基于RP/RT/RE技术的金属板料冲压成形回弹误差补偿系统

针对冲压件回弹误差，建立了基于RP／RT／RE技术的三维复杂形状板料冲压成形回弹误差精度闭环控制系统。以回弹误差为控制目标，以线性控制系统、空间Fourier变换和频域传递函数为理论基础，基于模具实验迭代，建立了模具回弹误差补偿修正算法，并首次将该算法应用于三维复杂形状板料冲压模具制造过程。工程实例表明，该系统对于三雏自由曲面板料冲压模具制造具有良好的工程实用价值，特别能对冲压件回弹误差进行有效补偿。     

基于汽车梁类件的回弹计算及补偿系统

板件回弹问题一直是学术界和工程界研究的热点,特别是在车身广泛应用高强度钢板之后回弹问题更加明显。针对汽车梁类件的造型特点,建立基于梁类件的回弹计算、回弹补偿及工艺型面修改的整套分析系统。在此系统中,先利用二维截面法和有限元软件来计算零件各断面的回弹量,保证其回弹计算的精确性。再通过节点偏置算法来补偿各断面节点的回弹量,得到各断面回弹前和补偿后的节点信息。最后按照各个断面回弹前和补偿后的节点的一一对应关系,以原始型面为基础,运用型面整体变形(Shape global deformation, SGD)算法来对零件的工艺型面进行补偿修改。能够保证变形前后的型面整体拓扑关系的一致性,极大地保证曲面的质量和光顺程度,以便得到更为精确的回弹补偿型面。实践证明,该系统能够很大程度节省处理回弹问题的时间和精力,并且在补偿型面的修改精度上有较大的提高,回弹补偿更加准确。     

CATIA二次开发回弹补偿模面的获取

橡皮囊液压成形工艺是航空钣金成形的主要方法之一,而回弹是影响产品制造精度的重要因素。目前基于有限元数值模拟的回弹补偿技术是解决回弹问题有效的方法,但耗时极长,不易于大范围推广。基于理论算法,在CATIA交互模式环境下二次开发出六个不同类别的回弹补偿模块,对零件数模进行回弹补偿并得到其模具工作型面及型模,实现在新淬火状态下真正意义上的橡皮囊"一步法"成形。验证试验证明了补偿系统及算法的可靠性与正确性。     

橡皮囊模具快速回弹补偿系统关键算法研究

为了解决钣金成形后的回弹问题,提出一种基于模具型面的快速回弹补偿算法,能够直接在模具型面上完成回弹补偿。首先,对模具型面上的回弹曲线进行自动识别,并根据型面的回弹规律对曲线进行回弹补偿;其次,对补偿后曲线进行拟合,完成新的回弹补偿曲面;最后,通过对模具胎体的分割,完成模具胎体的回弹补偿。利用CATIA提供的 API接口,开发出橡皮囊模具快速回弹补偿系统,大幅提高了模具的设计效率。     

型面修改的新算法SGD及其在回弹补偿中的应用

提出了SGD(shape global deformation)算法并将其应用于回弹补偿分析中,进行补偿面的修改。其原理是以原始曲面为基础进行的曲面整体变形修改,这种方法能够保证变形前后的型面整体拓扑关系的一致性,保证曲面的质量、光顺程度,以便获得更精确的回弹补偿型面。经多个实例分析表明,该算法能够在很大程度上节省修改补偿型面的时间和精力,较大地提高曲面精度,回弹补偿更加准确。     

金属板料拉深回弹成因及回弹补偿研究

分析现有金属板料拉深回弹产生的机理中,对影响板料成形回弹的多个因素如材料的机械性能、凹模圆角半径R、压边力F等进行了解析,并对回弹补偿进行了研究.以某风机叶片为应用实例,研究了该风机叶片成形后回弹分布的规律,并采用了多步隐式算法对其进行了回弹补偿,最终达到工件精确成形的目的.     

高强度梁类件回弹及补偿的二维截面法修正

针对现有的二维截面法预测、补偿回弹时无法有效地解决高强度汽车梁类件在成形后出现的纵向回弹及冲压负角问题,提出了修正算法对原算法进行修正及补充。修正后的算法充分考虑了各个关键截面的纵向回弹,针对迭代效率及精度,在补偿算法基础上引入了材料系数及能动系数来保证算法的合理性和可行性。根据侧壁角度回弹及卷曲回弹的不同变形模式,对补偿算法进行了考虑冲压负角的修正及补充。以某典型拼焊板汽车梁类件为例,对修正前后的二维截面算法进行了对比,实验结果证明了修正算法的可行性。
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[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]基于机器学习的管材弯曲回弹有效预测与补偿

采用基于优化的误差反向传播(BP)神经网络的机器学习算法建模,提出了考虑材料参数、几何参数等多因素的弯管回弹精确预测和高效控制方法。该方法通过引入非线性惯性权重及遗传算法的杂交算子,改进了粒子群优化(PSO)算法,进而通过改进的PSO算法对BP神经网络进行优化,构建了基于改进的PSO-BP神经网络机器学习回弹预测和补偿模型。以多种规格的铝合金数控弯管构件为对象,将实际生产中不同规格、批次、成形参数下回弹数据作为训练样本,实现了所建机器学习预测模型的应用验证。所建模型获得的预测结果平均相对误差为6.3%,与未优化的BP神经网络等传统模型相比,预测精度最大提高了18.5%,计算时间可从1.5 h缩短至300 s,同时实现了回弹预测与补偿精度以及计算效率的显著提高。     

