CN114310207A - 冲压模具开发中报告拉伸故障的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于生产模具的系统，该模具将金属板坯料成型为用于车辆冲压部件的工件。该系统包括处理器，该处理器用于接收与工件相关联的设计数据。处理器根据该数据生成计算机仿真，并确定工件的拉伸指数。处理器将拉伸指数与指数阈值进行比较。当拉伸指数大于指数阈值时，处理器产生拉伸故障信号。当拉伸指数小于指数阈值时，处理器产生拉伸接受信号，并且通过显示设备指示工件具有裂缝。当显示设备接收拉伸接受信号时，显示设备指示工件没有裂缝，从而通过模具制造设备将工具材料转换成模具。

Description

冲压模具开发中报告拉伸故障的方法和系统

技术领域

本公开总体上涉及冲压模具的开发，并且更具体地涉及将在三种不同的工作条件下的三种不同的拉伸故障检测合并为一种拉伸故障检测，以将工具材料转换成用于冲压机的模具。

背景技术

汽车制造商致力于不断探索汽车零部件制造工艺的改进方案。作为示例，冲压是一种用于生产金属板部件的制造工艺。在冲压过程中，模具和压料圈相互配合，以将一片金属板或所谓的坯料保持在固定位置。模具包括模腔，并且冲头将金属板拉入模腔中以形成具有与模腔相关联的期望形状的工件。压料圈包括滚珠，该滚珠用于接合金属板并控制流入模腔的金属板的量。更具体地，滚珠避免了流入模腔的金属板过量，进而防止工件起皱。滚珠还避免了流入模腔的金属板不够量，进而防止工件中的拉伸故障。

拉伸故障的形式可以是局部缩颈以及在工件的多个部分中产生相关的裂缝，这对于外观和性能要求而言是不可接受的。例如，局部颈缩和相关的裂缝可在坯料边缘或切断边缘处形成，该切断边缘是从金属板卷材上剪下或在工件中形成的。局部颈缩和相关的裂缝可在材料通过滚珠时在工件的滚珠效应区域中形成。局部颈缩和相关的裂缝还可在工件的平面应力区域中形成，其中在形成期间法向接触压力小于预定的屈服强度，例如小于5％的屈服强度。在工业实践中，技术人员以相互独立的标准手动执行多种方法，以识别工件不同部分的拉伸故障。此过程会在拉伸故障检测中引入复杂性和不确定性，从而降低冲压模具的开发效率。

因此，在现有的开发冲压模具的方法和系统达到其预期目的的同时，还需要一种全新且改进的用于开发冲压模具的方法和系统，以此来解决这些问题。

发明内容

根据本公开的多个方面，提供了一种用于生产模具的系统，该模具配置为将金属板坯料成型为用于冲压零件的工件，该冲压零件具有用于机动车辆的最终形状。工件具有滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分。系统包括处理器，该处理器配置为：接收与工件相关的模具设计、零件设计和冲压工艺计划中至少一项的数据。处理器还配置为：基于该数据生成计算机仿真。处理器还配置为：响应于处理器生成计算机仿真来确定与工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的拉伸指数。处理器还配置为：将滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中每一个的拉伸指数与指数阈值进行比较。处理器还配置为：响应于处理器确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的拉伸指数大于指数阈值而产生拉伸故障信号。处理器还配置为：接收与工件相关的变更模具设计、变更零件设计和变更冲压工艺计划中的至少一项的变更数据，并基于该变更数据来生成变更计算机仿真。处理器还配置为：响应于处理器生成变更计算机仿真来确定与工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的变更拉伸指数。处理器还配置为：响应于处理器生成变更计算机仿真来确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的变更拉伸指数。处理器还配置为：响应于处理器确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的每一个的拉伸指数和变更拉伸指数中的一项小于指数阈值而产生拉伸接受信号。系统还包括电性耦接至处理器的显示设备。该显示设备配置为：响应于显示设备接收拉伸故障信号来指示工件具有裂缝并提示用户将变更数据输入到处理器中。显示设备还配置为：响应于显示设备接收拉伸接受信号来指示工件没有裂缝，因此处理器将拉伸接受信号发送到模具制造设备，以将工具材料转换为与小于指数阈值的拉伸指数或变更拉伸指数之一相关的模具。

