冲压成型过程仿真汇场理论支持系统.pdf_大学文库

建立了场论支持系统3SFT。此系统已可完成冲压件展开毛坯优化设！；冲压件应变分布· 变形流线及压延力超前预报；还可在计算机图象终端上实现冲压过程仿真。 1场论支持系统SFT 在板材成型CAD实践巾，已研制了许多计第机程序，如Axiform ta1,Platin2】, Cads:f1]等，这些程序大都是以某一理论模型为基础而编制的，不能直接接收新模型，研制者仍然需要化大量时间去编许多已成熟的通用功能程序来为新模型的实现服务。本文改变原来关于汇场模型计算机化编制的类似程序CAAM,参考经济管理系统结构设想11)，建立了简化的三库结构，用场汇理论支持系统。该系统包括控制程序、简化的数据库、简化的模型库和简化的方法库等4个部分，共有子程序57个，其中作者编制的子程序39个，编制的语句约1910条。 1.1控制程序(CP) 控制程序是3SFT的枢纽，用于实现3SFT与用户进行对话并根据对话获得的用户信急控制访问简化的数据库、模型库或方法库。控制程序分人机对话控制、几何边界离散控制、离散微段处理控制、汇场离散控制、汇场模拟控制和输出控制等6大部分，适合于中级技术人员使用。 1.2简化的模型库模型库是众多的板材成型理论模型的集合体。模型库中的模型按主-子模块存放，汇场理论支持系统的模型库中仅存放关于汇场模拟的模型：压延汇场模型、法兰汇场模型、毛坯外形模型、流线模型、应变率模型、流动应力模型和载荷模型等，其层次关系如图1所示。这7个模型程序化后，共有子程序14个，合计程序语句约360条。 Ist level MTodel of sink field module (crawing,fiange） 2nd level Process Ceometrical Mechenical mocule modelling modelling modelling 3rd level Metal Angle Blank Flange Strain Drawine module flow contours r月te losd Potential Flow line stress 图1模型库模型存放层次示意图 Fig.1 Models arrangement in model basc Computerizing of die throad condition and residual flange contour condition by subroutine DRAWC and DRF Mainsub FMA Solution of sink distribution FUB Potential caleulation CPE Optimizing 图2汇场模型流程图 Fig.2 Flow diagram of sink field models 35

建立了场论支持系统。此系统已可完成冲压件展开毛坯优化设计冲压件应变分布、变形流线及压延力超前预报还可在计算机图象终端上实现冲压过程仿真。场论支持系统存一板材成型入实践中，已研制了许多计一算机程序，如 ” ， “ 〔 ” 〕，二不上。 ’ 等，这些程序大都是以某一理论模型为基础而编制的，不能直接接收新模型，研制者仍然需要化大一量时问去编许多已成熟的通用功能程序来为新模型的实现服务。本文改变原来关于汇场模型计算机化编制的类似程序，参考经济管理系统结构设想〔 “ ’ ，建立了简化的三库结构，用场汇理论支持系统。该系统包括控制程序、简化的数据库、简化的模型库和简化的方法库等个部分，共有子程序个，其中作者编制的子程序个，编制的语句约条。。控制程序控制程序是的枢纽，用于实现与用户进行对话并根据对话获得的用户信息控制访向简化的数据库、模型库或方法库。控制程序分人机对话控制、几何边界离散控制、离散微段处理控制、汇场离散控制、汇场漠拟控制和输出控制等大部分，适合于中级技术人员使用。简化的模型库模型库是众多的板材成型理论模型的集合体。模型库中的模型按主一子模块存放，汇场理论支持系统的模型库中仅存放关于汇场模拟的模型压延汇场模型、法兰汇场模型、毛坯外形模型、流线模型、应变率模型、流动应力模型和载荷模型等，其层次关系如图所示。这个模型程序化后，共有子程序个，合计程序语句约条。一印团工了。口工工，米瑰岔。恕画图模型库模型存放层次示意图一图汇场模型流程图

