基于知識的車身沖壓件DFM關鍵技術研究.pdf

1、在車身沖壓件及其模具的開發(fā)過程中，CAD/CAE/CAM技術的應用和企業(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)品設計與工藝設計在本質上仍然是串行的關系，反復修改產(chǎn)品設計的現(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，從工程技術的層面來實現(xiàn)車身沖壓件的產(chǎn)品設計與工藝設計真正并行，有效減少試錯過程的工作量和時間，并且在產(chǎn)品設計時就能夠進行沖壓工藝規(guī)劃，盡早開展整套沖模的設計和成本評

2、估。 為解決這個問題，使車身沖壓件的產(chǎn)品設計與工藝設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，深入研究了它的三項關鍵技術，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：設計者在使用CAD/CAM軟件進行車身沖壓件產(chǎn)品設計時，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

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)品設計階段就可以進行工藝規(guī)劃。 在設計階段對車身沖壓件產(chǎn)品模型進行工藝性分析，可以發(fā)現(xiàn)一部分潛在的設計缺陷，提高沖壓件產(chǎn)品模型的可制造性；在設計階段進行沖壓工藝規(guī)劃，對下游的每一步工序件詳細工藝設計、每套模具的設計和整套模具報價都有重要指導意義。在車身沖壓件產(chǎn)品設計階段充分考慮多種制造因素，在一定程度上使產(chǎn)品設計與工藝設計并行，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，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、拓撲信息中提取出工藝設計者所關心的帶有特定工程語義的高層幾何、拓撲信息。它既能夠表達形狀特征的高層幾何、拓撲信息，又能夠表達產(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計規(guī)則之間進行搜索、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)進行推理，能夠在設計階段對車身沖壓件產(chǎn)品模型進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方法，即基于擴展對象模型的事例表達模型；提出一種新的事例檢索方法，即二級事例檢索策略。在面向對象軟件開發(fā)方法中的傳統(tǒng)對象模型基礎上構建擴展對象模型，在其基礎上進一步擴展構成事例對

6、象模型。事例對象模型既可以表達常規(guī)的事例對象屬性，又可以表達對象之間的復雜關系和約束?；谑吕龑ο竽Ｐ徒④嚿頉_壓件工藝規(guī)劃事例表達模型，它能夠充分、無冗余地表達車身沖壓件的幾何形狀、有關工藝設計知識和工藝方案等多項關鍵信息。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充部分和壓料面，從而生成近似拉深工序件模型；應用成形度分析對近似拉深工序件模型進行幾何分析，驗證其合理性。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)品設計者能夠方便地利用一步法有限元分析軟件進行拉深成形分析。 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模塊進行沖壓工藝規(guī)劃