基于UGS+NX的板料成形快速仿真系统
锻压技术第３３卷
在ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸ系统中，利用ＵＧ／ＷＡＶＥ技术提取凹模对应的曲面自动创建出与之相关联的凸模和压边圈型面，实现了设计模型与分析模型的同步更新。如图３所示，利用ＵＧ／ＷＡＶＥ创建出关联的工具型面，当凹模圆角半径被修改为Ｒ１２时，与凹模圆角相关联的凸模圆角半径随即被自动更新为Ｒ１２。
图３模具型面装配ＷＡＶＥ图
飚３ＡｓｓｏｃｉａｔｅｄｄｉｅｔｏｏｌａｓｓｅｍｂｌｙｂａｓｅｄｏｎＷＡＶＥｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
３．１．２ＵＤＯ关联
ＵＤＯ（ＵｓｅｒＤｅｆｉｎｅｄＯｂｊ『ｅｅｔ）是ＵＧ为开发者提供的对象实体，具有类名、状态字、自由形态数据（整形、双精度浮点型、字符型）、可转换数据和关联对象５大特性，其中自由形态数据可用于存储设计及分析过程中的中间数据，关联对象可用于模型间的几何关联。
在利用ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸ进行成形分析时，除已有的模具型面数据外，还需要存储其他的参数数据，如坯料网格、材料参数、边界约束等。利用ＵＤＯ对象的数据存储特性可以轻松实现中间数据的存储，并根据需要实现与目标模型间的相互关联。
以板料对象为例，相关的参数包括单元、节点、材料特性、对称约束等。如图４所示，通过建立对
图４ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸＵＤＯ参数对象
Ｆｉｇ．４ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸＵＤＯｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ应的ＵＤＯ对象，并根据对象间的关系进行关联，从而实现了参数之间的同步更新。
４应用实例
如图５所示为某企业汽车覆盖件初始工艺数模，产品材料为ＳＴｌ４ＺＦ，其力学性能参数分别为：弹性模量Ｅ＝２０７０００ＭＰａ，泊松比ｖ－－－－－０．２８，厚向各向异性参数Ｒｏｏ＝１．８９，Ｒ４５＝１．６１，Ｒ９０＝２．０５，应力一应变关系为：冲头部分摩擦系数／坚－－－－０．２０，压边部分摩擦系数弘一０．１０，板厚ｈｏ＝０．９Ｉｎ．Ｉｎ。在ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸ系统中，直接利用已有工艺数模和坯料轮廓线建立起基于曲面的分析模型，初始工艺方案为单动压机拉深，如图６所示。
图５汽车覆盖件工艺数模
Ｆｉｇ．５Ａｕｔｏｐａｎｅｌｐｒｏｃｅｓｓｇｅｏｍｅｔｒｙ
图６ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸ分析模型
Ｆｉｇ．６
ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸａｎａｌｙｓｉｓａｓｓｅｍｂｌｙｍｏｄｅｌ图７所示为初始工艺方案的分析结果成形极限图（ＦＬＤ）。在冲压件的Ａ，Ｂ区域产生了较为严重的破裂缺陷，区域内最小厚度已减薄至０．０８５ｒｎｎｌ，最大厚向应变达到一９０．５％，因此可以断定初始工艺方案无法满足产品质量要求。
根据初始分析结果，对原有工艺方案进行改进。由于Ａ，Ｂ区域不属于最终产品部分，故考虑在距离下死点８０ｍｍ处增加工艺切口。图８所示为改进工艺方案的分析结果与实验结果对比图，可以看出原有的破裂缺陷被完全避免，仅在工艺数模压边区域存在轻微的起皱缺陷，但不影响最终产品质量，
符合工艺要求。
第４期杜亭等：基于ＵＧＳＮＸ的板料成形快速仿真系统１４９
图７初始工艺方案分析结果
Ｆｉｇ．７Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｏｆｉｎｉｔｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｌａｙｏｕｔ
（ａ）
（ｂ）
图８初始工艺方案分析结果
（ａ）分析结果（ｂ）拉深件
Ｆｉｇ．８Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔａｎｄｄｒａｗｉｎｇｗｏｒｋｐｉｅｃｅ
ｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｐｒｏｃｅｓｓｌａｙｏｕｔ
