CN113849918A - 钣金成形与组装模拟方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机实施的模拟和优化零件的成形和组装工序的方法，它包括：通过成形模拟(20)模拟成形工序(2)，从而生成与至少一个成形零件(3)的参考几何形状(10)相对应的回弹零件模拟模型(30)；基于至少一个成形零件(3)的回弹零件模拟模型(30)，通过组装模拟(40)来模拟组装工序(4)，并生成组装后的回弹零件模拟模型(50)，其中，如果组装后的回弹零件模拟模型(50)的几何形状与参考几何形状(10)不匹配，反复调整补偿后的回弹零件几何形状(60)，并重复基于此的组装模拟(40)，直到组装后的回弹零件模拟模型(50)与参考几何形状(10)匹配，从而得到优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)。在此基础上，确定零件和用于成形零件的工具的设计并制造该零件和工具。

Description

钣金成形与组装模拟方法

技术领域

本发明涉及用于制造零件、特别是钣金零件的设计过程领域以及用于制造它们的工具。它涉及模拟和优化零件成形和组装过程的方法。

背景技术

在设计用于制造由钣金成形工艺制成的零件的工艺和工具以及随后组装多个此类成形零件时，已知使用FEM(有限元方法)模型对成形工序和组装工序两者进行数值模拟。这种模拟考虑零件的几何形状和材料特性，计算零件受到加工和组装工具和力时诸如应力和应变之类的内部状态，并分别计算成形和组装后零件的几何形状和内部状态。在模拟组装工序后评估结果可以显示与零件不希望的变形或由过度内力造成的损坏相关的问题。基于这样的评估，人们可以修改该组装的设计，从而也可以修改零件的设计，以避免出现问题。给定修改后的设计，可以重复成形和组装操作的模拟。但是，设计过程可能很复杂，并且重复执行此类模拟的计算成本可能很高。

发明内容

因此，本发明的一个目的是创建一种模拟和优化最初提到的类型的零件的成形和组装工序的方法，该方法尤其是在计算工作量方面比已知方法更高效。

该目的通过根据权利要求的模拟和优化成形和组装件的过程的方法来实现。

该计算机实施的方法用于模拟和优化零件的成形和组装工序，其中该过程包括

·至少一种成形工序，其用于特别是由钣金坯产生相关的至少一个成形零件，和

·用于由所述至少一个成形零件和至少一个第二零件生成组装件的组装工序，

其中，

·至少一个成形工序借助成形模拟被模拟，从而产生对应于所述至少一个成形零件的参考几何形状的回弹零件模拟模型；

·基于所述至少一个成形零件的回弹零件模拟模型，组装工序借助组装模拟被模拟，并生成组装后的回弹零件模拟几何形状；

其中，如果组装后的回弹零件模拟几何形状与参考几何形状不匹配，则迭代地调整补偿后的回弹零件几何形状，借助组装模拟而基于补偿后的回弹零件几何形状模拟组装工序，在组装操作迭代循环中，生成组装后的回弹零件模拟几何形状的迭代版本，直到组装后的回弹零件模拟几何形状与参考几何形状匹配，

对应于匹配于参考几何形状的组装后的回弹零件模拟几何形状的补偿后的回弹零件几何形状是优化的补偿后的回弹零件几何形状。

与参考几何形状不匹配的组装后的回弹零件模拟几何形状被理解为意味着两个几何形状之间的差异超过阈值。

以这种方式，无需进行计算成本高昂的多次成形模拟，即可确定优化的补偿后的回弹零件几何形状。

此外，通过在组装操作迭代循环内执行优化，整个过程的复杂性降低，这允许用户与过程交互以更有效的方式工作。

在实施例中，该方法包括以下进一步步骤：对于至少一个成形零件，确定补偿后的工具几何形状和参数以限定用于创建带有回弹零件模拟几何形状的所述至少一个成形零件的相应工序，其中回弹零件模拟几何形状接近或等于优化的补偿后的回弹零件几何形状。

以此方式，确定工具和工序的参数，特别是用于成形工序的工具的形状。这可以在单遍成形模拟中完成。由于该补偿后的工具几何形状和参数基于优化的补偿后的回弹零件几何形状，因此它们可以称为优化的补偿后的工具几何形状和参数。