在一个方面，处理器配置为：接收与零件设计相关的数据，其中该数据包括冲压零件的几何形状和形成冲压零件的金属板的一种或多种材料特性。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定滚珠效应部分的拉伸指数大于指数阈值而产生滚珠效应拉伸故障信号。显示设备响应于显示设备从处理器接收滚珠效应拉伸故障信号来指示在滚珠效应部分中形成有裂缝。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定切断边缘部分的拉伸指数大于指数阈值而产生切断边缘拉伸故障信号。显示设备响应于显示设备从处理器接收切断边缘拉伸故障信号来指示在切断边缘部分中形成有裂缝。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定平面应力部分的拉伸指数大于指数阈值而产生平面应力拉伸故障信号。显示设备响应于显示设备从处理器接收平面应力拉伸故障信号来指示在平面应力部分中形成有裂缝。

在另一方面，处理器配置为通过计算

来确定滚珠效应部分的拉伸指数，其中：SI是拉伸指数；

是工件在积分点0、1和2处的主应变，该积分点对应于形成工件的板厚的中间、上、下平面层中的相关平面层；

是工件在积分点0、1和2处的副应变；

是FLC上积分点处的相关副应变

的最大极限应变；FLC是与金属板坯料相关的成形极限曲线；以及

是滚珠效应部分的校正因子。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定

来确定滚珠效应部分，其中：

是中间平面层的横向法向应力；

是中间平面层的最大主应力；以及C是滚珠效应部分阈值。

在另一方面，处理器配置为：通过计算

来确定平面应力部分的拉伸指数。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定

来确定平面应力部分。处理器还配置为：通过计算

来确定切断边缘部分的拉伸指数，其中

是切断边缘部分的最大极限应变。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定下列各项中的一项来确定切断边缘部分：τ>0，其中τ是剪切应力；以及切断操作产生的工件的自由边缘。

根据本公开的几个方面，提供了一种用于生产模具的系统，该模具配置为将金属板坯料成型为用于冲压零件的工件，冲压零件具有用于机动车辆的最终形状，其中，工件具有滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分。系统包括处理器，该处理器配置为：接收与工件相关的模具设计、零件设计和冲压工艺计划中至少一项的数据。处理器还配置为：基于该数据生成计算机仿真。处理器还配置为：响应于处理器生成计算机仿真来确定与工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的拉伸指数。处理器还配置为：将滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中每一个的拉伸指数与指数阈值进行比较。处理器还配置为：响应于处理器确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的拉伸指数大于指数阈值而产生拉伸故障信号。处理器还配置为：接收与工件相关的变更模具设计、变更零件设计以及变更冲压工艺计划中的至少一项的变更数据。处理器还配置为：基于该变更数据生成变更计算机仿真。处理器还配置为：响应于处理器生成变更计算机仿真来确定与工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的变更拉伸指数。处理器还配置为：响应于处理器生成变更计算机仿真来确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的变更拉伸指数。处理器还配置为：响应于处理器确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的每一个的拉伸指数和变更拉伸指数中的一项小于指数阈值而产生拉伸接受信号。系统还包括电性耦接至处理器的显示设备。该显示设备配置为：响应于显示设备接收拉伸故障信号来指示工件具有裂缝并提示用户输入变更数据。显示设备还配置为：响应于显示设备接收拉伸接受信号来指示工件没有裂缝。系统还包括电性耦接至处理器的模具制造设备。该模具制造设备配置为：响应于模具制造设备从处理器接收到拉伸接受信号而将工具材料转换成模具。

在一个方面，模具制造设备是计算机数控机器，该计算机数控机器配置为：响应于计算机数控机器从处理器接收到拉伸接受信号而进行材料去除操作。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定滚珠效应部分的拉伸指数大于指数阈值而产生滚珠效应拉伸故障信号；并且显示设备响应于显示设备从处理器接收滚珠效应拉伸故障信号来指示在滚珠效应部分中形成有裂缝。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定切断边缘部分的拉伸指数大于指数阈值而产生切断边缘拉伸故障信号。显示设备响应于显示设备从处理器接收切断边缘拉伸故障信号来指示在切断边缘部分中形成有裂缝。