（ａ）Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ＤｒａｗｉｎｇＷＯｒｋｐｉｅｃｅ
５结论
基于ＵＧＳＮＸ环境下开发的板料成形仿真系统ＦＡＳＴＡＭＰ－ＮＸ，实现了真正意义上的ＣＡＤ／ＣＡＥ系统无缝集成。通过将基于参数化的ＣＡＤ设计技术和基于动力显式算法的增量法仿真系统集于一体，充分利用了ＵＧＳＮＸ参数化特征建模的优势，完全避免了传统ＣＡＤ／ＣＡＥ系统中的数据损失问题，较好地解决了工艺设计和模具设计过程中的快速响应问题，大大提高了整个设计过程的效率和品质，使模具设计“当天工程”成为可能，对加速产品开发速度、缩短产品设计周期和提高企业市场反应等具有重大的意义。
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锻压专利报道
专利名称：等温锻造液压机监控装置
专利申请号：ＣＮ２００４２００８５２２６．８公开号：ＣＮ２７８２２５９
申请日：２００４．１０．２９公开日：２００６．０５．２４
申请人：天津市天锻压力机有限公司
本实用新型涉及一种等温锻造液压机监控装置。等温锻造液压机监控装置属于液压机技术领域。等温锻造液压机监控装置，由等温锻造液压机、控制器和触摸屏构成，等温锻造液压机连接控制器。控制器连接触摸屏，其等温锻造液压机控制器连接监控工业控制计算机。本实用新型增加了监控工业控制计算机，提高了等温锻造液压机的控制安全性和工艺数据存储的方便性。该液压机监控装置，可有效防止数据的流失或被损，记录真实可靠，数据输出容易，可以非常方便地进行工艺参数调整。本实用新型结构简单，运行可靠，提高了液压机自动化水平。
（王元荪报道）］
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基于UGS NX的板料成形快速仿真系统
作者：杜亭， 柳玉起， 章志兵， 李志刚， DU Ting， LIU Yu-qi， ZHANG Zhi-bing， LI Zhi-gang
作者单位：华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北,武汉,430074
刊名：
锻压技术
英文刊名：FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
年，卷(期)：2008，33(4)
被引用次数：1次
参考文献(8条)
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相似文献(10条)
1.会议论文杜亭.柳玉起.章志兵.李志刚面向设计的板料成形快速仿真系统FASTAMP2006
FASTAMP是基于改进的有限元逆算法和动力显式算法的板料成形快速仿真软件.改进的逆算法求解器采用了考虑弯曲效应的DKQ四边形单元及方程组快速求解算法,真实考虑了摩擦、压边力、背压力和曲压料面等实际工艺条件,在模拟精度和速度上均有较大的提高.系统结合了两种算法的优势,将产品设计、选材和工艺设计三个独立的过程紧密结合起来,可快速分析产品设计中的潜在缺陷,为工艺设计人员提供有效的工艺设计参考和强有力的设计辅助分析工具。
2.期刊论文杜亭.柳玉起.章志兵.李志刚.Du Ting.Liu Yuqi.Zhang Zhibing.Li Zhigang板料成形坯料形状与应
变分布的快速精确预测-中国机械工程2005,16(20)
采用有限元逆算法和四边形单元开发了板料冲压成形与模具设计快速分析软件FastAMP.模拟了比较典型的L形盒冲压件的坯料形状和厚向应变,并分别与实验结果和商业软件AutoForm的计算结果进行了比较,说明FastAMP软件可以精确地预测冲压件的坯料形状和应变分布规律,而且计算速度很快.
3.期刊论文许江平.柳玉起.杜亭.章志兵.XU Jiang-ping.LIU Yu-qi.DU Ting.ZHANG Zhi-bing一种新的实体壳单
元在板料成形中的应用-塑性工程学报2009,16(2)
开发了一种新的实体壳MSSS单元,在厚向划分一层网格采用多点积分,精确获得了厚向应力应变分布;采取粘性沙漏控制算法,克服了零能模式.厚向多点积分求解内力以及应力应变的更新,使得MSSS单元表现出了极好的单元性能,可以准确描述板料成形回弹现象.基于FASTAMP板料成形模拟软件,论文给出了一个方板拉深成形算例,以及两个NUMISHEET国际标准考题回弹算例,并且与实验结果以及相关文献中的模拟结果做了比较.