在实施例中，方法包括通过迭代修改补偿后的工具几何形状，在成形操作迭代循环中确定优化的补偿后的工具几何形状，并基于补偿后的工具几何形状执行成形模拟，生成回弹零件模拟模型的迭代版本，直到回弹零件模拟几何形状与优化的补偿后的回弹零件几何形状匹配。

这允许更准确地确定优化的补偿后的工具几何形状。这可以是该方法的最后一步，其中迭代程序用于提高最终(优化的补偿后的)工具几何形状的精度。这与程序的早期阶段形成对比，其中成形模拟的结果被输入到组装模拟中，并且可以容忍较低的精度，并且可以仅执行一次组装模拟，无需迭代地调整工具几何形状以获得所需的参考几何形状。

在实施例中，当在组装操作迭代循环中迭代地调整补偿后的回弹零件几何形状时，组装模拟基于

·根据补偿后的回弹零件几何形状

·与作为回弹零件模拟模型一部分的回弹零件模拟内部状态相结合。

尽管这将迭代调整的几何形状与原始成形模拟的内部状态相结合，但组装模拟的结果足够准确。这节省了为补偿后的回弹零件几何形状的每个修改几何形状确定模拟内部状态的工作。

在实施例中，为了利用补偿后的回弹零件几何形状与回弹零件模拟内部状态，回弹零件模拟几何形状被计数为补偿后的零件几何形状或反之，以在两个几何形状之间创建映射，并且基于该映射，该回弹零件模拟内部状态被映射到补偿后的回弹零件几何形状的形状。

补偿后的回弹零件几何形状与映射到该几何形状的回弹零件模拟内部状态一起形成模拟模型，该模拟模型用作与该零件相关的组装模拟的起点。

在实施例中，在通过所述成形模拟来模拟所述至少一个成形工序而生成回弹零件模拟模型的步骤中，该回弹零件模拟模型由成形模拟的单次执行确定。

因此，无需根据参考几何形状对工具几何形状进行迭代调整，即可确定回弹零件模拟模型。根据情况，这可能足够准确，因为它为后续迭代循环创建了起点。

在实施例中，在通过所述成形模拟来模拟所述至少一个成形工序而生成回弹零件模拟模型的步骤中，该回弹零件模拟模型由成形操作迭代循环确定，用迭代调整的工具几何形状替换工具几何形状并执行成形模拟，直到回弹零件模拟几何形状与参考几何形状的偏差足够小。

因此，回弹零件模拟模型通过工具几何形状的迭代调整来确定，使回弹零件模拟几何形状更接近参考几何形状。根据情况，这可以通过提供更好的起点来提高后续迭代循环的效率。

在实施例中，组装工序包括焊接两个以上零件、零件的包边和封接中的一种或多种，相应地组装模拟包括焊接、包边或封接的一种或多种模拟。

一种设计用于制造零件的工具的方法，包括执行用于模拟和优化零件成形和组装工序的步骤，从而确定补偿后的参考几何形状，并制造具有由补偿参考几何形状限定的形状的工具。

一种设计使用工具制造的零件的方法，包括执行模拟和优化成形和组装工序的步骤，从而确定补偿后的参考几何形状，并且制造具有由补偿后的回弹零件几何形状限定的形状的零件，并且可选地制造包括该零件的组装件。

该方法特别适用于包括作为钣金成形工序的成形工序和组装件的后续过程的制造方法。用于组装件的过程可以包括组装工序和/或涉及卷边和/或封接。

在组装工序中，组装后的零件由两个以上的子零件或零部件组装成。组装零部件会导致它们变形，偏离所需的标称几何形状或参考几何形状。

零件的几何形状描述了零件的几何学形状。参考几何形状通常创建为CAD模型。以此几何形状为目标，设计用于成形工序的工具，并模拟使用该工具的成形工序。这通常通过有限元方法(FEM)完成。由成形工序模拟产生的FEM模型代表零件的状态，它至少可以包括零件的几何形状和零件材料的内部状态，特别是内部应力。该状态可以被认为是模拟的结果。

用于成形工序的工具可以包括例如在深拉压力机站中或在级进模或线或传递压力机中的冲头和/或冲模，其由机械、液压或伺服致动驱动。

用于模拟和优化根据本发明的成形和组装件的过程的方法的计算机程序可加载到数字计算机的内部存储器中，并且包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码装置被加载到计算机中时，计算机执行根据本发明的方法。在本发明的优选实施例中，计算机程序产品包括其上记录有计算机程序代码装置的计算机可读介质。相应的数据处理系统被编程为执行该方法，特别是通过用计算机程序代码编程。一种制造非暂时性计算机可读介质的方法，包括在计算机可读介质上存储计算机可执行指令的步骤，该指令在由计算系统的处理器执行时，使计算系统执行模拟和优化成形和组装件的过程的方法。