在另一方面，处理器配置为：响应于处理器确定平面应力部分的拉伸指数大于指数阈值而产生平面应力拉伸故障信号。显示设备响应于显示设备从处理器接收平面应力拉伸故障信号来指示在平面应力部分中形成有裂缝。

根据本发明的多个方面，提供了一种用于操作生产模具的系统的方法，该模具配置为将金属板坯料成型为用于冲压零件的工件，该冲压零件具有用于机动车辆的最终形状。系统包括处理器、显示设备和模具制造设备。工件包括滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分。处理器接收与工件相关的模具设计、零件设计和冲压工艺计划中至少一项的数据。处理器基于该数据生成计算机仿真并且响应于处理器生成计算机仿真来确定与工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的拉伸指数。处理器将滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中每一个的拉伸指数与指数阈值进行比较。处理器响应于处理器确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的拉伸指数大于指数阈值而产生拉伸故障信号。处理器接受变更数据并且基于该变更数据生成变更计算机仿真。处理器响应于处理器生成变更计算机仿真来确定与工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的变更拉伸指数。处理器响应于处理器生成变更计算机仿真来确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的变更拉伸指数。处理器响应于处理器确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的每一个的拉伸指数和变更拉伸指数中的一项小于指数阈值而产生拉伸接受信号。显示设备响应于显示设备接收拉伸故障信号来指示工件具有裂缝并提示用户输入变更数据。显示设备响应于显示设备接收拉伸接受信号来指示工件没有裂缝。模具制造设备响应于模具制造设备接收拉伸接受信号而将工具材料转换成与小于指数阈值的拉伸指数和变更拉伸指数之一相关的模具。

在一个方面，计算机数控机器将工具材料转换成模具，并且处理器接收与模具设计、零件设计和冲压工艺计划中的至少一项相关联的数据。零件设计包括下列各项中的至少一项：冲压零件的几何形状和冲压零件的金属板的一种或多种材料特性。

在另一方面，处理器响应于处理器确定

通过计算

来确定滚珠效应部分的拉伸指数，其中：SI是拉伸指数；

是工件在积分点0、1和2处的主应变，该积分点对应于形成工件的板厚的中间、上、下平面层中的相关平面层；

是工件在积分点0、1和2处的副应变；

是FLC上积分点处的相关副应变

的最大极限应变；FLC是与金属板坯料相关的成形极限曲线；

是滚珠效应部分的校正因子；

是横向法向应力；

是最大主应力；以及C是滚珠效应部分阈值。

在另一方面，处理器响应于处理器确定τ>0通过计算

来确定切断边缘部分的拉伸指数，其中：

是切断边缘部分的最大极限应变；并且τ是剪切应力。

在另一方面，处理器被配置为响应于处理器确定

通过计算

来确定平面应力部分的拉伸指数。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，该描述和特定示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

图1是用于生产冲压机模具的系统的一个示例的示意图，该冲压机模具将金属板坯料成型为机动车辆的冲压零件。

图2是图1所示的冲压机的放大图。

图3是用于操作图1所示的系统的方法的一个示例的流程图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在用于限制本公开、应用或用途。

一种报告冲压模具开发中的拉伸故障的示例性系统和方法将用于检测三种不同类型的拉伸故障的三个标准和过程合并为一个拉伸指数(stretching index,SI)表示。拉伸故障的示例包括切断边缘裂缝、滚珠效应区的局部颈缩和随后的裂缝、以及在平面应力条件下的局部颈缩和随后的裂缝。该系统和方法例如通过技术人员的一键式操作以统一的SI表示来显示拉伸故障风险。技术人员可以将检测到的拉伸故障风险用于实际应用中，以改变模具、零件、冲压工艺计划或其任何组合的设计，并生产相关的模具，该相关的模具将金属板坯料转换为拉伸故障风险有所降低的冲压零件。改变该设计的非限制性示例可以包括：调节滚珠形状或坯料形状以及改变冲压零件上的形状特征，从而在冲压模具上进行相应的形状改变。可以预期的是，该方法和系统可以包括对该设计以及所制造的相关模具和冲压零件的任意量的其他变化。