场快型是引场理论支持系统快型库的模型，其结构如图之所示。场模型程序化的程序设：中，一个典型的困难是主程序。第2层和第4层了程序中用到一个二谁可变数组，该数组的维数以数组元素值皆由第3县了程序计算出。Forlran语言规定数组维数必须在程序开头设定，【儿若设定数组空间'与了程序中使用的空间不等，则数据传递就出现混乱致错。作者通过设置Mainsub子程序：Fmasub了程序完成一维数组和二维数组的变换，顺利地克服了这一闲难。 1.3简化的数据库场理论女持系统的简化数据库，分几何数据岸和材料性能数据库。由于汇场理论目前忽略材料性能的影响，所以数据库中仪建立了一个简化的几数据库，用以为运行中的模型自动加工在线数据。汇场理论在工业生产中小推广应用的方便程度取决丁其支持系统3SFT处理零件几何形状的范围及零件工艺尺寸的能力，为此、作者编制了13个子程序，共约720条程序语句分别用于处理任意三角形件、方矩形件、等半圆头矩形件、不等半圆头矩形件、椭圆形件和多边形什等不词形状零件的几何参数，加工在线数据。在这一处理中，每1种形状零件的输入几何参数均按工业生产冲压工艺标注参数要求设计。比如，任意三角形件，工艺尺寸标注为工1， L2,L(或L,)和R。,以及零件高度h和凸模半径rp【1,则3SFT中有本文作者编制的子程序TRG处理零件外形参数，加工在线数据，有子程序TRPO处理毛料外形信息参数h及r,确定出毛料外形上一点作为寻求等势线的起点。 1.4简化的方法库方法库是模型实现用的各种算法、方法功能软件的集合体。其优点有：①提供成熟的算法、方法和功能软件，不川为新快型重新编制已成熟的功能程序，②加快模型实现，提高模型运行效率；3实现软件资源共年：！个身具有可广充性，新的数学方法和算法可随时存人其中。汇场理论支持系统的简化方法库是按照程卞化、模刊化准化3项准则设计的，共有了程序27个，其中9个为本文作者所编制。 2系统运行场理论支持系统计算机程序采用标准Forlran语，'编制，\AX11/750小型计算机上运行，其运行流程（如图3所示）是： ①获得零件几何数据。如数据是冲压工艺标准的几何大小即几何参数，则访问GEB (DB)调相应子程序对零件L,进行离散分段、加工在线数据：如数据是测得的型值离散点坐标，则可直接作为在线数据。 ②访问FUB对离散微段数据进行处理。 3访问MB,求压延流动效成系数，法兰边界约束效应系数并建立设置汇场状态的边界条件。 ①访问FLB,调用GS3子程序求解边界条件方程，得到汇场强度分布值。 36

‘ 场模塑是场理论戈持弃统膜型库的眺型，针占构如图二所示。 ‘ 士石模型程序化的程序设计，，，一个典塑的困难是主程序。第层和第层了程序中用到一个二淮可变数组，该数组的维数肠数组元素傲铸由第层子程序计算出。 ’ 语言规定数组维数必须在程序开头设定，若设定数组空间，子程序 ‘ ，使用的空间不等，则数据传递就出现混乱致错。作者通过设置入油子程序柯子程序完成一维数组和二维数组的变换，顺利地克服了这一困难。。简化的数据库汇场理论支持系统的简化数据库，分几何数据库和材料性能数据库。由于汇场理论目前忽略材料性能的影响，所以数据库中仅建立了一个简化的何数据库，用以为运行中的模型自动加工在线数据。汇场理论在工业生产 ‘ ，推广应用的方便程度取决于其支持系统处理零件几何形状的范围及零件工艺尺寸的能力为此，作者编制了个子程序，共约条程序语句分别用于处理任意三角形件、方矩形件、等半圆头矩形件、不等半圆头矩形件、椭圆形件和多边形件等不同形状零件的几何参数，加工在线数据。在这一处理 ‘ ，，每种形状零件的输入几何参数均按工业生产冲压工艺标注参数要求设计。比如，任意三角形件，工艺尺寸标注为，，，。或和刀。，以及零件高度和凸模半径，〔〕，则中有本文作者编制的子程序处理零件外形参数，加工在线数据，有子程序处理毛料外形信息参数及，确定出毛料外形上一点作为寻求等势线的起点。简化的方法库方法库是模型实现用的各种算法、方法和功能软件的集合体。其优点有 ①提供成熟的算法、方法和功能软件，不川为新模型重新编制已成熟的功能程序 ②加快模型实现，提高模型运行效率汀实现软件资源共一李 · 水身具 ’ 可扩充性，新的数学方法和算法可随时存入其 ‘ ，。汇场理论支持系统的简化方法库是按照程卜化、模烈化和标准化项准则设计的，共有广程序个，其卜个为本文作者所编制。系统运行汇场理论支持系统计算机程序采川标准语六编制，庄丫 ’ 、裂计算机上运行，其运行流程如图所示是 ① 获得零件几何数据。如数据是冲压工艺标准的几何八寸即几何参数，则访问调相应子程序对零件 ‘ 进行离散分段，加工在线数据如数据是测得的型值离散点坐标，则可直接作为在线数据。勿访问对离散微段数据进行处理。一勿访问，求压延流动效应系数，法兰边界约束效应系数二建立设置汀场状态的边界条件。矛访问，调用子程序求解边界条件方程，得到汇场强度分布流