可以自从属专利权利要求中明显看出进一步的优选实施例。

附图说明

在下文中将参考附图所示的优选实施例来更详细解释本发明的主题，附图示意性示出：

图1是用于深拉成形零件的工具；

图2是用于成形零件和创建零件组装的制造过程；

图3是相应的模拟和设计过程的简化结构；

图4是与同一零件相关的不同几何形状；

图5是设计成形和组装件过程的第一种方法；

图6是设计成形和组装件过程的第二种方法。

原则上，相同的或功能相同的零部件在附图中带有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出用于成形零件3的工具14，该工具包括冲头11、冲模12和压边板13。零件3通过压边板13保持在冲模12上。工具14设置在未示出的成形压力机中。在成形操作期间，零件3保持在冲模12和压边板13之间，冲头11移动向冲模12，或反之，零件3根据工具14的形状成形。这涉及在工具14的半径24上拉动和拉伸零件3。为了控制零件材料流动，拉延筋15可布置在工具14的外围，阻止材料流动。所示工具对应于深拉成形操作，但此处描述的方法适用于其他成形方法。零件3的形状不是由工具14的形状唯一确定的，而是由成形工序对材料的回弹、增厚和减薄等效果决定的。成形操作可以包括单个成形步骤或一系列成形步骤。

图2示意性示出用于从两个或多个零件3创建零件组装件或组装件5的制造过程。在不同的成形工序2中，成形零件3由坯料1生成。图2的左侧以虚线非常示意性地显示了没有回弹的成形零件3，其形状对应于以实线示出且有回弹的工具的几何形状。图2的右侧非常示意性地显示了增强零件形状的成形零件3。

成形零件3在组装工序4中被组装，创建组装件5。从组装件5的角度来看，成形零件3被认为是部件。组装工序4通常涉及通过某种连接技术连接或组装这两个零件。连接技术可包括例如焊接、熔融、粘合、螺母和螺栓、铆接等。组装工序4还尤其可以包括卷边和/或封接，即通过将一个零件折叠在另一零件上来连接零件或通过将它们折叠在一起来连接两个零件。图2极其示意性地示出左侧的零件与右侧的增强零件组装在一起。组装工序4可能涉及焊接和/或封接或包边。这通常会导致相关零件变形。

图3示意性示出相应模拟和设计过程的简化结构，用于模拟图2的实际过程并设计所用的零件和工具。基于组装件5的目标几何形状，创建构成组装件5的零件的参考几何形状10。对于每个成形零件3，参考几何形状10被用于设计创建该零件的成形工序，特别是工具的几何形状。在成形模拟20中模拟该成形工序会产生零件的模拟模型。为了区分这个尚未组装的零件的模拟模型，它应该被称为回弹零件模拟模型30。

模拟确定从钣金坯到成形零件几何形状的变化，以及零件材料状态的相应变化。模拟可以仅基于零件的几何形状，和/或工具元件的形状(或几何形状)和工具的操作参数。

这种模拟方法是众所周知的。它们通常是FEM(有限元方法)，但这不是必须的，其中零件被建模为包括有限数量的材料点，这些材料点布置在栅格或网格中，并且零件的行为是针对这些材料点中的每一个确定的，也称为模拟点。模拟可以包括正向模拟、单步模拟等。

这种模拟的结果可以包括成形操作期间和之后的材料状态，以及零件的几何形状，即零件的形状。状态可以包括每个模拟点中材料的应力，以及其它状态变量，例如应变、温度、减薄和增厚效果。该状态可以被认为是模拟的结果。

因此，回弹零件模拟模型30包括回弹零件模拟几何形状31和回弹零件模拟内部状态32。

给定回弹零件模拟模型30，组装模拟40基于回弹零件模拟模型30来模拟成形零件3的组装。因此，组装模拟40可以涉及零件的组装、包边和/或封接的模拟。这里也可以使用FEM模拟。组装模拟40的结果是进一步的模拟模型，该模拟模型应称为组装后的回弹零件模拟模型50。组装后的回弹零件模拟模型50包括组装后的回弹零件模拟几何形状51并且还可以包括组装后的回弹零件模拟内部状态52。