处理器生成计算机仿真，用于在实际应用中在最终确定设计之前通过模具、零件和冲压工艺计划的设计来识别和纠正问题，并使用模具加工装置来构建与最终设计相关的模具。为此，本文可以根据功能和/或逻辑块组件并且参考可以由各种计算组件或设备执行的操作、处理任务和功能的符号表示来对技术和工艺进行描述。有时将这样的操作、任务和功能称为计算机执行、计算机化、软件实施或计算机实施。实际上，一个或多个处理器设备可以通过操纵表示系统存储器中存储位置处的数据位的电信号以及其他信号处理来执行所描述的操作、任务和功能。保留数据位的存储位置是具有对应于数据位的特定电、磁、光或有机属性的物理位置。应当理解，图中所示的各种块组件可以由配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。

当前描述涉及采用由模块执行的步骤和活动的方法和系统的示例，这些模块包括采用离散规则和运算的计算机并被集成到实际应用中，例如实体物品的制造中。在该示例中，该方法和系统使用一个或多个模块将工具材料转换为模具，以生产满足复杂标准的冲压零件。本公开的实际应用包括结合特定的一体机以及所制造的物品来实现或使用计算机和/或精神活动的元件。使用的特定机器以及所取得的有益结果是有形的和物理的。所公开的活动具有实用性并解决了技术难点。更具体地，在该示例中，该方法和系统使用金属板成形仿真来为多个标准和冲压零件的相关部分施加指数阈值，从而对模具设计提供可靠的分析、减少人为错误并简化冲压操作。例如，该方法和系统还可以精确地生产更高质量的模具和相关的冲压零件，从而减少所需的硬件修改。

模块可以全部或部分地实现为包括分立组件的硬件电路。模块也可以在可编程硬件设备、可编程逻辑设备等中实现。模块也可以在软件中实现以供各种类型的处理器执行。所标识的可执行代码模块可以例如包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑模块，该计算机指令可以例如被组织为对象、过程或功能。然而，所标识的模块的可执行程序不需要在物理上位于一处，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，并且当这些指令在逻辑上结合在一起时，包括模块并实现该模块的所述目的。实际上，可执行代码的模块可以是单个指令，也可以是许多指令，甚至可以分布在几个不同的代码段上、不同的程序之间以及若干存储设备上。类似地，可以以任何适当的形式来具象化操作数据，并且可以在任何适当的类型的数据结构内来组织操作数据。操作数据可以作为单个数据集收集，或者也可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。

现在参考图1和图2，提供了一种系统100，用于将工具材料102转换成用于冲压机106的模具104，该模具104又配置为将金属板坯料108(图2)成型为机动车辆的冲压零件110。如图2最佳所示，模具104包括分别固定在冲压机106中的上半模112、压料器115和下半模114。半模112、114具有彼此相对的相应的互补模面116、118。上半模112具有凸珠117a，而压料器115具有与凸珠117a相关联的槽或凹口117b。上半模112配置为向下移动并通过压料器115来夹持金属板坯料108。上半模112配置为与压料器115一起进一步向下移动，该压料器115由缓冲销支撑，以拉动流过滚珠并进入模面116、118之间的模腔的金属板坯料108。模面116、118配置为将金属板坯料108成型为工件并根据模面116、118的轮廓改变其形状。在另一个示例(未示出)中，模具可包括具有模腔的下半模和用于将金属板坯料拉入模腔中的冲头。模具104可以是一系列模具中的一个，通过该一系列模具逐级地加工金属板坯料以将金属板坯料改变为成品的形状。在构建模具之前，使用将要制作的冲压零件成品的仿真工具和3-D数学数据来评估模具、冲压零件和冲压工艺计划的设计。这使得能够在计算机仿真中相对物理模具进行必要校正，从而节省了大量时间和费用。