⑤访问MB,调用势函数模型子程序，模拟设计毛料外形。 ⑥将模拟设计的毛料外形与贮存于GEB 四中的零件表面积比较，核算毛料尺寸。 Gecmetrie.l duta ---Ceometrical On-line data orms ⑦如毛坯外形及尺寸满足要求，则绘图 linta processing Posing 输出；若不满足要求，则访问MB,调Seaz子 Boundsry condition sink feig Sojutions of sink field 程序进行优化，直到满足并输出结果。 Blank development -Modelling ⑧在优化的毛料外形条件上，进一步计算等效应变草、流动应力、压延载荷、流线、 (('hccking blunk area )---Error checking 滑移线等，并输出结果。 ho 在VAX11/750机上运行3SFT得到的L Is Accurraney cnough Optimizing) 形不同高度零件的毛坯外形及高度为55mm零 ves 件压延过程仿真的部分结果。 Blank contours）三维汇场模型装入汇场理论支持系统 Equivalent strain rate Flow strese 3SFT后，3SFT将能在计算机中对汽车复盖 Drawing force Metal flow 件等复杂零件进行模拟，确定毛坯展开外形及 Output 尺寸，计算应变分布，在计算机中模拟汽车覆 End 盖件冲压，并预报冲压过程中，材料流动轨迹图3系统运行流程图即流线，促进汽车覆盖件冲模设计、制造及调 Fig.3 Flow diagram of 3SFT operation 整的科学化和高效化。 3结论 (1)建立了汇场理论支持系统，它包含控制程序和简化的模型库、方法库及数据库。 (2)利用建立的汇场支持系统实现了不规则压延件的毛坯展开计算、应变分布预报、流线预报及冲压过程仿真。 (3)为汽车覆盖件毛坯展开、应变分布预报，流线预报及冲压过程仿真奠定了软件基础。致谢一本工作得到了二汽计算机处的有关领导和朋友们的大力帮助和支持，谨致以表心惡谢。参考文献 1吕雪山，王先进。北京钢铁学院学报（专集），1987；(1)： 2吕雪山，王先进。钢铁，1987；(6) 3吕雪山。北京钢铁学院博士论文，1987 19 4 Lu Xueshan(吕雪山)，Liang Bin3wen(梁炳文).Int.J Mech.Sci,1986;28:491 5吕雪山.北京航空学院硕土论文，1984 6 Lu Xueshan(吕雪山)，Wang Xianjin(王先进).Proc.IDDRG Conf.,1987 7 吕雪山，赵辉，王先进.北京钢铁学院学报，1986；(1)： 8 Gerdeen J C,Proc.12th NAMTRC,1984;209 9 Glockl H,Lamge K.Proc.l/th NAMRC,1983;243 10 Gerdeen J C,et al,Mich.Tech.-McMater,1984;5 11胡鞍钢，马正午，全国系统科学与控制论青年工作者会议论文，1986 37

访问，调用势函数模型子程序，模拟设汁毛料外形。将模拟设计的毛料外形与贮存于中的零件表面积比较，核算毛料尺寸。 ⑦ 如毛坯外形及尺寸满足要求，则绘图输出若不满足要求，则访问，调子程序进行优化，直到满足并输出结果。 ⑧ 在优化的毛料外形条件上，进一步计算等效应变率、流动应力、压延载荷、流线、滑移线等，并输出结果。在机上运行得到的工形不同高度零件的毛坯外形及高度为零件压延过程仿真的部分结果。三维汇场模型装人汇场理论支持系统后，将能在计算机中对汽车复盖件等复杂零件进行模拟，确定毛坯展开外形及尺寸，计算应变分布，在计算机中模拟汽车覆盖件冲压，并预报冲压过程中，材料流动轨迹即流线，促进汽车覆盖件冲模设计、制造及调整的科学化和高效化。 ⑤⑥ 图系统运行流程图结论建立了汇场理论支持系统，它包含控制程序和简化的模型库、方法库及数据库。利用建立的汇场支持系统实现了不规则压延件的毛坯展开计算、应变分布预报、流线预报及冲压过程仿真。为汽车覆盖件毛坯展开、应变分布预报、流线预报及冲压过程仿真奠定了软件基础。致谢－本工作得到了二汽计算机处的有关领导和朋友们的大力帮助和支持，谨致以衷心感谢。参考文献吕雪山，王先进北京钢铁学院学报专集，吕雪山，王先进。钢铁，吕雪山北京钢铁学院博士论文，吕雪山，、、 ℃ 梁炳文。吕雪山北京航空学院硕士论文，五。吕雪山，王先进，吕雪山，赵辉，王先进北京钢铁学院学报，。，，。。，，。 ‘ 。。一，胡鞍钢，马正午，全国系统科学与控制论青年工作者会议论文