基于知識(shí)的車身沖壓件DFM關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在車身沖壓件及其模具的開發(fā)過程中，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用和企業(yè)管理模式的革新并沒有從根本上消除傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)模式的固有弊病。車身沖壓件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)在本質(zhì)上仍然是串行的關(guān)系，反復(fù)修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)象非常普遍。因此，汽車制造企業(yè)迫切需要一套系統(tǒng)的理論方法和軟件工具，從工程技術(shù)的層面來實(shí)現(xiàn)車身沖壓件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)真正并行，有效減少試錯(cuò)過程的工作量和時(shí)間，并且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就能夠進(jìn)行沖壓工藝規(guī)劃，盡早開展整套沖模的設(shè)計(jì)和成本評(píng)

2、估。 為解決這個(gè)問題，使車身沖壓件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)在一定程度上并行，本文首次提出基于知識(shí)的車身沖壓件DFM系統(tǒng)(KDABS)的架構(gòu)，深入研究了它的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即基于規(guī)則推理的沖壓工藝性分析、基于一步法的拉深成形性數(shù)值分析和基于事例推理的沖壓工藝規(guī)劃。 KDABS工作的基本流程是：設(shè)計(jì)者在使用CAD/CAM軟件進(jìn)行車身沖壓件產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，通過使用基于規(guī)則推理的沖壓工藝性分析和基于一步法的拉深成形性數(shù)值分析，對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)

3、行比較全面的工藝分析，找出潛在的工藝問題；通過使用基于事例推理的沖壓工藝規(guī)劃，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就可以進(jìn)行工藝規(guī)劃。 在設(shè)計(jì)階段對(duì)車身沖壓件產(chǎn)品模型進(jìn)行工藝性分析，可以發(fā)現(xiàn)一部分潛在的設(shè)計(jì)缺陷，提高沖壓件產(chǎn)品模型的可制造性；在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行沖壓工藝規(guī)劃，對(duì)下游的每一步工序件詳細(xì)工藝設(shè)計(jì)、每套模具的設(shè)計(jì)和整套模具報(bào)價(jià)都有重要指導(dǎo)意義。在車身沖壓件產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段充分考慮多種制造因素，在一定程度上使產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)并行，這是DFM思想的體現(xiàn)

4、。 本文提出一種車身沖壓件產(chǎn)品模型的表達(dá)方法，即沖壓件特征語(yǔ)義樹；提出一種基于規(guī)則的推理策略，即規(guī)則—語(yǔ)義推理策略；由沖壓件特征語(yǔ)義樹和規(guī)則—語(yǔ)義推理策略為核心技術(shù)，提出一種新的沖壓工藝性定性分析方法。沖壓件特征語(yǔ)義樹從產(chǎn)品模型所包含的海量、離散、底層、冗余的幾何、拓?fù)湫畔⒅刑崛〕龉に囋O(shè)計(jì)者所關(guān)心的帶有特定工程語(yǔ)義的高層幾何、拓?fù)湫畔?。它既能夠表達(dá)形狀特征的高層幾何、拓?fù)湫畔?，又能夠表達(dá)產(chǎn)品模型所包含的豐富工程信息。規(guī)則—語(yǔ)義推

5、理策略在沖壓件特征語(yǔ)義樹和工藝設(shè)計(jì)規(guī)則之間進(jìn)行搜索、匹配。這種新的沖壓工藝性分析方法可以避免針對(duì)自由曲面模型的自動(dòng)特征識(shí)別和針對(duì)產(chǎn)品模型的底層數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，能夠在設(shè)計(jì)階段對(duì)車身沖壓件產(chǎn)品模型進(jìn)行定性的工藝性分析。 面向CBR系統(tǒng)，本文提出一種新的事例表達(dá)方法，即基于擴(kuò)展對(duì)象模型的事例表達(dá)模型；提出一種新的事例檢索方法，即二級(jí)事例檢索策略。在面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法中的傳統(tǒng)對(duì)象模型基礎(chǔ)上構(gòu)建擴(kuò)展對(duì)象模型，在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展構(gòu)成事例對(duì)

6、象模型。事例對(duì)象模型既可以表達(dá)常規(guī)的事例對(duì)象屬性，又可以表達(dá)對(duì)象之間的復(fù)雜關(guān)系和約束?；谑吕龑?duì)象模型建立車身沖壓件工藝規(guī)劃事例表達(dá)模型，它能夠充分、無(wú)冗余地表達(dá)車身沖壓件的幾何形狀、有關(guān)工藝設(shè)計(jì)知識(shí)和工藝方案等多項(xiàng)關(guān)鍵信息。二級(jí)事例檢索策略是首先根據(jù)新事例的編碼從事例庫(kù)中檢索出與之相匹配的舊事例，然后根據(jù)內(nèi)含的關(guān)系對(duì)象來比較新、舊事例的幾何形狀相似程度。該檢索策略能夠有效地比較車身沖壓件之間的幾何形狀相似程度。 本文提出一種在

7、三維CAD/CAM軟件中快速構(gòu)建一步法有限元分析模型的方法，即在車身沖壓件產(chǎn)品模型的基礎(chǔ)上定義凸模入口線和壓料面邊界線，利用它們生成近似的工藝補(bǔ)充部分和壓料面，從而生成近似拉深工序件模型；應(yīng)用成形度分析對(duì)近似拉深工序件模型進(jìn)行幾何分析，驗(yàn)證其合理性。合理的近似拉深工序件模型能夠作為一步法有限元分析模型。該方法使車身沖壓件產(chǎn)品設(shè)計(jì)者能夠方便地利用一步法有限元分析軟件進(jìn)行拉深成形分析。 以三維CAD/CAM軟件Unigraphics

8、為平臺(tái)，作者開發(fā)了基于規(guī)則推理的沖壓工藝性分析模塊((A)uto(S)tamping(F)easibility(A)nalysis，ASFA)。以某型卡車頂蓋外板和轎車前圍板上接外板為例，使用ASFA模塊進(jìn)行沖壓工藝性定性分析。以Unigraphics為平臺(tái)，作者開發(fā)了基于事例推理的沖壓工藝規(guī)劃模塊((A)uto(S)tamping(P)rocess(P)lanning,ASPP)。以某型轎車翼子板為例，使用ASPP模塊進(jìn)行沖壓工藝規(guī)劃