在该示例中，系统100包括一个或多个计算设备40，用于在完成模具设计并致动模具制造设备120以构建模具之前，生成仿真以识别并纠正问题。计算设备122包括至少一个处理器124、处理器可读介质126以及某种形式的输入和输出硬件。程序或代码段可以存储在处理器可读介质126中，或者通过载波中包含的计算机数据信号经由传输介质或通信路径来传输。“处理器可读介质”、“计算机可读介质”或“机器可读介质”可包括能够存储或传递信息的任何暂时性或非暂时性介质。处理器可读介质的示例包括电子电路、半导体存储设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路或其任意组合。该计算机数据信号可包括能够在诸如电子网络信道、光纤、空气、电磁路径或RF链路之类的传输介质上传播的任何信号。可以经由诸如因特网、企业内部网、局域网(LAN)等计算机网络来下载代码段。

计算设备122可以是独立计算机系统、便携式计算设备或个人计算设备(例如，平板计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、智能电话)等。为了本公开的目的，计算设备122能够存储、维护和执行程序、代码段或其他指令，该程序、代码段或其他指令配置为使用网格数据文件来评估包括模具的冲压操作的各个方面。但是，还应进一步考虑到，处理器也能够存储生成仿真的其他软件工具，而无需使用网格数据模型。另外，计算设备122包括电耦合到处理器124的显示设备128，用于显示可视化130，例如应用页面、零件表面和模具表面的可视化。零件表面的可视化可以包括零件裂缝的指示或图示。

处理器124配置为接收与工件相关的模具设计、零件设计和冲压工艺计划中至少一项的数据。与零件设计相关的数据包括冲压零件的几何形状和形成冲压零件的金属板的一种或多种材料特性。可以预期的是，该数据还可以包括待生产的冲压零件成品的其他合适的参数。

处理器124还配置为基于数据生成模具104的计算机仿真。处理器124可响应于处理器124接收零件数据通过使用存储在处理器可读介质126上的软件应用(例如计算机辅助设计(CAD))来生成计算机仿真。通过模具的仿真来生产相关的模拟冲压零件，该冲压零件具有滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分。

处理器124还配置为：响应于处理器生成计算机仿真来确定工件的滚珠效应部分的拉伸指数。在该示例中，处理器响应于处理器确定

通过计算

来确定滚珠效应部分的拉伸指数，其中：SI是拉伸指数；

是工件在积分点0、1和2处的主应变，该积分点对应于形成工件的板厚的中间、上、下平面层中的相关平面层；

是工件在积分点0、1和2处的副应变；

是FLC上积分点处的相关副应变

的最大极限应变；FLC是与金属板坯料相关的成形极限曲线；

是滚珠效应部分的校正因子；

是中间平面层的横向法向应力；

是中间平面层的最大主应力；以及C是滚珠效应部分阈值。滚珠效应部分阈值可以通过测试凭经验确定，或者也可以由技术人员通过评估金属流动来观察到。可以预期的是，该系统和方法可以包括用于检测阈值的其他合适的步骤。

处理器124还配置为：响应于处理器生成计算机仿真来确定工件的切断边缘部分的拉伸指数。在该示例中，处理器响应于处理器确定τ>0通过计算

来确定切断边缘部分的拉伸指数，其中：

是切断边缘部分的最大极限应力；τ是剪切应力；并且处理器确定通过切断操作创建的工件的自由边缘。

处理器124还配置为：响应于处理器生成的计算机仿真来确定工件的平面应力部分的拉伸指数。在该示例中，处理器配置为：响应于处理器确定

通过计算

来确定平面应力部分的拉伸指数。

处理器124还配置为：将滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中每一个的拉伸指数与指数阈值进行比较。继续前面的示例，指数阈值可以为1，并且处理器可以配置为确定与滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的拉伸指数是否小于1。然而，可以预期的是，指数阈值可以是任何合适的值，并且处理器可以确定滚珠效应部分、切断边缘部分、平面应力部分或其任意组合的拉伸指数相对于指数阈值是否满足其他关系。

