一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，包括如下主步骤：S1、对轮辐的拉深模和反拉深模进行三维建模，将拉深模和反拉深模的关键结构参数化，编写宏程序，并通过指定命令驱动宏程序实现拉深模和反拉深模的自动修改与更新；S2、用有限元分析软件对上述拉深模和反拉深模进行冲压工艺仿真分析；S3、对拉深、反拉深冲压工序相关程序进行二次开发，并用二次开发的程序替换原有限元分析软件的程序；S4、对仿真模型进行高精度近似模型拟合；S5、在ISIGHT软件中搭建近似模型优化设计流程框架，对上述创建的近似模型进行优化设计，其突破现有工艺曲线优化设计局限性，可以快速找到最优的拉深、反拉深工艺曲线。反拉深工艺曲线。反拉深工艺曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法


[0001]本专利技术涉及汽车车轮轮辐设计
，具体涉及一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法。

技术介绍

[0002]车轮是汽车的重要零部件，其性能主要受产品结构和冲压工艺的影响，在进行钢车轮开发时，首先需要对产品结构进行优化设计，在满足产品性能和成本要求的前提下，尽量减少板料厚度，最大程度实现车轮轻量化。另一方面，钢车轮生产质量受冲压工艺的影响，在生产过程中可能因模具工艺设计不合理而导致产品出现起皱、开裂、鼓包、减薄等现象，生产出来的样件与产品图尺寸存在较大偏差，从而影响产品质量和安全性能。钢车轮轮辐在生产过程中共9道工序，其中拉深和反拉深2道工序至关重要，这2道工序的工艺曲线直接决定了轮辐在成形过程中关键部位的减薄率、起皱率及开裂率等。
[0003]在进行模具设计时，国内多数钢车轮企业主要还是通过工程开发经验去确定拉深和反拉深这2道工序的工艺曲线，在生产过程中控制轮辐关键部位的减薄率≤10％，但对于一些厚度较薄(≤3.2mm)，大规格(≥17寸)的产品来说，在生产过程中极易出现开裂和起皱现象，这时候靠工程经验进行反复修模、试模也很难解决开裂和起皱现象，虽然部分车轮企业具备冲压工艺仿真的能力，能够根据冲压仿真结果去指导和修改工艺曲线，避免反复修模、试模等难题，但想找到较优的工艺曲线还是需要进行反复修改、反复进行CAE建模与分析，效率较低，使得开发周期过长而不能将产品快速投放市场，影响项目的开发进度，同时加大了开发成本。
[0004]极少数企业虽然实现了软件自动优化工艺曲线，但其优化设计系统大多是通过接口从商用CAD/CAE系统中获取产品信息，虽然在效率上有了较大提升，但优化系统与设计系统是相互独立的，无法综合考虑各性能指标进行多学科优化设计，限制了优化效果。
[0005]如何突破现有工艺曲线优化设计局限性，研究出一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，快速找到最优的拉深、反拉深工艺曲线是本专利技术专利的关键。