在实施例中，组装模拟40代表温度效应。例如，这种效应代表了焊接引起的材料加热和散热、材料特性的结果变化，这反过来又引起回弹的结果变化。

在模拟中，与现实中一样，由于例如回弹、减薄或增厚的效果，由回弹零件模拟模型30表示的成形零件3的形状与由参考几何形状10限定的形状不对应。

随后，由组装后的回弹零件模拟模型50表示的组装后的零件(组装件5)的形状再次改变，并且组装后的回弹零件模拟几何形状51与相应零件的所需参考几何形状10不对应。零件的这种变形可能是由于不同的应力、减薄、增厚、在制造公差内与参考零件的偏差或由于额外的成形，例如卷边或封接。

用于设计制造工序(成形和组装零件)的过程的目的是设计工具和工序，使得组装后的回弹零件模拟模型50中的一个或多个感兴趣零件的最终形状对应于根据它们各自的参考几何形状10的各自零件的期望形状。这些感兴趣的零件通常是结构外部的可见零件，例如汽车的车身。其它与其确切形状无关的零件是消费者通常看不到的内部支撑零件，例如增强件。通常，零件的参考几何形状10是给定的，并且相应地设计工具和/或过程。在某些情况下，可能有必要修改参考几何形状10本身。这优选地针对与其精确形状无关的零件进行。

图4以通过该零件的一半的横截面示出单个零件的不同几何形状。例如，另一半部分可以与所示半部分呈镜像对称。在组装状态下形成组装件的其它零件被省略。

·参考几何形状10是组装中的零件或组装件5的所需最终形状。

·组装后的回弹零件模拟模型50是组装工序4之后的零件形状，由组装模拟40确定，而组装模拟40又是基于成形模拟20。最终需要补偿组装后的回弹零件模拟几何形状51与参考几何形状10的偏差。对于零件的每个点，这种偏差可以用差异向量或偏差向量98表示。

·回弹零件模拟几何形状31是成形工序2后零件的形状，由成形模拟20确定。

·补偿后的回弹零件几何形状60是成形零件3在组装之前应具有的形状，使得在组装工序4之后其形状将与参考几何形状10匹配。就模型而言，从补偿后的回弹零件几何形状60开始，由组装模拟40产生的组装后的回弹零件模拟几何形状51应与参考几何形状10匹配。补偿后的回弹零件几何形状60与回弹零件模拟几何形状31的差异可由补偿矢量99表示。

图5表示设计成形和组装件的过程的可能方法：基于当组装成组装件5的一部分时零件的参考几何形状10，执行成形模拟20。成形模拟20模拟其几何形状由参考几何形状10限定的工具的使用。成形模拟20的结果是包括回弹零件模拟几何形状31和回弹零件模拟内部状态32的回弹零件模拟模型30。在比较步骤35中，将回弹零件模拟几何形状31与参考几何形状10进行比较。如果两者不匹配，则在适配步骤36中修改工具11、12、13、14的几何形状，或者换言之，由补偿的工具几何形状38替换。

通过计算总偏差并将其与参考值进行比较，比较步骤35可以自动执行。在实施例中，比较步骤35由真人用户执行。例如，真人用户可以评估回弹零件模拟几何形状31与参考几何形状10的偏差的视觉表示，并基于此决定是否需要(进一步)修改工具几何形状，或者该方法是否可以继续进行组装模拟40。例如，通过用户在偏差的视觉表示的指导下可以进行工具几何形状的调整。

补偿后的工具几何形状38补偿了成形工序2的上述效果，例如回弹。如果补偿是理想的，则根据补偿后的工具几何形状38使工具成形并用这些工具制造实际成形零件3将使得成形零件3具有根据参考几何形状10的形状。

在成形模拟20中再次模拟包括上述效果例如回弹的成形步骤，并且基于产生的回弹零件模拟模型30，在成形操作迭代循环中迭代地调整补偿的工具几何形状38和相应的过程参数，直到回弹零件模拟几何形状31与参考几何形状10的偏差足够小。在减小或最小化这种差异的意义上，可以说由成形模拟20表示的成形工序2被优化。