处理器124还配置为：响应于处理器124确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的拉伸指数小于指数阈值而产生拉伸故障信号。显示设备128配置为响应于显示设备接收拉伸故障信号来指示工件具有裂缝并提示用户将变更数据输入到处理器中。更具体地，继续前面的示例，处理器配置为：响应于处理器124确定滚珠效应部分的拉伸指数大于1而产生滚珠效应拉伸故障信号。显示设备128响应于显示设备128从处理器124接收滚珠效应拉伸故障信号来指示在滚珠效应部分中形成有裂缝并且提示用户将变更数据输入到处理器中。处理器124配置为：响应于处理器124确定切断边缘部分的拉伸指数大于1而产生切断边缘拉伸故障信号。显示设备128可响应于显示设备128从处理器124接收切断边缘拉伸故障信号来指示在切断边缘部分中形成有裂缝并且提示用户将变更数据输入到处理器124中。处理器124配置为：响应于处理器124确定平面应力部分的拉伸指数大于1而产生平面应力拉伸故障信号。显示设备128响应于显示设备128从处理器124接收平面应力拉伸故障信号来指示在平面压力部分中形成有裂缝并且提示用户将变更数据输入到处理器124中。

处理器124还配置为：接收与工件相关的变更模具设计、变更零件设计以及变更冲压工艺计划中的至少一项的变更数据。处理器还配置为基于该变更数据生成变更计算机仿真。与上述确定初始拉伸指数类似，处理器124还配置为：响应于处理器生成变更计算机仿真来确定与工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的变更拉伸指数。处理器124还配置为将滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中每一个的拉伸指数与指数阈值进行比较。继续前面的示例，处理器可以配置为确定与滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的拉伸指数是否小于1。然而，可以预期的是，指数阈值可以是任何合适的值，并且处理器可以确定滚珠效应部分、切断边缘部分、平面应力部分或其任意组合的拉伸指数相对于指数阈值是否满足其他关系。

处理器124还配置为：响应于处理器124确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的至少一个的变更拉伸指数小于指数阈值而产生拉伸故障信号。显示设备128配置为：响应于显示设备128接收拉伸故障信号来指示工件具有裂缝并提示用户将变更数据输入到处理器中。更具体地，继续前面的示例，处理器配置为：响应于处理器124确定滚珠效应部分的变更拉伸指数大于1而产生滚珠效应拉伸故障信号。显示设备128响应于显示设备128从处理器124接收滚珠效应拉伸故障信号来指示在滚珠效应部分中形成有裂缝并且提示用户将变更数据输入到处理器中。处理器124配置为：响应于处理器124确定切断边缘部分的变更拉伸指数大于1而产生切断边缘拉伸故障信号。显示设备128响应于显示设备128从处理器124接收切断边缘拉伸故障信号来指示在切断边缘部分中形成有裂缝并且提示用户将变更数据输入到处理器124中。处理器124配置为：响应于处理器124确定平面应力部分的变更拉伸指数大于1而产生平面应力拉伸故障信号。显示设备128响应于显示设备128从处理器124接收平面应力拉伸故障信号来指示在平面压力部分中形成有裂缝并且提示用户将变更数据输入到处理器124中。

处理器124还配置为：响应于处理器124确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的每一个的拉伸指数或变更拉伸指数中的一项小于指数阈值而产生拉伸接受信号。

系统还包括电性耦接至处理器124的模具制造设备120。模具制造设备120配置为：响应于模具制造设备120从处理器124接收拉伸接受信号而将工具材料转换为与滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的每一个的拉伸指数或变更拉伸指数相关联的模具104，该拉伸指数或变更拉伸指数小于阈值。在该示例中，模具制造设备120是计算机数控机器132，该计算机数控机器132被配置为：响应于计算机数控机器从处理器接收拉伸接受信号而进行材料去除操作。然而，可以预期的是，模具制造设备可以是用于构建模具104的其他金属去除机，其又可以用在冲压机106中以生产冲压零件110。

参照图3，示出了操作图1所示的系统100的方法200的一个示例。方法200在框202处开始，其中处理器124接收与模具设计、零件设计、冲压工艺计划或其任何组合相关联的数据。在一个示例中，处理器124能够接收与零件设计相关的数据，该数据包括下列各项中的至少一项：冲压零件的几何形状和冲压零件的金属板的一种或多种材料特性。

