步驟二、模型假設(shè):根據(jù)產(chǎn)品的特征和建模的目的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，用精確的語(yǔ)言作出假設(shè)；簡(jiǎn)化主要是將影響求解目標(biāo)的輔助工藝和人為添加的結(jié)構(gòu)特征去掉，避免次要因素對(duì)結(jié)果造成的誤差。作假設(shè)的依據(jù)通常是處于對(duì)問(wèn)題內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識(shí)和對(duì)數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的分析，一般情況下實(shí)際問(wèn)題不經(jīng)過(guò)假設(shè)很難將其翻譯成數(shù)學(xué)問(wèn)題，作出的假設(shè)不同建立的數(shù)學(xué)模型會(huì)不同，假設(shè)過(guò)于簡(jiǎn)單或者不合理會(huì)導(dǎo)致模型部分失敗或完全失敗，此時(shí)應(yīng)該補(bǔ)充和修改假設(shè)；假設(shè)過(guò)于詳細(xì)則會(huì)使數(shù)學(xué)模型難以建立，因此，作假設(shè)時(shí)不僅要充分運(yùn)用與實(shí)際問(wèn)題相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，還要充分發(fā)揮想象力和洞察力，結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，分清問(wèn)題主次，抓住主要因素，舍棄次要因素，盡量將問(wèn)題均勻線性化；
步驟三、模型構(gòu)成:根據(jù)假設(shè)分析的因果關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具構(gòu)造各個(gè)量之間的關(guān)系；
步驟四、模型求解:采用畫圖形或者解方程或者邏輯分析或者數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)模型求解；步驟五、模型分析:對(duì)模型求解的結(jié)果進(jìn)行誤差分析、模型對(duì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性分析或者靈敏性分析；有時(shí)需要根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)分析變量間的依賴關(guān)系或穩(wěn)定狀況，有時(shí)是根據(jù)所得結(jié)果給出數(shù)學(xué)上的預(yù)報(bào)，有時(shí)要給出數(shù)學(xué)上的最優(yōu)決策或控制，所有情況通常都需要進(jìn)行誤差分析、模型對(duì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性分析或靈敏性分析等；
步驟六、模型檢驗(yàn):將模型分析的結(jié)果翻譯回歸到實(shí)際情況中，與實(shí)際的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行比較，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪m用性及合理性；檢驗(yàn)結(jié)果若與實(shí)際部分或完全不符合，則應(yīng)該補(bǔ)充和修改假設(shè)，重新建模，不斷完善直至檢驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際達(dá)到一定的滿意程度。
[0025]所述的確定設(shè)計(jì)方法為全因子設(shè)計(jì)或者中心復(fù)合設(shè)計(jì)或者均勻設(shè)計(jì)或者正交設(shè)計(jì)或者拉丁超立方設(shè)計(jì)。
[0026]有限元網(wǎng)格劃分的具體步驟如下，
(1)將UG軟件或者CATIA軟件中做好工具體和板料曲面轉(zhuǎn)換成IGS格式；
(2)將IGS格式導(dǎo)入DYNAF0RM軟件中；
(3)在DYNAF0RM軟件中點(diǎn)擊前處理模塊中的曲面網(wǎng)格劃分命令，當(dāng)劃分工具體網(wǎng)格時(shí)選擇TOOL MESH命令，當(dāng)劃分板料則選擇PART MESH命令；
(4)網(wǎng)格劃分進(jìn)行檢查單元的重量；其中，前處理模塊中有單元修補(bǔ)的子模塊，可分別對(duì)單元的法向、單元邊界、長(zhǎng)寬比、單元內(nèi)角、單元尺寸、翹曲角度進(jìn)行檢查。如果存在質(zhì)量不滿足要求的單元?jiǎng)t需要通過(guò)前處理當(dāng)中的相關(guān)命令修補(bǔ)或重新劃分單元直至滿足要求。