对于两个以上的成形零件3，给定由相应的优化成形工序2或成形模拟20产生的优化回弹零件模拟模型30，执行组装模拟40。组装模拟40基于回弹模拟零件模型30和/或涉及成形零件3的包边和/或封接操作来模拟成形零件3的组装。根据工具特定的参数(例如焊接点的直径)，组装模拟40可以模拟相应工具(例如冲头和衬垫)的使用，以及用于焊接、熔融、粘合、螺母和螺栓、铆接的相应工具和/或机器人的使用。

组装模拟40通常也是FEM模拟。在这种情况下，模拟始于处于初始状态的零件，如由每个零件的先前成形模拟20确定的。该初始条件30因此包括相应的回弹零件模拟几何形状31和回弹零件模拟内部状态32。

组装模拟40的结果是组装后的回弹零件模拟模型50，其至少包括组装后的回弹零件模拟几何形状51，并且在某些实施例中，包括组装后的回弹零件模拟内部状态52。在比较步骤55中，将组装后的回弹零件模拟几何形状51与参考几何形状10进行比较。如果两者不匹配，则在组装相关的适配步骤57中，参考几何形状10被修改，或换言之，由进一步补偿的参考几何形状70代替。除了成形工序的上述效果之外，进一步补偿的参考几何形状70还补偿了由组装模拟40建模的组装工序4引起的上述变形。

基于进一步补偿的参考几何形状70开始成形模拟20，该过程用外迭代循环迭代地重复，并且包括作为内迭代循环的成形操作迭代循环，也就是说，迭代调整工具几何形状和过程参数，直到回弹零件模拟几何形状31与进一步补偿的参考几何形状70的偏差足够小。

通过计算总体偏差并将其与参考值进行比较，比较步骤55可以自动执行。在实施例中，比较步骤55由真人用户执行。例如，真人用户可以评估组装后的回弹零件模拟几何形状51与参考几何形状10的偏差的视觉表示，并基于此决定是否需要(进一步)修改参考几何形状，或者该方法是否可以终止。补偿参考几何形状70的调整可以例如通过由偏差的视觉表示引导的用户来执行。

上述过程是低效的，因为在组装模拟40之后涉及外循环和内循环的重复执行直到与标称参考几何形状10的偏差足够小，这在计算上可能是昂贵的。

图6代表一种在计算上更有效的方法来设计成形和组装件的过程。

在实施例中，与成形模拟20、回弹零件模拟模型30、比较35和确定优化成形工序2相关的步骤FS与在图5的上下文中解释的相同。

在另一个实施例中，与成形模拟20和确定回弹零件模拟模型30相关的步骤FS仅执行一次，而没有关于参考几何形状10的工具几何形状的迭代调整36。

随后，如在图5的上下文中所解释的，执行与组装模拟40相关的第一遍步骤AS。这包括比较步骤55，其中将组装后的回弹零件模拟几何形状51与参考几何形状10进行比较。

然而，如果两者不匹配，则在与组装相关的调整步骤56中，修改补偿后的回弹零件几何形状60(而不是补偿后的参考几何形状70)。然后使用该补偿后的回弹零件几何形状60代替用于组装模拟40的回弹零件模拟几何形状31。

与图5的程序相比，基于补偿后的参考几何形状70的外迭代循环被基于补偿后的回弹零件几何形状60的、在计算上更有效和更快的迭代循环代替。补偿后的回弹零件几何形状60补偿由组装工序4引起的上述变形，由组装模拟40表示。如果补偿是理想的，那么在组装之前根据补偿后的回弹零件几何形状60对零件进行成形将导致组装模拟40中的零件具有根据参考几何形状10的形状。

在实施例中，如图4所示，通过对于零件的每个点选择补偿矢量99作为该点的偏差矢量98的反数来确定补偿。

在组装模拟40中模拟包括上述变形的组装4的步骤，并基于由此产生的组装后的回弹零件模拟几何形状51，在组装操作迭代循环中迭代地调整补偿后的回弹零件几何形状60和组装4操作的相应参数，直到组装后的回弹零件模拟几何形状51与参考几何形状10的偏差足够小。在减小或最小化这种差异的意义上，组装模拟40所代表的组装4可以说是优化的。相应的补偿后的回弹零件几何形状60则被称为优化的补偿后的回弹零件几何形状60。

在实施例中，仅对一个或多个感兴趣的零件执行组装操作循环，并且其它零件不基于组装模拟40进行修改。对于每个感兴趣的零件，确定相应的优化的补偿后的回弹零件几何形状60。