在框204处，处理器124响应于处理器124接收数据而生成模具104的计算机仿真。在另一个示例中，处理器124响应于处理器124接收变更数据而生成模具104的变更计算机仿真。

在框206处，处理器124响应于处理器生成计算机仿真来确定与工件110的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的拉伸指数。在另一个示例中，处理器124响应于处理器生成变更计算机仿真来确定与工件110的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的变更拉伸指数。

在框208处，处理器124将滚珠效应部分的拉伸指数与指数阈值进行比较。在该示例中，指数阈值为1，并且处理器124响应于处理器确定

通过计算

来确定滚珠效应部分的拉伸指数。如果处理器124确定滚珠效应部分的拉伸指数大于1，则方法200进行到框210。如果处理器124确定滚珠效应部分的拉伸指数小于1，则方法200进行到框212。在另一个示例中，该步骤由处理器124将滚珠效应部分的变更拉伸指数与指数阈值进行比较来完成。

在框210处，处理器124配置为：响应于处理器124确定滚珠效应部分的拉伸指数或变更拉伸指数大于指数阈值而产生滚珠效应拉伸故障信号。显示设备指示工件具有与滚珠效应部分相关的裂缝，并提示用户将与滚珠效应部分相关的变更数据输入到处理器124中。方法200返回到框206。

在框212处，处理器124将切断边缘部分的拉伸指数与指数阈值进行比较。继续前面的示例，指数阈值为1，并且处理器124响应于处理器确定切断边缘部分通过计算

来确定切断边缘部分的拉伸指数。处理器124响应于处理器124确定τ>0来确定切断边缘部分，其中，τ是剪切应力，并且通过切断操作产生了工件的自由边缘。如果处理器124确定切断边缘部分的拉伸指数大于1，则方法200进行到框214。如果处理器124确定切断边缘部分的拉伸指数小于1，则方法200进行到框216。在另一个示例中，处理器124将切断边缘部分的拉伸指数与指数阈值进行比较。在另一个示例中，该步骤由处理器124将切断边缘部分的变更拉伸指数与指数阈值进行比较来完成。

在框214处，处理器124响应于处理器124确定切断边缘部分的拉伸指数大于指数阈值而产生切断边缘拉伸故障信号。显示设备响应于显示设备从处理器124接收切断边缘拉伸故障信号来指示工件具有与切断边缘部分相关的裂缝，并提示用户将与切断边缘部分相关的变更数据输入到处理器124中。方法200返回到框206。

在框216处，处理器124将平面应力部分的拉伸指数与指数阈值进行比较。继续前面的示例，指标阈值为1，并且处理器124响应于处理器124确定

通过计算

来确定平面应力部分的拉伸指数。如果处理器124确定平面应力部分的拉伸指数大于1，则方法200进行到框218。如果处理器124确定平面应力部分的拉伸指数小于1，则方法200进行到框220。在另一个示例中，该步骤由处理器124将平面应力部分的变更拉伸指数与指数阈值进行比较来完成。

在框218处，处理器124响应于处理器124确定平面应力部分的拉伸指数或变更应力指数大于指数阈值而产生平面应力拉伸故障信号。显示设备响应于显示设备128从处理器124接收平面应力拉伸故障信号来指示工件具有与平面应力部分相关的裂缝，并提示用户将与平面应力部分相关的变更数据输入到处理器124中。方法200返回到框206。

在框220处，处理器124确定滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的每一个的拉伸指数是否满足指数阈值，并且处理器124生成拉伸接受信号。

在框222处，处理器124生成拉伸接受信号，并且显示设备128配置为响应于显示设备128从处理器124接收到拉伸接受信号来指示工件不具有裂缝。

在框224处，处理器124将拉伸接受信号发送至模具制造设备，以将工具材料转换成模具。模具与小于指数阈值的拉伸指数和变更拉伸指数之一相关联，从而模具可用于将金属板坯料转换成冲压零件而不会导致拉伸故障。

本公开的描述本质上仅是示例性的，并且不背离本公开的一般意义的变型旨在落入本公开的范围内。这样的变型不应被视为背离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于生产模具的系统，所述模具配置为将金属板坯料成型为用于冲压零件的工件，所述冲压零件具有用于机动车辆的最终形状，其中，所述工件具有滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分；所述系统包括：