技术实现思路

[0006]基于上述表述，本专利技术提供了一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，以解决现有技术中钢车轮轮辐优化设计局限性大，性能指标综合考虑效果不佳的技术问题。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008]一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，包括如下主步骤：
[0009]S1、对轮辐的拉深模和反拉深模进行三维建模，将拉深模和反拉深模的关键结构参数化，编写宏程序，并通过指定命令驱动宏程序实现拉深模和反拉深模的自动修改与更新；
[0010]S2、用有限元分析软件对上述拉深模和反拉深模进行冲压工艺仿真分析；
[0011]S3、对拉深、反拉深冲压工序相关程序进行二次开发，并用二次开发的程序替换原
有限元分析软件的程序；
[0012]S4、对仿真模型进行高精度近似模型拟合；
[0013]S5、在ISIGHT软件中搭建近似模型优化设计流程框架，对上述创建的近似模型进行优化设计。
[0014]与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：
[0015]上述智能优化设计方法在计算机程序二次开发的基础上，将模具3D设计、冲压工艺仿真、工艺曲线优化集成于一体，实现模具设计、冲压工艺仿真及工艺优化三大模块集成自动化，其将多种学科的科学技术融入其中，从全局出发，综合性和系统性的进行分析，快速找到轮辐最优的拉伸、反拉伸工艺曲线，防止轮辐在成形过程中出现起皱、鼓包和减薄严重等工艺问题。
[0016]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0017]进一步的，主步骤S1中采用CATIA软件进行三维建模，并编写CATIA宏程序，上述指定命令为bat命令。
[0018]进一步的，主步骤S2包括如下分步骤：
[0019]S21、模具导入和板料创建：将上述拉深模和反拉深模的参数化数模和成型数模导入有限元分析软件；将导入的实体部件转为盒体并创建与上述盒体等厚的板料；
[0020]S22、创建新的材料类型并定义材料的性能参数，将材料属性赋予厚度被定义的板料；
[0021]S23、模具装配：按模具闭合条件完成模具的装配；
[0022]S24、创件分析步：创建若干分析步并定义分析步类型；
[0023]S25、定义相互作用：创建相互作用属性，定义相互作用类型、摩擦类型和摩擦系数；
[0024]S26、定义边界条件和载荷：在有限元分析软件创建幅值曲线并定义曲线类型；
[0025]S27、网格划分：对板料和模具进行网格划分；
[0026]S28、提交分析：将划分网格的板料和模具进行有限元分析并导出成型后轮辐的最小厚度值T
min
和最大应力值S
max
。
[0027]进一步的，所述有限元分析软件为ABAQUS；分步骤S21拉深模和反拉深模的参数化数模和成型数模的导入类型为3D.Discrete rigid；分步骤S21中将导入的实体部件转为盒体具体为通过Abaqus软件中shape模块中的shell模块将所有导入的实体部件转为盒体，将各模具部件分别命名为die
‑
draw、punch
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draw、binder
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draw、die
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redraw、punch
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redraw、binder
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redraw、die
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form、punch
‑
form，为每个模具部件建立参考点并分别命名为RP
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die
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draw、RP
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punch
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draw、RP
‑
binder
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draw、RP
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die
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redraw、RP
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punch
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redraw、RP
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binder
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redraw、RP
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die
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form、RP
‑
punch
‑
form，创建的所述板料的类型为3D.Deformable.shell。
[0028]进一步的，分步骤S22中定义材料的性能参数至少包括定义材料的密度、弹性模量、泊松比和塑性。
[0029]进一步的，分步骤S23按模具闭合条件完成模具的装配具体为：将板料和模具按照板料、拉深模、反拉深模、成型模的顺序沿X轴间隔一定距离均匀分布。
[0030]进一步的，分步骤S24创建若干分析步并定义分析步类型具体包括：创建12个分析步，分析步类型为Dynamic.Explicit，分别对应拉深模打开、板料进入拉深模、施加压边力、
拉深、拉深模和反拉深模打开、板料进入反拉深模、施加压边力、反拉深、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，其特征在于，包括如下主步骤：S1、对轮辐的拉深模和反拉深模进行三维建模，将拉深模和反拉深模的关键结构参数化，编写宏程序，并通过指定命令驱动宏程序实现拉深模和反拉深模的自动修改与更新；S2、用有限元分析软件对上述拉深模和反拉深模进行冲压工艺仿真分析；S3、对拉深、反拉深冲压工序相关程序进行二次开发，并用二次开发的程序替换原有限元分析软件的程序；S4、对仿真模型进行高精度近似模型拟合；S5、在ISIGHT软件中搭建近似模型优化设计流程框架，对上述创建的近似模型进行优化设计。2.根据权利要求1所述的钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，其特征在于，主步骤S1中采用CATIA软件进行三维建模，并编写CATIA宏程序，上述指定命令为bat命令。3.根据权利要求1所述的钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，其特征在于，主步骤S2包括如下分步骤：S21、模具导入和板料创建：将上述拉深模和反拉深模的参数化数模和成型数模导入有限元分析软件；将导入的实体部件转为盒体并创建与上述盒体等厚的板料；S22、创建新的材料类型并定义材料的性能参数，将材料属性赋予厚度被定义的板料；S23、模具装配：按模具闭合条件完成模具的装配；S24、创件分析步：创建若干分析步并定义分析步类型；S25、定义相互作用：创建相互作用属性，定义相互作用类型、摩擦类型和摩擦系数；S26、定义边界条件和载荷：在有限元分析软件创建幅值曲线并定义曲线类型；S27、网格划分：对板料和模具进行网格划分；S28、提交分析：将划分网格的板料和模具进行有限元分析并导出成型后轮辐的最小厚度值T
min
和最大应力值S
max
。4.根据权利要求3所述的钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，其特征在于，所述有限元分析软件为ABAQUS；分步骤S21拉深模和反拉深模的参数化数模和成型数模的导入类型为3D.Discrete rigid；分步骤S21中将导入的实体部件转为盒体具体为通过Abaqus软件中shape模块中的shell模块将所有导入的实体部件转为盒体，将各模具部件分别命名为die
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draw、punch
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draw、binder
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draw、die
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redraw、punch
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redraw、binder
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redraw、die
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form、punch
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form，为每个模具部件建立参考点并分别命名为RP
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die
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draw、RP
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punch
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draw、RP
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binder
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draw、RP
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die
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redraw、RP
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punch
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redraw、RP
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binder
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redraw、RP
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die
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form、RP
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punch
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form，创建的所述板料的类型为3D.Deformable.shell。5.根据权利要求4所述的钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，其特征在于，分步骤S22中定义材料的性能参数至少包括定义材料的密度、弹性模量、泊松比和塑性。6.根据权利要求4所述的钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，其特征在于，其特征在于，分步骤S23按模具闭合条件完成模具的装配具体为：将板料和模具按照板料、拉深模、反拉深模、成型模的顺序沿X轴间隔一定距离均匀分布。7.根据权利要求4所述的钢车轮轮辐工艺曲线智能优化设计方法，其特征在于，分步骤S24创建若干分析步并定义分析步类型具体包括：创建12个分析步，分析步类型为Dynamic.Explicit，分别对应拉深模打开、板料进入拉深模、施加压边力、拉深、拉深模和反
拉深模打开、板料进入反拉深模、施加压边力、反拉深、反拉深模和成形模打开、板料进入成形模、成型、成型模打开，并将上述12个分析步分别命名为seperate1、blank position1、force1、draw、seperate2、blank position2、force2、reverse draw、seperate...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁飞，黄信，王贤付，龚明学，
申请(专利权)人：东风汽车车轮随州有限公司，
类型：发明
国别省市：