在实施例中，只有一个零件感兴趣，并且组装操作循环正好为一个零件执行。典型地，这是限定组装件5的外表面的零件，该外表面对终端消费者来说是可见的，例如车辆的外表面。在这种情况下，仅确定单个优化的补偿后的回弹零件几何形状60。

在实施例中，在与组装模拟40相关的步骤AS的第一遍中，组装模拟40基于回弹零件模拟模型30，即回弹零件模拟几何形状31和回弹零件模拟内部状态32。在第一遍之后的组装模拟40的后续迭代中，组装模拟40基于

·由补偿后的回弹零件几何形状60限定的几何形状

·结合回弹零件模拟模型30的回弹零件模拟内部状态32。

如前所述，补偿后的回弹零件几何形状60是在调整回弹零件几何形状56的步骤中产生的。它是一个纯粹的几何模型，限定出在组装模拟40之后，经过补偿的回弹零件的形状，这将理想地产生所需的参考几何形状10。回弹零件模拟内部状态32(代表例如内应力)对于修改后的几何形状并不完全正确。然而，它足够精确，以允许充足的组装模拟40。这使得快速执行组装操作迭代循环的重复迭代成为可能，无需重新计算每次使用不同的补偿后的回弹零件几何形状60执行组装模拟40时使用的内部状态。

为了使用补偿后的回弹零件几何形状60与回弹零件模拟内部状态32，回弹零件模拟几何形状31配准到补偿后的回弹零件几何形状60或反之。这将创建两个几何图形之间的映射。使用该映射，回弹零件模拟内部状态32然后被映射到补偿后的回弹零件几何形状60的形状。

这允许快速执行组装操作迭代循环的重复迭代，而无需重新计算每次使用不同的补偿后的回弹零件几何形状60执行组装模拟40时使用的内部状态。

在实施例中，基于至少一个优化的补偿后的回弹零件几何形状60中的每一个，与成形模拟20相关的步骤FS′被再次执行，特别是作为成形操作迭代循环，确定补偿工具几何形状38和相应的过程参数，以创建相应的成形零件3，为此回弹零件模拟几何形状31和优化的补偿后的回弹零件几何形状60的差异足够小。

在实施例中，基于由优化的补偿后的工具几何形状38产生的回弹零件模拟模型30，与组装模拟40相关的步骤AS被执行一次，以验证最终组装后的回弹零件模拟模型50，特别是组装后的回弹零件模拟几何形状51和组装后的回弹零件模拟内部状态52，与参考几何形状10匹配(这取决于最后由组装模拟40确定的情况基于根据补偿后的回弹零件几何形状60结合回弹零件模拟内部状态32的几何形状)。

综上所述，根据不同的实施例，以下步骤按所示顺序进行：

实施例1：

a)与成形模拟20相关的步骤FS，基于参考几何形状10，在单遍中确定包括回弹零件模拟几何形状31和回弹零件模拟内部状态32的回弹零件模拟模型30，即没有成形操作迭代循环；

b)与组装模拟40相关的步骤AS，基于回弹零件模拟模型30确定回弹零件模拟模型50，特别是组装后的回弹零件模拟几何形状51和组装后的回弹零件模拟内部状态52，并通过组装操作迭代循环优化的补偿后的回弹零件几何形状60；

c)与成形模拟20相关的步骤FS′，通过成形操作迭代循环，基于优化的补偿后的回弹零件几何形状60，确定包括回弹零件模拟几何形状31和可选的回弹零件模拟内部状态32的回弹零件模拟模型30。结果是补偿后的工具38和相应的过程参数，用于创建各回弹零件模拟模型30或成形零件3。

实施例2：与实施例1相似，但在步骤a)中执行成形操作迭代循环。

实施例3：与实施例1相似，但完成一次而不是在步骤c)中执行的形成操作迭代循环。在这种情况下，工具的几何形状和用于创建相应成形零件3的过程由补偿后的回弹零件几何形状60确定。

实施例4：与实施例2相似，但完成一次而不是在步骤c)中执行的形成操作迭代循环。

虽然在本发明的当前优选实施例中描述了本发明，但可以清楚地理解本发明不限于此，而是可以在权利要求书范围内以其它方式来不同地体现和实践。

Claims (13)

