次这样的变形和检查过程或循环，这要求高的时间耗费。

DE 196 11 897公开了一种用于弯曲或校准金属的工件的方法，其中，工件的实际形状和与理论形状的偏差通过检测跳动（Jitter）的力和行程传感器确定。在进一步的弯曲进程中，用于计算回弹（Rückfederung）以及由此用于计算在卸载之后保留的变形的所确定的值以计算机支持的方式进行评价，并且一旦所算出的保留的变形相应于达到理论形状，则变形过程结束。然而，这样的计算机支持的方法基于借助于力和行程传感器所确定的跳动需要不小的时间和仪器上的耗费。

发明内容

本发明的任务是提出一种方法，其中构件直至完成校准的构件的校准过程快速且独立地进行，其方式为必须尽可能少地实施检查和对比过程。

所述任务根据本发明通过如下方式来解决：基于FEM确定所应用的用于变形的力和所算出的用于在构件处导入力的位置。

根据本发明的用于校准可塑性变形的构件的形状的方法（所述可塑性变形的构件优选由金属原料构成）包括建立构件的三维理论模型、优选建立为CAD模型。

作为进一步的步骤，所述方法包括设计构件的理论模型的有限元模型（FEM模型）。该FEM模型能够模拟构件在力影响时的特性。通常，这样的FEM模型被用于构件的尺寸确定及其形状设计，由此能够在起支配作用的（vorherrschenden）力和其它影响的情况下建立优化的形状。

优选借助于扫描检测变形的实际构件或其三维几何结构，其中，所检测的数据优选至少暂时被存储在计算机或云中。通常，该实际构件直接地紧接于制造工艺进行几何结构的检测。这优化了构件的完整的制造工艺直至构件的对准（Ausrichtung）。所检测的、如所建立的、该方法或实际构件、理论和FEM模型的数据也能够优选被收集在云中并且对于其它校准方法作为经验值被混合。其中，来自制造工艺的数据、即材料数据、铸造数据、热处理数据或其它能用于该方法的数据也被混合到该校准工艺中，其中，这些数据优选被收集在云中并且能够由不同的系统调用并相互计算。

所检测的数据实现确定实际构件相对于理论模型的偏差。基于所检测的、实际构件的三维几何结构和所建立的理论模型能够确定形状的偏差。优选地，为此使用如下的计算机程序，其允许迅速的实施并且调整（abgleichen）所检测的、如所建立的数据。

基于所确定的偏差能够通过将力施加在实际构件的所算出的位置处实施限定的变形。形状偏差能够由系统光学地显示，基于其能够实施变形。

在变形被实施之后进行实际构件与理论模型的检查和对比。在未到达实际构件的理论模型的形状时，基于新确定的在实际构件与理论模型之间的偏差重新实施变形过程。紧接着，同样重新实施在实际构件与理论模型之间的检查和对比，即重新执行所述循环。这些过程或循环如下多次地重复，直到实际构件相应于理论模型。

根据本发明，通过如下方式优化所述方法，即基于FEM模型确定所应用的用于变形的力和所算出的用于在实际构件处导入力的位置或这形成针对第一变形的基础。优选地，系统或计算机基于FEM模型预设限定的力，其被导入在相应所算出的位置处以便实现实际构件的所算出的变形。通过这种对作用到实际构件上的限定的力的预设以及还有对要导入力的准确的位置，能够借助于FEM模型预限定在实际构件处出现的变形。由此，能够减少循环的数量，因为通过借助于FEM模型基于预限定的力和用于导入力的位置确定可预期的变形在第一循环之后就已经得到与理论模型接近的实际构件。

有利的是，将FEM模型用作第一校准过程的基础。基于其来实施第一校准过程，第一校准过程能够通过所储存的FEM模型相对准确地确定在实际构件处可预期的变形。

为了优化结果或校准过程，在每次经历变形（Verformungsdurchgang）和紧接着经历检查和对比之后所检测的数据、如所应用的力、位置、所实现的变形等由系统或计算机检测并且由此优化力和位置，其在下一次循环中得到应用以及被优化的力和位置在批量构件的情况下从开始得到应用，由此在最好情况下经历一次变形便会足以校准实际构件，由此其相应于理论模型。这样的数据能够存储在云中并且在各系统间交换。

优选地，为了该优化，所应用的用于使构件变形的力和所算出的位置借助于算法来确定。也就是说，在每次变形之后（其中预设了力和位置并且在此之后检查和对比了实际构件），数据被检测并且在系统或计算机中借助于算法进行优化，从而循环越多或越多实际构件被校准，所需要的循环就越少，因为所述方法借助于该算法或人工智能优化。也就是说，在理想情况下还需要一次循环，然而基于经验值已表明，相比于当今的不可预期低于八次的循环经历数量的现有技术，所述循环减少到三次至六次是非常好的了。