[0027]在DYNAF0RM菜單欄的自動(dòng)設(shè)置中選擇板料成形，彈出的界面可設(shè)置工序內(nèi)容，定義工作坐標(biāo)系、工具體位置、板料的材料及位置、摩擦系數(shù)、拉延筋、每道工序的過(guò)程參數(shù)和控制參數(shù)等。工具體的位置可直接選擇自動(dòng)定位，拉延筋、板料的材料、摩擦系數(shù)、壓邊力以及成形力等跟實(shí)際生產(chǎn)中的工藝文件保持一致。板料的材料可從材料庫(kù)中選擇，如果材料庫(kù)中沒(méi)有實(shí)際選用的材料則可根據(jù)材料的性質(zhì)編輯其屬性?？刂茀?shù)中可設(shè)置單元?jiǎng)澐值淖畲笞赃m應(yīng)等級(jí)，一般選擇4級(jí)。
[0028]有限元網(wǎng)格劃分的方法為映射法或者Delaunay三角形剖分法或者四叉樹法。
[0029]數(shù)據(jù)模擬的算法為靜力隱式算法或者動(dòng)力顯示算法，仿真所用的軟件為DYNAF0RM5.9。
[0030]選取近似模型的方法為多項(xiàng)式響應(yīng)面模型或者人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或者Kriging模型。
[0031]優(yōu)化計(jì)算方法為粒子群算法或者遺傳算法或者蟻群算法。
[0032]優(yōu)化計(jì)算方法所用的軟件為Isight5.7。
[0033]本發(fā)明提出了一種基于變間隙壓邊的鋁板沖壓成形工藝優(yōu)化方法，具有一定的創(chuàng)新性和可行性。
[0034]對(duì)于一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，建立問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型非常重要。本發(fā)明屬于成形性優(yōu)化，而鋁板材料參數(shù)、失效準(zhǔn)則、硬化規(guī)律等多方面與普通鋼板的區(qū)別，在沖壓過(guò)程中易出現(xiàn)起皺和拉裂等成形缺陷，且通常出現(xiàn)在過(guò)度增厚和減薄的區(qū)域，故以成形后產(chǎn)品區(qū)域的最大厚度值和最小厚度值作為優(yōu)化目標(biāo)。自變量為各壓邊塊到凹模之間的距離，即壓邊間隙。各壓邊塊的壓邊間隙取值范圍都相同，為1.0t~l.8t，其中t為原始料厚。
[0035]建好數(shù)學(xué)模型之后運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法安排采樣仿真。試驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠避免重復(fù)抽樣，提高計(jì)算效率和優(yōu)化水平。本發(fā)明采用拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法安排采樣。仿真軟件用的是DYNAF0RM，仿真過(guò)程中凹模、壓邊圈、凸模等工具體設(shè)置為剛體材料模型，網(wǎng)格單元采用四邊形BT殼單元，單元尺寸為0.5mm~30mm，劃分過(guò)程中為了提高模型精度和計(jì)算速度，在某些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的區(qū)域允許出現(xiàn)三角形單元。板料設(shè)置為三參數(shù)Barlat材料模型，單元?jiǎng)澐植捎盟倪呅蜝T殼單元，單元尺寸為0.lmm~10mm，過(guò)渡區(qū)域允許采用三角形單元，但數(shù)目應(yīng)控制在單元總數(shù)的5%以內(nèi)。單元?jiǎng)澐趾弥?，還需要檢查單元質(zhì)量和其法向。工具體與板料之間的摩擦系數(shù)跟材料和潤(rùn)滑劑的使用密切相關(guān)，取值范圍為0.05-0.2。工具體的模擬運(yùn)行速度取值范圍為500mm/S~5000mm/S。整個(gè)成形過(guò)程選用動(dòng)力顯式算法進(jìn)行計(jì)笪并ο
[0036]近似模型能在設(shè)計(jì)空間內(nèi)將存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系全面反映出來(lái)，型的計(jì)算結(jié)果和數(shù)值模擬或?qū)嶒?yàn)的結(jié)果很相近。本發(fā)明選用二次多項(xiàng)式響應(yīng)面法建立近似模型，但是模型的精度受近似函數(shù)的階數(shù)、子域空間大小、樣本點(diǎn)數(shù)目及其分布所影響，因此在基于采樣仿真結(jié)果把近似模型建立好之后還需要對(duì)其進(jìn)行精度檢驗(yàn)。通常采用決定系數(shù)R2和調(diào)整后的決定系數(shù)Ra2作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，其值越接近于I模型越精確。