4.学位论文冯少宏板料成形有限元模拟软件后置处理系统设计与研究2006
板料成形过程数值模拟领域，是一个非常活跃的研究领域，同时也是一个蕴藏着巨大经济效益的领域。近年来，计算机软硬件技术、图形学技术、人工智能技术和有限元理论的发展使得计算机有限元模拟在板料成形过程中扮演着越来越重要的角色。
本课题来源于国家自然科学基金项目：面向自主设计的汽车覆盖件成形性快速仿真及工艺优化技术研究，项目批准号为50575080。在华中科技大学模具国家重点实验室开发的基于有限元算法的FASTAMP软件的基础上，运用软件工程的思想，对后置处理系统进行了需求分析和设计，并采用面向对象的分析设计方法，建立了后置处理系统的框架结构，因此所设计出的后处理系统具有很好的可维护性和可扩展性。
首先，本文以FASTAMP后置处理系统为基础，探讨了系统开发的过程、方法和工具等软件工程问题。整个研制过程贯穿基于面向对象的软件开发过程，运用设计模式等软件体系结构方法和技术，使用统一建模语言UML建立软件模型。文章中详细阐述了设计模式在软件设计中的应用和作用，并以常用的
5.会议论文杜亭.柳玉起.章志兵.王同俊.饶志超基于UGS NX环境的板料成形快速仿真系统FASTAMP-NX2007
基于UGS NX环境开发出了新一代板料成形快速仿真系统FASTAMP-NX，该系统完全集成于NX环境，避免了数据转换带来的数据损失，充分利用了NX参数化特征建模的优势，实现了真正意义上的CAD/CAE无缝集成。系统求解器基于BT壳单元模型和改进的动力显式有限元算法，计算速度较同类商业求解器提高1.5倍以上。可应用于工艺设计和模具设计阶段，协助设计人员在统一的NX环境下快速分析与校核设计方案，大大提高了设计与分析的效率，使模具设计“当天工程”成为可能。
6.会议论文杜亭.柳玉起.章志兵.李志刚板料成形有限元模拟系统中的前置处理关键技术研究2005
板料冲压成形快速仿真软件FASTAMP是具有独立版权，完全达到商品化水平的有限元模拟系统。系统前置处理模块FASTAMP_PRE集成了通用的CAD数据文件接口(IGES＼VDA)和NASTRAN网格数据文件接口，可以兼容大部分CAD造型软件的模型文件;内置智能化自动曲面网格剖分器，可以剖分极其复杂的曲面模型;丰富强大的点/线/面/单元编辑功能，允许用户修复CAD曲面模型和网格模型缺陷;友好的用户界面和简洁的操作风格易于上手，方便用户使用。
7.期刊论文杜亭.柳玉起.章志兵板料成形有限元后置处理系统的设计与实现-华中科技大学学报（自然科学版）
2004,32(10)
针对板料成形有限元后置处理系统FASTAMP-POST的开发过程,重点论述了面向对象的程序设计方法在有限元后置处理系统中的应用.通过封装系统基本数据类、派生出高级类的方法,建立了面向对象的系统框架.系统的开发过程表明,采用面向对象的程序设计方法可以大大提高开发效率和系统的可维护性,对于工程应用软件的开发具有极大的意义.