基于dynain文件的汽车覆盖件回弹补偿方法

介绍了反向回弹设计补偿和节点反向偏移回弹补偿,提出了对dynain文件中应力进行修改实现反向回弹补偿,同时提出了对dynain文件中的节点进行反向偏移实现了节点反向偏移回弹补偿,算例表明这两种方法都是有效的。     

T8状态铝锂合金型材冷拉弯成形技术研究

研究了铝锂合金T8状态冷拉弯成形回弹预测及模具补偿修正技术,并进行T和Z截面的2196-T8511和2099-T83铝锂合金型材拉弯成形试验。将模具回弹补偿修正算法应用于拉弯模具修正,回弹补偿后的零件与样板最大间隙为2 mm,证实了T8状态铝锂合金型材拉弯成形的可行性和理论回弹计算及模具回弹补偿修正算法的有效性,这种方法可以用于拉弯成形及模具设计。     

Mould correction for sheet-metal multi-step incremental air-bending forming based on close-loop control and FEM simulation

There exist errors between the manufactured workpieces and the CAD models due to the springback of sheet-metal incremental air-bending forming. To reduce these errors, an off-line closed-loop control iterative algorithm, combined by fast Fourier and wavelet transform, is developed from the displacement adjustment method (DAM), smooth displacement adjustment method (SDAM) and deformation transfer function method (DTFM) for die surface. With this algorithm, the mould surface of sheet-metal incremental air-bending forming could be properly corrected, and the springback errors of the formed workpieces could be effectively reduced. In order to reduce mould cost and labor cost, the springback tests of workpieces forming, needed in the iterative process of closed-loop control system, are substituted by finite element model (FEM) simulation. The above correction algorithm was used in a semiellipse-shape workpiece incremental air-bending forming. Its average errors are +0.74/−0.39 mm. The results show that the mould correction algorithm with Fourier and wavelet transform is reasonable and the means of FEM simulation are effective. It can be taken as a new approach for sheet-metal multi-step incremental air-bending forming and mould design.     

Direct generation of die surfaces from measured data points based on springback compensation

Reverse engineering is an approach for constructing a CAD model from a physical part through dimensional measurement and surface model. For sheetmetal parts, when removed from dies after forming, are subject to springback due the resultant in-plane forces and moments throughout the sheet at the end of the forming processing. Therefore, springback should be compensated for integrating reverse engineering into the system of forming sheet metal with a complex surface. However, CAD modelling from measured points data is a roadblock to the automation of the duplication procedure. The difficulties here arise from surfaces fitting to measured points, which is well-known to be time-consuming. To avoid the roadblock, based on the convex hull property of B-spline, a new strategy for direct generation of die shapes from digitized points with springback compensation is presented in this paper. The proposed algorithm has been applied to a part of complicated geometry with good results.     

基于ANSYS/LS-DYNA的板材多点成形中回弹的数值模拟

利用有限元软件LS-DYNA对板材冲压成形的回弹进行数值模拟,采用动态显式算法模拟板材成形过程,隐式算法模拟卸载回弹过程;对于不同曲率半径、不同屈服强度的圆柱面成形件进行数值模拟,分析得出回弹趋势和回弹分布,这些结果对于减小因回弹带来的误差、提高成形件的成形精度具有十分重要的现实意义。     

Tool path correction algorithm for single-point incremental forming of sheet metal

There exists some error between the manufactured part shape and the designed target shape due to springback of this part after forming. To reduce the error, an iterative algorithm of closed-loop control for correcting tool path of the single-point incremental forming, based on Fast Fourier and wavelet transforms, has been developed. Moreover, the data of the springback shapes, after unloading, of the sheet metal parts formed with the trial and corrected tool paths, used for iterative correction of tool path in the algorithm, are obtained with finite element model (FEM) simulation. Then, a truncated pyramid-shaped workpiece, whose average errors are +0.183/?0.175 mm, was made with the corrected tool path after three iterations solved by the above algorithm and simulation data. The results show that the tool path correction algorithm with Fourier and wavelet transforms is reasonable and the means with FEM simulation are effective. It can be taken as a new approach for single-point incremental forming of sheet metal and tool path design.     

动力显式有限元与模拟退火相结合的回弹预测方法研究

从回弹过程中能量逐渐衰减使变形体最终达到新的最低能量平衡状态的观点出发,以动力显式非线性有限元法成形仿真的结果为前提,以仿真结束时的应力、应变状态为初始状态,将成形结束后的回弹预测问题归结为一个大规模组合优化问题来处理,并提出一种求解此回弹预测问题的混合模拟退火算法.通过算例实现及计算结果与有关文献公布的测量结果的比较,验证了所提出的回弹预测方案及所采用的回弹的预测算法的可行性与有效性.     

基于改进粒子群算法和小波神经网络的高强钢扭曲回弹工艺参数优化*

针对高强钢复杂件冲压后出现的扭曲回弹现象,运用有限元仿真软件DYNAFORM对复杂件的冲压、回弹过程进行数值模拟,提出了评价复杂件扭曲回弹程度的指标,并运用试验设计和小波神经网络代理模型方法对扭曲回弹进行了优化研究。以某弯曲梁为研究对象,以扭曲回弹为成形目标,通过正交试验设计筛选出对扭曲回弹影响较大的工艺参数作为影响因素。利用拉丁超立方对影响因素进行抽样,通过数值模拟获得样本数据,建立影响因素与成形目标之间的小波神经网络代理模型,利用改进的粒子群算法对该模型迭代寻优获得最优参数。结果表明：采用优化后的工艺参数能有效地减小该弯曲梁的扭曲回弹,该方法为减小复杂件的扭曲回弹提供一种有益的指导。