拉延筋模型及汽车覆盖件成形工艺CADCAE集成系统关键技术的研究

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1、要、了‘随着计算机辅助设计技术(CAD)和板料成形CAE技术发展的日趋成熟，计算机在模具设计中得到了前所未有的应用。设计人员通过计算机的帮助已经从一些繁琐的体力劳动如绘图、数据查找、设计图修改、成形效果简单计算等操作中解脱出来，可以更加着重于更具有创造性的思维活动。但随着人们对设计自动化要求的提高和对设计效率的追求，设计人员对计算机辅助设计提出了更高的要求，他们需要的是一个不仅可以对已有设计做出精确评价和分析，同时还能直接给出设计建议，指导设计的辅助设计工具。也希望能通过这种工具来提高设计精确度、减

2、少设计中的人为错误以及提高设计效率和设计自动化程度这一目标。但要想实现这一目标，仅仅依靠单一的CAD技术或CAE技术是很难达到预期效果的。为了能够进一步提高分析设计效率，加大计算机辅助设计的自动化程度，我们需耍实现一个CAD/CAE的集成系统。这种系统既能够快速地完成CAE系统所具有的分析计算功能.又能够不需或很少人工干预地完成计算机辅助设计。研究表明，实现CAD/CAE系统的关键技术有两个:一个是实现一种快速且满足设计精度的CAE计算方法作为整个系统的计算核心，另一个是实现一种内部信息反馈机制，通

3、过这种机制把CAE结果直观地转化成为CAD设计的指导依据。本文受福特一中国研究与发展基金项目支持.，研究内容是该基金项目中的“基于仿真技术的车身冲模智能CAD系统”的一部分。本文开展了针对汽车覆盖件成形工艺设计中拉延筋模型的创建和CADICAE集成系统的研究。本文从研究CAD/CAE集成系统的实现框架开始，推导了CAD/CAE集成系统的计算核心考虑等效拉延筋的一步模拟方法的算法，建立了研究拉延筋抗力和拉延筋设计参数关系的拉延筋实体模型.解决了CAD/CAE集成系统中信息反馈机制所涉及到关键技术问题，

4、研究了汽车覆益件成形工艺设计的CAD/CAE集成系统。该系统和以往的计算机辅助设计系统相比较具有更高效、更准确、自动化程度更高的特点。本论文参加的项目“基于仿真技术的车身冲模智能CAD系统”通过了2000年10月在北京召开的福特基金项目鉴定会的评审，福特荃金专家小组的评审意见认为该系统是一个新颖、高效的自动化智能设计系统。、一本文在确立了CAD/CAE集成系统的整体框架的基础上，选择了工艺设计中的毛坯设计和拉延筋设置为研究对象，以考虑等效拉延筋的一步模拟方法为计算核心，在工艺知识数据库的支持下，建立

5、了CADICAE集成系统的信息反钮机制。特别是为了解决拉延筋设计和设置的自动化，本文从全新的角度反向研究了拉延筋抗力与拉延筋几何形状和拉延筋设置之间的关系，解决了汽车攫盖件成形工艺CAD/CAE集成系统中反向求取拉延筋设计的关键技术。一只全文的主要研究工作和创新内容包括:1,综述了板料成形工艺所包括的几个过程及CADICAE按术在这些过程中的应用.总结了一钾，，，，，，，.，..............口......拉延筋的设置和毛坯形状的CAD设计方法;并分析和讨论了儿类大变形弹塑性有限元，方程

6、的求解方法，以及常用的材料模型和接触算法。2.选择一步模拟法作为CAD/CAE集成系统的计算核心，改进了基于一步模拟法的毛坯设计、提出了考虑等效拉延筋的一步模拟方法用于毛坯计算并推导了该方法的有限元算法。一步模拟法是一种基于能量法则的快速计算方法。在短时间内能够大致估算出板料的初始毛坯尺寸，但计算精度差是这种算法的一个比较大的缺陷。本文研究了考虑等效拉延筋的一步模拟方法的实现方法，使得在利用改进了的一步模拟法来计算毛坯尺寸时，计算收敛性得到很好的控制、计算精度也有了进一步的提高，整个计算效率有了明显

7、的提高。3.为了解决CADICAE集成系统中拉延筋参数的自动设计问题，在前人研究拉延筋的基础上，首次建立了拉延筋的实体模型井对拉延筋抗力和拉延筋设计之间的关系进行研究，通过数值模拟方法予以实现，得到了拉延筋杭力和拉延筋参致之间的t化关系。为了验证数值模拟结果的正确性，创造性地设计了用于脸证试验装置和试验方法。新的拉延筋实体模型把拉延筋和板料成形过程作为一个整体来研究，更具有实际的生产惫义。基于拉延筋实体模型的数值模拟方法也比以住常用的致值模拟方法更能够直观的反映拉延筋杭力和拉延筋设计参教之间的关系。

8、通过对比数值模拟结果和试验结果可以证明作者利用实体拉延筋模型进行数值模拟的方法是可行的。4.首次提出井解决了已知拉延筋抗力的条件下求解拉延筋设皿方法和设计今数的课颐。并通过这一方法解决了CAD/CAE集成系统中利用拉延筋形状和拉延筋抗力的关系指导工艺设计的技术难点。5、在解决了考虑等效拉延筋的毛坯设计方法和等效拉延筋向实际拉延筋设计的转换棋型的关键技术基础上，建立了板料成形工艺设计的CADICAE集成系统模型。CADICAE的集成技术是一个新兴的技术，己有的研究着重于