论文-基于网格的汽车覆盖件冲压方向自动生成算法

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1、基于网格的汽车覆盖件冲压方向自动生成算法摘要：基于覆盖件网格数据，通过调整网格节点顺序实现法线一致。建立了以冲压方向坐标分量为变量，以初始接触面积最大、拉延深度最小、拉延深度各向均匀为目标函数的数学模型。以冲压方向耳网格法线夹角不大丁・90°为判据,利用单位球而法确定冲压方向可行域。在可行域内，利用遗传算法优化目标函数，自动获得最优冲压方向。根据算法获得的冲压方向指导汽车侧围冲压生产，验证了算法的有效性。关键词：覆盖件；网格；冲压方向；遗传算法Automaticalgorithmofstampingdirectionbasedonmeshforauto-panelsAbstract：Consi

2、stencyofnormalwasimplementedbyadjustingnodesorderbasedonmeshdatum.Mathematicalmodelwhichcoordinatecomponentofstampingdirectionisvariable,andmaximizationofinitialcontactarea,minimizationanduniformityfordifferentdirectionofdrawdepthareobjectivefunctionwereestablished.Feasibleregionwhichtheanglebetween

3、normalandstampingdirectionlessthan90°wascalculateddependonunit-spheremethod•Optimalstampingdirectionwasobtainedautomaticallybygeneticalgorithminthefeasibleregion.ThestampingdirectionwasapplyingduringAutoside-frameproducing・Thevalidityresultwasverified・Keywords:Panels;Mesh;Stampingdirection;Genetical

4、gorithm0引言汽车覆盖件模具CAD工艺设计屮，确定冲压方向是非常关键的一步。冲压方向不但影响冲压过程中板料的流动方向和速率，决定能否冲出合格的零件，还直接影响到后续工艺及模具的结构设计“⑵，因此，快速确定冲压方向的研究具有重要意义。传统的冲压方向确定是通过反复转动零件，直到零件大致满足各项拉延准则，达到所谓最佳位置为止。这种方式完全依赖工艺人员经验，操作过程费时、费力且难以保证精度。很多学者对确定冲压方向进行了相关研究，算法基本都是利用覆盖件的二维截面数据确定可行域，但在三维简化二维的过程屮会出现数据丢失现彖，且计算过程中会出现人为干预的情况，影响了计算精度和效率基于网格的覆盖件冲压方向

5、算法，利用零件的网格数据，采用单位球面法在三维空间内确定冲压方向的可行域，借助遗传算法在可行域内自动获得可行的最优冲压方向。整个计算过程无需人为干预，自动完成，速度快，精度高。1冲压方向模型1.1冲压方向的影响因素根据汽车覆盖件的成形特点，确定冲压方向时要考虑以下几个方面：⑴没有“负”角。相对冲压方向来说，零件任何单元法向与冲压方向的夹角不能大于90°，否则凸模无法进入“负”角区。(2)凸模与坯料初始接触面积。接触面积的大小将彫响冲压过程平稳性和应力均匀性。(3)极限拉延深度。对于一定的模具儿何条件和坯料在不同的冲压方向下，存在一个极限拉延深度。(4)各向拉延深度。影响材料的变形量和各向进料阻

6、力。1.2冲压方向目标函数根据CAD零件结点数据讣算零件几何中心，以此作为局部坐标系原点。对于可行域内的冲压方向Zi(j=(O,l,・・・,/n))(初始为z轴负方向)，生成一系列垂直于冲压方向的等间距平而zz(Z=(间距一般取5mm〜10mm),其中截面Z]取零件整体高度的1/40较为合适，零件截面示意图，如图1所示。这样，对于可行域内的每一个Z有：IZ图1零件截面示意图(1)凸模与坯料初始接触血积最大设耳(Z)=max{»®»表示凸模与坯料初始接触面积最大，5.为单元i=(1,2,…，灯在Z。上的投影面积。(2)极限拉延深度最小设^(Z)=min(z”—z0)表示冲压件的极限拉延深度最小。

7、(3)各向拉延深度均匀设扎(Z)=min(z„-z-i)表示冲压件各向拉延深度均匀。此问题属于多目标优化，需将目标函数统一转化为最大化问题。转化过程为：设d（Z）=max[C—Z（Z）]；同理设坊(Z)=max

8、C—Z(Z)],式屮C为大于极限拉延深度的任意数值，实际计算时取C=500mm.综合考虑各Fl标函数的权重，将其转化为单FI标优化问题，并建立优化模型。加权后的结果如下：3maxU(Z)=