8.学位论文杜亭面向冲压全工序与设计全流程的板料成形模拟系统2008
计算机辅助工程（CAE）技术是现代先进制造技术的重要组成部分，也是企业提升产品、工艺、模具设计水平，摆脱传统经验型设计的关键。随着有限元数值方法、冲压成形理论研究的不断深入以及计算机技术的迅速发展，板料成形模拟技术逐渐成熟并摆脱了早期只能应用于单工序拉延模拟的局面，可以完成从重力效应到回弹在内的全工序虚拟试模，以适应不断发展的制造工业的需要。与此同时，由于具备了传统CAE系统不具备的无缝集成与数据无损的优势，CAD/CAE一体化集成系统不断完善，实现“CAE驱动设计”已成为近年来CAD/CAE系统发展的重要方向。论文结合国家自然科学基金资助项目（No.50575080）、国家科技支撑计划资助项目（No. 2006BAF01A43）和国家863计划基金(No. 2006AA04Z140)，对板料成形模拟的核心求解器、前后处理关键技术、CAD/CAE集成技术等进行了深入研究，并在此基础上开发了国内首个板料成形全工序模拟系统FASTAMP/Multi-process和国际首个面向设计全流程的CAD/CAE集成系统FASTAMP-NX。针对传统动力显式算法中拉深筋阻力、摩擦力等工艺参数数值模型无法反映约束阻力真实作用效果的问题，提出了基于真实工艺参数的动力显式算法，可以更加精确地反映实际成形过程中工艺参数所引起的约束阻力的作用效果。首次将网格自适应加减密技术引入到动力显式算法，开发了达到工业实用化水平的动力显式算法核心求解器。对板料成形模拟系统的一些关键技术，如数据文件接口、曲面描述、网格剖分算法等，进行了深入研究。加强了FASTAMP系统数据文件接口的兼容性和稳定性；提出了新的独立裁剪曲面工具网格剖分和修复算法，开发了相应的工具网格剖分器，避免了网格质量问题所引起的网格修复工作，大大减少了有限元分析模型准备的工作量；提出并实现了新的裁剪坯料网格生成算法，与传统的有限元网格剖分算法相比，网格质量生成质量有了很大的提高，有助于改进求解器的计算精度。
在对板料成形模拟关键技术研究的基础上，研究开发了国内首个面向汽车覆盖件和级进模的板料成形全工序模拟系统FASTAMP/Multi-process，实现了包括重力效应、压边过程、拉深（拉延）、弯曲、成形、工艺切口、冲裁、修边、翻边、折边、回弹在内的全工序模拟功能。基于UGS NX平台开发了国际首个面向设计全流程的全参数化CAD/CAE集成系统FASTAMP-NX。系统包含了面向设计的IAW（Inverse Approach Wizard）和面向虚拟试模的
FAW（Forming Analysis Wizard）子系统，实现了全参数化的―建模-分析-制造‖流程，克服了传统CAE软件无法实现实时―设计-修改-再分析‖的局限，可以应用于产品设计、工艺设计、模具设计、虚拟试模的全流程。
9.会议论文章志兵.柳玉起.杜亭.李志刚基于有限元逆算法的拉深筋工艺设计和优化2006
汽车覆盖件拉深成形中,一般通过设置适当的拉深筋控制成形过程中的板料塑性流动规律来提高覆盖件成形质量.针对覆盖件工艺设计需求,提出一种基于有限元逆算法的拉深筋工艺优化算法.该算法以灵敏度优化方法为基础,考虑了板料的成形度、破裂和起皱等成形缺陷.在板料成形模拟FASTAMP系统中,开发了拉深筋优化模块,并以实际覆盖件为例,验证了该算法能快速准确地模拟等效拉深筋力的布置情况以及优化板料的成形性.
10.期刊论文胡江波.柳玉起.章志兵.HU Jiang-bo.LIU Yu-qi.ZHANG Zhi-bing车身覆盖件模具的拉深筋工艺设计
和优化-锻压技术2008,33(1)
在传统拉深筋设计过程中,拉深筋初始方案的确定完全依赖于经验,具有很大的偶然性.本文将优化理论与有限元逆算法相结合,优化初始拉深筋设计方案.在优化过程中.提出了一种将FLD和板料厚度分布相结合的目标函数,同时对传统的可行方向法(FDM)进行了一些改进.将改进的FDM和有限元逆算法结合优化等效拉深筋,然后根据等效拉深筋阻力密度值计算相应的拉深筋工艺参数.在板料成形模拟系统FASTAMP中开发了一个拉深筋工艺优化模块,并以NUMISHEET2002中的现代汽车翼子板为例,验证了该优化模块的准确性.
引证文献(1条)
1.杜亭.谢邵辉.章志兵.柳玉起基于边界裁剪的初始坯料网格剖分算法[期刊论文]-锻压技术 2009(6)
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/7b11835568.html,/Periodical_dyjs200804039.aspx
授权使用：北京航空航天大学北海学院(bhbhxy)，授权号：926f4dec-37c5-400e-8047-9e4d0165c697
下载时间：2010年12月15日