一种热成形智能工艺设计与仿真优化平台及方法技术

本发明专利技术涉及一种热成形智能工艺设计与仿真优化平台及方法，属于热成形加工技术领域，解决了现有技术中难以满足新一代钣金热成形工艺与制造快速响应、高效高质的需求的问题。热成形智能工艺设计与仿真优化平台包括：三维模型构建模块、模型特征识别模块、工艺数据库；知识库，在工艺数据库中，搜寻获取目标零件的相似热成形工艺参数，以获得目标零件的热成形初始推荐工艺参数；仿真交互模块，用于将构建的三维模型导入有限元分析软件，驱动有限元分析软件在不同参数迭代下进行计算分析。实现了不依赖人工经验试错和手动仿真分析就能快速获取热成形工艺参数，提高了仿真迭代的效率。提高了仿真迭代的效率。提高了仿真迭代的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种热成形智能工艺设计与仿真优化平台及方法


[0001]本专利技术涉及热成形加工
，尤其涉及一种热成形智能工艺设计与仿真优化平台及方法。

技术介绍

[0002]目前热成形生产过程制造工艺信息化、智能化能力严重不足，工艺设计仍十分依赖人工经验试错和手动设置仿真分析过程，为满足设计指标要求就需要反复进行试错式迭代，导致产品研制存在成本高、周期长及质量可靠性低等问题，难以满足新一代钣金热成形工艺与制造快速响应、高效高质的需求，工艺设计的数字化和智能化水平亟待提高。