1.一种计算机实施的模拟和优化零件的成形和组装过程的方法，其中该方法包括：

·至少一个成形工序(2)，其用于特别是由钣金坯(1)产生相关的至少一个成形零件(3)，和

·用于由所述至少一个成形零件(3)和至少一个第二零件生成组装件(5)的组装工序(4)，

其中，

·所述至少一个成形工序(2)借助成形模拟(20)被模拟，从而产生对应于所述至少一个成形零件(3)的参考几何形状(10)的回弹零件模拟模型(30)；

·基于所述至少一个成形零件(3)的回弹零件模拟模型(30)，所述组装工序(4)借助组装模拟(40)被模拟，并且生成组装后的回弹零件模拟几何形状(51)；

其中，如果组装后的回弹零件模拟几何形状(51)与参考几何形状(10)不匹配，则迭代地调整补偿后的回弹零件几何形状(60)，借助组装模拟(40)基于补偿后的回弹零件几何形状(60)模拟组装工序(4)，在组装操作迭代循环中，生成组装后的回弹零件模拟几何形状(51)的迭代版本直至所述组装后的回弹零件模拟几何形状(51)与所述参考几何形状(10)匹配，对应于匹配于参考几何形状(10)的组装后的回弹零件模拟几何形状(51)的补偿后的回弹零件几何形状(60)是优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)。

2.根据权利要求1所述的方法，包括以下进一步步骤：对于所述至少一个成形零件(3)，确定补偿后的工具几何形状(38)和参数以限定用于制造带有回弹零件模拟几何形状(31)的所述至少一个成形零件(3)的相应工序，其中该回弹零件模拟几何形状(31)接近或等于优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)。

3.根据权利要求2所述的方法，包括通过迭代修改补偿后的工具几何形状(38)在成形操作迭代循环中确定优化的补偿后的工具几何形状，并基于所述补偿后的工具几何形状(38)执行所述成形模拟(20)，生成回弹零件模拟模型(30)的迭代版本，直至所述回弹零件模拟几何形状(31)与优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)匹配。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，当在组装操作迭代循环中迭代地调整补偿后的回弹零件几何形状(60)时，所述组装模拟(40)基于

·依据所述补偿后的回弹零件几何形状(60)的几何形状

·与作为回弹零件模拟模型(30)一部分的回弹零件模拟内部状态(32)相结合。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，为了结合使用所述补偿后的回弹零件几何形状(60)与所述回弹零件模拟内部状态(32)，所述回弹零件模拟几何形状(31)被配准为所述补偿后的零件几何形状(60)或反之，以在两个几何形状之间创建映射，并且基于该映射，所述回弹零件模拟内部状态(32)被映射到所述补偿后的回弹零件几何形状(60)的形状。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在通过所述成形模拟(20)模拟所述至少一个成形工序(2)而由此生成回弹零件模拟模型(30)的步骤中，该回弹零件模拟模型(30)通过单次执行所述成形模拟(20)来确定。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在通过所述成形模拟(20)模拟所述至少一个成形工序(2)而由此生成回弹零件模拟模型(30)的步骤中，该回弹零件模拟模型(30)由成形操作迭代循环来确定，并且用迭代调整的工具几何形状(38)替换工具几何形状(38)并执行成形模拟(20)直至所述回弹零件模拟几何形状(31)与所述参考几何形状(10)的偏差足够小。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组装工序(4)包括焊接两个或更多的零件、对零件包边和封接中的一种或多种，并且相应地所述组装模拟(40)包括焊接、包边或封接的一种或多种模拟。

9.一种设计用于制造零件的工具的方法，包括执行根据权利要求2至8之一所述的步骤以模拟和优化零件成形和组装过程，由此确定优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)，并制造具有由优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)限定的形状的工具。

10.一种设计使用工具制造的零件的方法，包括执行根据权利要求2至8之一所述的步骤以模拟和优化零件的成形和组装过程，由此确定优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)，并且制造具有由优化的补偿后的回弹零件几何形状(60)限定的形状的零件以及可选地制造包括该零件的组装件。

11.一种数据处理系统，其被编程以执行根据权利要求1至8之一所述的方法。

12.一种可加载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序，包括计算机程序代码用于在所述程序代码加载到计算机中时使计算机执行根据权利要求1至8之一所述的方法。

13.一种制造非暂时性计算机可读介质的方法，包括以下步骤：在计算机可读介质上存储计算机可执行指令，当该计算机可执行指令由计算系统的处理器执行时，该计算机可执行指令计算系统执行根据权利要求1至8之一所述的方法步骤。

Images