优选地，用于确定力和用于导入力的位置的算法在每次实际模型与三维理论模型的检查和对比过程之后借助新获得的数据优化。新获得的数据表明实际构件借助在限定的位置处所使用的力的有效变形。基于新获得的数据能够优化和细化（verfeinert）FEM模型的用于第一循环的基础数据。由此，每次经历细化和优化对于理想的变形所需要的数据，因而能够减少循环并且缩短工艺时间。由此，所述方法是自学习的并且自优化或优化算法本身。

有利的是，用于确定力和用于导入力的位置的算法在每次实际模型与三维理论模型的检查和对比过程之后借助所收集的数据优化，其中，所收集的数据优选由各个循环流程（Zyklusdurchläufe）的新获得的数据形成。有利的是，另外的关于实际构件的数据还一起流入（miteinfliessen），其来自之前的工艺、如制造工艺或可能的热处理。所有这些数据能够被收集在云中并且对于根据本发明的方法或算法的优化一起流入。

本发明的突出之处也在于，借助于机器人将力实施到实际构件上。通过借助于机器人将力实现到实际构件上，能够准确地实现和实施（nachvollzogen）力或力的大小。此外，机器人能够在实施期间被监测，是否进行了准确的实现。优选地，数据能够同样由系统检测，其然后为了关于所达到的变形优化所述数据能够在系统中借助于算法来处理。

有利的是，力作为拉和压力应用到实际构件上。这实现实际构件的特定的变形，以便得到理论构件的所需要的形状。

根据本发明的方法优选应用于来自车辆技术的结构部件，因为其在大多数情况下是薄壁的并且因此在制造时容易走样，并且接着必须被校准。对于这样的方法而言特别优选的是压铸部件，因为这些薄壁的、在大多数情况下由轻金属制造的构件在铸造或成形期间走样并且接着必须经受校准。此外，在这样的部件的情况下存在高的件数，因而这样的工艺优化在经济上是值得的。

所有设计可行方案能彼此间自由组合。

附图说明

借助附图描述本发明的实施例，其中，本发明不仅仅局限于该实施例。其中：

图1示出根据本发明的方法的流程的流程图。

具体实施方式

实际构件或其三维几何结构优选借助于扫描几何结构而以数字的方式检测。这些数据被存储并且与如下的理论模型相对比，所述理论模型以数字的方式进行了建立、优选作为CAD模型进行了建立。该对比显示几何结构相对彼此的偏差。基于储存在系统中的FEM模型（所述FEM模型基于三维理论模型而进行了建立）以及实际构件与理论模型的偏差能够确定，必须将哪些力应用在哪些位置处，以便达到理论模型的几何结构。所述系统然后基于所算出的力和用于导入所述力的位置实施实际构件的变形。在第一循环中，这些力和位置优选仅基于FEM模型，在每个进一步的循环中（若在实施所述方法的相同的构件或形状相同的构件处），这些数据和由此所应用的力和位置已经通过之前被校准的构件的经验值而得到了优化。也就是说，在第一变形过程之后，实际构件与理论模型相对比并且检测所述数据，其中，所述数据被存储在系统或计算机中或者也存储在云中并且优选利用其他数据、如材料数据等来补充。在未达到实际构件的理论形状时，该实际构件实施进一步的循环。由此，又确定与理论模型的偏差并且借助于新获得的数据和所收集的通过较早的循环存在于系统中的数据重新实施变形，所述变形借助于算法得到了确定，所述算法在每次循环之后被优化并且由此形成自学习的方法。当实际构件相应于理论模型时，结束循环的重复。

Claims (8)

1.用于校准可塑性变形的构件的形状的方法，所述可塑性变形的构件优选由金属原料构成，所述方法包括：

•建立构件的三维理论模型；

•设计所述构件的理论模型的有限元模型（FEM模型）；

•检测、优选通过扫描检测变形了的实际构件的三维几何结构；

•确定所述实际构件相对于所述理论模型的偏差；

•通过将力施加在所述构件的所算出的位置处进行变形；

•检查并对比变形过程之后的所述实际构件与所述理论模型，

其特征在于，基于所述FEM模型确定所应用的用于变形的力和所算出的用于在所述构件处导入力的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FEM模型用作第一校准过程的基础。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所应用的用于使所述构件变形的力和所算出的位置借助于算法确定。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述算法在每次实际模型与所述三维理论模型的检查和对比过程后借助新获得的数据优化。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述算法在每次所述实际模型与所述三维理论模型的检查和对比过程之后借助所收集的数据优化。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述力借助于机器人实施到所述实际构件上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述力作为拉和压力应用到所述实际构件上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述构件是薄壁的、优选是来自车辆技术的结构部件、特别优选是压铸部件。

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