技术实现思路

[0003]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种热成形智能工艺设计与仿真优化平台及方法，用以解决现有难以满足新一代钣金热成形工艺与制造快速响应、高效高质的需求的问题。
[0004]一方面，本专利技术实施例提供了一种热成形智能工艺设计与仿真优化平台，包括：
[0005]三维模型构建模块，用于构建目标零件和工装的三维模型；
[0006]模型特征识别模块，用于读取并识别构建的三维模型，以获得目标零件的待加工面特征；
[0007]工艺数据库，用于存储热成形工艺基本信息；
[0008]知识库，基于目标零件的待加工面特征以及目标零件的待加工面精度与厚度分布的技术要求，在工艺数据库中，搜寻获取目标零件的相似热成形工艺参数，以获得目标零件的热成形初始推荐工艺参数；
[0009]仿真交互模块，用于将构建的三维模型导入有限元分析软件，驱动有限元分析软件在不同参数迭代下进行计算分析，同时将计算结果提取出来传递至知识库，以用于质量结果数据分析；
[0010]其中，对于分析结果不符合要求的，仿真交互模块将所分析的工艺参数传递至知识库，以对工艺参数寻优；
[0011]其中，所述知识库根据工艺特点，在工艺数据库中选取指定成形的模具、压边圈以及热成形工艺类别，依据实际加工零件材料种类选择目标件材料。
[0012]基于上述平台的进一步改进，所述知识库内设有多目标寻优模型，在获得的数据不符合质量要求时，以利用多目标寻优模型对热成形工艺参数进行寻优。
[0013]基于上述平台的进一步改进，所述多目标寻优模型基于差分进化算法对热成形工艺参数进行寻优，以修改工艺过程的成形温度、热压成形速度、压边圈大小，原始板料展开形状与尺寸、超塑成形与正反胀过程压力值与时间曲线以及模具过渡圆角大小。
[0014]基于上述平台的进一步改进，所述工艺数据库中存储的热成形工艺基本信息包括：基于目标零件的热成形工艺特点的热成形工艺、基于目标零件的待加工面特征的待加
工面精度与厚度分布的技术要求的热成形工艺参数，以及基于目标零件的待加工面特征的待加工面精度与厚度分布的技术要求。
[0015]基于上述平台的进一步改进，所述模型特征识别模块用于将识别的三维模型的待加工面特征与工艺数据库中的特征参数进行比对，以确定目标零件的待加工特征。
[0016]基于上述平台的进一步改进，所述知识库内设有预测模型和规则库，以基于目标零件的热成形工艺特点，从工艺知识库中获取目标零件的热成形工艺；基于目标零件的热成形工艺和目标零件的待加工面特征，从工艺知识库中获取目标零件的待加工面精度与厚度分布的技术要求；以及基于目标零件的待加工面特征以及目标零件的待加工面精度与厚度分布的技术要求，在工艺数据库中，搜寻获取目标零件的相似热成形工艺参数，以获得目标零件的热成形初始推荐工艺参数。
[0017]基于上述平台的进一步改进，所述仿真交互模块传递至知识库的计算结果为目标零件板料厚度和应力应变分布
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时间数据，以通过知识库将获得的数据与工艺数据库中的技术要求进行比对分析。
[0018]一方面，本专利技术实施例提供了一种热成形智能工艺设计与仿真优化方法，包括利用上述热成形智能工艺设计与仿真优化平台获取目标零件的工艺参数。
[0019]基于上述方法的进一步改进，包括：
[0020]步骤1：利用三维模型构建模块构建目标零件和工装的三维模型；
[0021]步骤2：利用模型特征识别模块识别三维模型，获取目标零件的待加工面特征；
[0022]步骤3：基于目标零件的待加工面特征，利用知识库从工艺数据库中获取目标零件的初始推荐工艺参数；
[0023]步骤4：通过仿真交互模块将所获取的初始推荐工艺参数和三维模型传递至有限元分析软件，以对初始工艺参数进行有限元分析，以获得目标零件板料厚度和应力应变分布
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时间数据；
[0024]步骤5：通过仿真交互模块将所有限元分析结果传递至知识库，以通过知识库将目标零件板料厚度和应力应变分布
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时间数据与工艺数据库中的技术要求进行比对分析；
[0025]步骤6：利用知识库对不符合要求的工艺参数数据进行优化，并返回至步骤4，直至获取符合要求的工艺参数。
[0026]基于上述方法的进一步改进，在所述步骤6中，
[0027]采用Kriging模型对少量有限元模拟的结果进行拟合形成有限元仿真后的模型
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工艺
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质量关系方程，基于此开展多目标寻优；
[0028]其中，基于Kriging模型，所述模型
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工艺
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质量关系方程为：
[0029][0030]其中，d为成形厚度；
[0031]为成形厚度平均值；
[0032]N为成形件有限元单元个数；
[0033]p为压力机载荷；
[0034]r为成形温度；
[0035]v成形速率；
[0036]k为压边力；
[0037]t为内压力；
[0038]其中，将最大厚度、最小厚度和厚度均匀度作为目标函数；约束条件取自规则库中对各类热成形材料成形温度的限制条件、初始输入的质量要求以及材料断裂应变值。
[0039]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果：
[0040]本专利技术通过模型特征识别模块自动获取目标零件的三维模型的待加工面特征，基于待加工面特征及技术要求，通过知识库在工艺数据库中自动搜寻，获取初始推荐工艺参数，并对初始工艺参数进行有限元分析，以实现对工艺参数寻优，直至获得符合要求的工艺参数，替代了传统工艺设计中由工艺人员调整工艺参数、对比仿真结果的步骤并向最佳工艺参数寻优的过程，提高了仿真迭代的效率，以此，在确保工艺设计质量的条件下，提高了获取工艺参数的效率。
[0041]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0042]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0043]图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热成形智能工艺设计与仿真优化平台，其特征在于，包括：三维模型构建模块，用于构建目标零件和工装的三维模型；模型特征识别模块，用于读取并识别构建的三维模型，以获得目标零件的待加工面特征；工艺数据库，用于存储热成形工艺基本信息；知识库，基于目标零件的待加工面特征以及目标零件的待加工面精度与厚度分布的技术要求，在工艺数据库中，搜寻获取目标零件的相似热成形工艺参数，以获得目标零件的热成形初始推荐工艺参数；仿真交互模块，用于将构建的三维模型导入有限元分析软件，驱动有限元分析软件在不同参数迭代下进行计算分析，同时将计算结果提取出来传递至知识库，以用于质量结果数据分析；其中，对于分析结果不符合要求的，仿真交互模块将所分析的工艺参数传递至知识库，以对工艺参数寻优；其中，所述知识库根据工艺特点，在工艺数据库中选取指定成形的模具、压边圈以及热成形工艺类别，依据实际加工零件材料种类选择目标件材料。2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于：所述知识库内设有多目标寻优模型，在获得的数据不符合质量要求时，以利用多目标寻优模型对热成形工艺参数进行寻优。3.根据权利要求2所述的平台，其特征在于：所述多目标寻优模型基于差分进化算法对热成形工艺参数进行寻优，以修改工艺过程的成形温度、热压成形速度、压边圈大小，原始板料展开形状与尺寸、超塑成形与正反胀过程压力值与时间曲线以及模具过渡圆角大小。4.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述工艺数据库中存储的热成形工艺基本信息包括：基于目标零件的热成形工艺特点的热成形工艺、基于目标零件的待加工面特征的待加工面精度与厚度分布的技术要求的热成形工艺参数，以及基于目标零件的待加工面特征的待加工面精度与厚度分布的技术要求。5.根据权利要求4所述的平台，其特征在于：所述模型特征识别模块用于将识别的三维模型的待加工面特征与工艺数据库中的特征参数进行比对，以确定目标零件的待加工特征。6.根据权利要求4所述的平台，其特征在于：所述知识库内设有预测模型和规则库，以基于目标零件的热成形工艺特点，从工艺知识库中获取目标零件的热成形工艺；基于目标零件的热成形工艺和目标零件的待加工面特征，从工艺知识库中获取目标零件的待加工面精度与厚度分布的技术要求；以及基于目标零件的待加工面特征以及目标零...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖瑞，干建宁，王占奇，韩翼龙，孙少波，李建伟，殷景超，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：