基于知識的車身沖壓件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)計與工藝設(shè)計在本質(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)計與工藝設(shè)計真正并行，有效減少試錯過程的工作量和時間，并且在產(chǎn)品設(shè)計時就能夠進(jìn)行沖壓工藝規(guī)劃，盡早開展整套沖模的設(shè)計和成本評

2、估。 為解決這個問題，使車身沖壓件的產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計在一定程度上并行，本文首次提出基于知識的車身沖壓件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)計者在使用CAD/CAM軟件進(jìn)行車身沖壓件產(chǎn)品設(shè)計時，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)計階段就可以進(jìn)行工藝規(guī)劃。 在設(shè)計階段對車身沖壓件產(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)計缺陷，提高沖壓件產(chǎn)品模型的可制造性；在設(shè)計階段進(jìn)行沖壓工藝規(guī)劃，對下游的每一步工序件詳細(xì)工藝設(shè)計、每套模具的設(shè)計和整套模具報價都有重要指導(dǎo)意義。在車身沖壓件產(chǎn)品設(shè)計階段充分考慮多種制造因素，在一定程度上使產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計并行，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，即沖壓件特征語義樹；提出一種基于規(guī)則的推理策略，即規(guī)則—語義推理策略；由沖壓件特征語義樹和規(guī)則—語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)計者所關(guān)心的帶有特定工程語義的高層幾何、拓?fù)湫畔?。它既能夠表達(dá)形狀特征的高層幾何、拓?fù)湫畔ⅲ帜軌虮磉_(dá)產(chǎn)品模型所包含的豐富工程信息。規(guī)則—語義推

5、理策略在沖壓件特征語義樹和工藝設(shè)計規(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自由曲面模型的自動特征識別和針對產(chǎn)品模型的底層數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，能夠在設(shè)計階段對車身沖壓件產(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，即二級事例檢索策略。在面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法中的傳統(tǒng)對象模型基礎(chǔ)上構(gòu)建擴(kuò)展對象模型，在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展構(gòu)成事例對

6、象模型。事例對象模型既可以表達(dá)常規(guī)的事例對象屬性，又可以表達(dá)對象之間的復(fù)雜關(guān)系和約束?；谑吕龑ο竽Ｐ徒④嚿頉_壓件工藝規(guī)劃事例表達(dá)模型，它能夠充分、無冗余地表達(dá)車身沖壓件的幾何形狀、有關(guān)工藝設(shè)計知識和工藝方案等多項(xiàng)關(guān)鍵信息。二級事例檢索策略是首先根據(jù)新事例的編碼從事例庫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，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，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