处理器，所述处理器配置为：

接收与所述工件相关的模具设计、零件设计和冲压工艺计划中至少一项的数据；

根据所述数据生成计算机仿真；

响应于所述处理器生成计算机仿真来确定与所述工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的拉伸指数；

将所述滚珠效应部分、所述切断边缘部分和所述平面应力部分中每一个的拉伸指数与指数阈值进行比较；以及

响应于所述处理器确定所述滚珠效应部分、所述切断边缘部分和所述平面应力部分中的至少一个的拉伸指数大于指数阈值而产生拉伸故障信号；

接收与所述工件相关的变更模具设计、变更零件设计以及变更冲压工艺计划中的至少一项的变更数据；

根据所述变更数据生成变更计算机仿真；

响应于所述处理器生成所述变更计算机仿真来确定与所述工件的滚珠效应部分、切断边缘部分和平面应力部分中的一个相关联的变更拉伸指数；以及

响应于所述处理器确定所述滚珠效应部分、所述切断边缘部分和所述平面应力部分中的每一个的拉伸指数和变更拉伸指数中的一项小于所述指数阈值而产生拉伸接受信号；以及

显示设备，所述显示设备电性耦接至所述处理器；

其中，所述显示设备配置为：响应于所述显示设备接收到所述拉伸故障信号来指示所述工件具有裂缝并提示用户将所述变更数据输入到所述处理器中；以及

其中，所述显示设备配置为：响应于所述显示设备接收所述拉伸接受信号来指示所述工件没有裂缝，使得所述处理器将所述拉伸接受信号发送到模具制造设备，以将工具材料转换为与小于所述指数阈值的所述拉伸指数和所述变更拉伸指数之一相关的模具。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器配置为接收与所述零件设计相关的数据，所述数据包括下列各项中的至少一项：所述冲压零件的几何形状；和形成所述冲压零件的金属板的至少一种材料特性。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器配置为：响应于所述处理器确定所述滚珠效应部分的拉伸指数大于所述指数阈值而产生滚珠效应拉伸故障信号；并且所述显示设备响应于所述显示设备从所述处理器接收所述滚珠效应拉伸故障信号来指示在所述滚珠效应部分中形成有裂缝。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述处理器配置为：响应于所述处理器确定所述切断边缘部分的拉伸指数大于所述指数阈值而产生切断边缘拉伸故障信号；并且所述显示设备响应于所述显示设备从所述处理器接收所述切断边缘拉伸故障信号来指示在所述切断边缘部分中形成有裂缝。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理器配置为：响应于所述处理器确定所述平面应力部分的所述拉伸指数大于所述指数阈值而产生平面应力拉伸故障信号；并且所述显示设备响应于所述显示设备从所述处理器接收所述平面应力拉伸故障信号来指示在所述平面应力部分中形成有所述裂缝。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述处理器配置为：通过计算

来确定所述滚珠效应部分的拉伸指数，其中：

SI是拉伸指数；

是工件在积分点0、1和2处的主应变，积分点0、1和2对应于形成工件的板厚的中间、上、下平面层中的相关平面层；

是工件在积分点0、1和2处的副应变；

是FLC上的相关副应变

在积分点处的的最大极限应变；

FLC是与金属板坯料相关的成形极限曲线；以及

是滚珠效应部分的校正因子。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器被配置为：响应于所述处理器确定

来确定所述滚珠效应部分，其中：

是中间平面层的横向法向应力；

是中间平面层的最大主应力；以及

C是滚珠效应部分阈值。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述处理器配置为：通过计算

来确定所述平面应力部分的拉伸指数。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器配置为：

响应于所述处理器确定

来确定所述平面应力部分；以及

通过计算

来确定所述切断边缘部分的拉伸指数，其中

是所述切断边缘部分的最大极限应变。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述处理器配置为：响应于所述处理器确定下列各项中的一项来确定所述切断边缘部分：

τ>0，其中τ是剪切应力；以及

切断操作产生的所述工件的自由边缘。

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