[0037]粒子群算法是沖壓領(lǐng)域應(yīng)用較多的一種優(yōu)化算法。對(duì)于多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，比較常用的是由Ceollo等人提出的基于Pareto支配的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法。該算法的主要參數(shù)有:慣性權(quán)重，一般取0.4 ;個(gè)體學(xué)習(xí)速率和全局學(xué)習(xí)速率，取O到I之間的隨機(jī)數(shù)；種群大小，取值20到200之間。優(yōu)化完成之后，繪制Pareto圖，從Pareto前沿中選取離“理想點(diǎn)”距離最小的點(diǎn)作為最優(yōu)解。最后通過(guò)最優(yōu)解重新仿真來(lái)檢驗(yàn)優(yōu)化方法的準(zhǔn)確性。
[0038]目前變壓邊力技術(shù)是優(yōu)化鋁板成形性能的主要方法，包括隨行程變化的最優(yōu)壓邊力曲線和隨位置變化的最優(yōu)壓邊力組合。而對(duì)于普通壓機(jī)而言，變壓邊力的實(shí)現(xiàn)不僅難度大，而且成本高，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。而壓邊力實(shí)際上是由壓邊間隙直接決定的，因此有學(xué)者提出了變間隙壓邊的成形工藝技術(shù)。但是目前的研宄在對(duì)壓邊塊的壓邊間隙優(yōu)化是在相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上不斷嘗試得到的，整個(gè)過(guò)程需要大量試驗(yàn)，而且不能對(duì)間隙值做到精確控制；或是采用正交試驗(yàn)方法對(duì)一些孤立數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析，得到的不一定是全局最優(yōu)解。本發(fā)明提出先建立各壓邊塊到凹模的間隙值與成形質(zhì)量之間的數(shù)學(xué)模型，然后結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、響應(yīng)面近似模型技術(shù)和多目標(biāo)優(yōu)化方法搜尋最優(yōu)解，為鋁板沖壓的成形工藝優(yōu)化提供了一種新的手段。
[0039]通過(guò)建立各壓邊塊間隙與成形質(zhì)量之間的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、響應(yīng)面技術(shù)和多目標(biāo)優(yōu)化方法得到最優(yōu)壓邊塊間隙組合，改善鋁板沖壓成形過(guò)程中的起皺和拉裂，為鋁板的沖壓成形工藝優(yōu)化提供了一種具有創(chuàng)新性和可行性的方法。
[0040]實(shí)施例一
如圖2至圖4所示，以某轎車車身鋁制內(nèi)板為例，將沖壓過(guò)程中產(chǎn)品區(qū)域的最大厚度值和最小厚度值作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行壓邊塊間隙優(yōu)化。
[0041]零件模型如圖2所示，零件材料牌號(hào)GMW15192M-AL-S-6000-S-90-U ;初始板料厚度V 1.2mm ;彈性模量E=70GPa ;屈服強(qiáng)度σ s=130.0MPa ;抗拉強(qiáng)度σ b=218.1MPa ;厚向各向異性系數(shù)r=0.57 ;硬化指數(shù)n=0.206。
[0042]有限元軟件選用DYNAF0RM，由于該零件是左右件，在沖壓過(guò)程中左右件合模，所以其有限元模型是對(duì)稱的。模擬過(guò)程中摩擦系數(shù)為0.125 ;凹凸模間隙為1.lt，其中t為初始料厚；壓邊圈的行程為20mm ;壓邊力為200kN ;成形力為480kN。單元?jiǎng)澐謺r(shí)，工具體選擇四邊形BT殼單元，單元尺寸為0.5mm~30mm ;板料選擇四邊形BT殼單元，單元尺寸為
0.單元?jiǎng)澐滞瓿芍?，凹模的單元?shù)量為6811，其中三角形單元數(shù)量為2099 ;凸模單元數(shù)量為5321，其中三角形單元數(shù)量為1600 ;壓邊圈單元數(shù)量為1556，其中三角形單元數(shù)量為550 ;板料單元的數(shù)目為35662，其中三角形單元的數(shù)目為33。在其它仿真條件都設(shè)置完成之后，首先進(jìn)行等間隙壓邊的模擬，即壓邊圈與凹模之