...O R11异常应用如何自动优化
岳昊 李彦波
摘要： 概述汽车冲压件修边线展开及确定的常用方法，详细介绍基于JSTAMP/NV提供的修边线展开及自动优化功能的基本原理和实现方法，并通过实例说明JSTAMP/NV提供的修边线展开及自动优化解决方案的应用效果.仿真结果与试验结果吻合良好，表明JSTAMP/NV能帮助用户解决产品修边线设计中面临的难题.
关键词： 汽车冲压件； 修边线展开； 自动优化； JSTAMP/NV
中图分类号： TG386.1文献标志码： B
Abstract： The common methods of trimming line unfolding and identification are briefly introduced. The basic principle and implementation method of trimming line unfolding and automatic optimization based on JSTAMP/NV software are detailed. The application effect of trimming line unfolding and automatic optimization solution of JSTAMP/NV is illustrated by an example. The simulation result is consistent with the experimental result， which indicate that JSTAMP/NV can help users to solve the difficult problems of trimming line design.
Key words： automobile stamping part； trimming line unfolding； automatic optimization； JSTAMP/NV
收稿日期： 2015[KG*9〗06[KG*9〗03
作者简介： 岳昊（1988—），男，安徽淮南人，硕士，研究方向为有限元仿真软件的开发与应用，（Email）yuehao@gziit.ac.cn0引言
在汽车冲压件工艺同步工程的成形性分析过程中，修边工序中修边线形状和尺寸的确定是一个重要环节，也是修边工序中的一个难题.修边线的正确与否对后序的翻边工序和整形工序的精度有重要影响.如果修边线的确定不准确，会给设计工作增加非常大的工作量，需要手工进行反复调整和修改，增加无形的成本，还可能会造成拉深数模模面错误，影响冲压模具的开发周期，甚至会在一定程度上影响整车的开发周期.因此，如何准确快速得到修边线一直是模具厂和主机厂追求的目标.[13]
1常用的修边线展开方法概述
针对产品修边线的确定，技术人员和相关的研究者不断探索与研究，概括起来主要有3种方法.第一种是传统方法，主要包括逐次逼近法和基于截面线的几何展开算法.逐次逼近法也叫试错法，该方法需要反复试验、调模、试模，人力和物力消耗大且效率低下.基于截面线的几何展开算法以截面垂直于翻边交线的方式对翻边面和零件工艺补充面取截面线，再将截面线映射到工艺补充面上，并对所有的截面线边界进行拟合，求得所需的翻边展开线.该算法人工对产品截面线进行展开并求出修边线，计算所得修边线精度不高，费时费力，且受技术人员经验的影响大.[23]
第二种是利用三维CAD软件，例如UG和CATIA等对产品截面线进行展开并求取修边线.该方法虽然准确度高，但是手工绘制工作量大，有的复杂零件需要手工绘制几百个修边点，再依次连接才能得到一条准确的修边线，常常要花费好几天的时间，操作不方便且自动化程度较低，对技术人员的软件水平要求较高.因此，很多应用者基于CAD软件提供二次开发接口，再根据翻边成形的种类和特点进行修边线展开的软件开发，可以实现修边线的自动生成，不仅可以保证修边线的精度，而且可大大提高设计工程师的工作效率.[35]
第三种是利用CAE软件提供的逆算模块（也叫一步逆成形法），例如JSTAMP/NV的HYSTAMP，AutoformTrim Plus和PamStampInverse模块等求取修边线.该方法从给定的最终零件形状尺寸和过程条件出发，沿着与冲压成形过程相反的方向求解初始坯料形状.若已知翻边后的零件形状，则可以利用该方法计算翻边前的零件轮廓，从而获取修边线.该方法不仅可以精确地确定修边线且自动化程度高、对技术人员技能的依赖程度低，很容易使用.[25]
本文详细介绍如何应用JSTAMP/NV进行修边线展开及其自动优化.
2基于JSTAMP/NV修边线展开及自动优化原理介绍一步逆成形法在钣金成形中的应用主要从求钣金零件的坯料展开问题开始，现已逐步应用于钣金件的设计和成形工艺优化设计等方面.[2]对于修边线的预测（见图1），输入最终制品或翻边后零件数据和修边前的成形工序的数模，基于逆算法，即可展开获取修边工序的修边线.JSTAMP/NV软件提供专门用于逆向求解的模块HYSTAMP，是基于逆向分析方法的一步法求解器.HYSTAMP求解器应用于原始板材线估算即板材展开和快速成形评估分析功能及修边线展开和回弹分析功能.基于一步逆成形法的修边线展开具有数据准备简单、计算速度快的特点，并且能够在模拟翻边的同时直接预测三维修边线的位置，应用修边线预测功能展开的修边线实例见图2，第1步结果显示为翻边前制品和生成的修边线，第2步结果显示为翻边后的产品.
a）修边线展开第1步仿真结果
b）修边线展开第2步仿真结果
修边线自动优化原理是利用正反向模拟相结合的方法，先利用逆算法快速确定初始修边线，再用增量法进行正向模拟修正，可以较快地实现修边线的精确设计.具体流程见图3：首先应用HYSTAMP逆向求解器快速逆算得到近似的初始修边线，然后对产品进行全工序成形模拟.例如，全工序为拉深—修边—翻边，在修边工序中利用逆算法求得修边线并进行修边，然后将全工序模拟获取的制品仿真结果与预期形状或制品CAD目标形状进行比较，并根据比较结果修正修边线，修正后再进行正向模拟，如此反复迭代，直至模拟结果与预期形状之间的误差小于接受值.上述迭代过程应用JSTAMP/NV自动完成.
3应用JSTAMP/NV进行修边线预测及自动优化的设置和实现过程基于HYSTAMP的修边线预测仿真操作流程见图4.首先运行JSTAMP/NV，建立项目类型为修边线预测的文件，导入产品和拉深数模CAD数据并执行网格划分，然后指定材料属性和板厚，至此前处理已完成，可以直接提交执行计算.计算结束进入软件后处理，对仿真结果进行确认并输出预测的修边线用于正向模拟仿真的修边工序.
按照上述操作基于HYSTAMP逆向求解器计算出修边线后，进行拉深—修边—翻边的正向模拟，最终获取制品的仿真结果，与产品的目标边界进行对比，发现在局部区域有时存在较大偏差.汽车冲压件的修边线的公差一般为±1 mm，要求高的产品公差可能要满足±0.5 mm.很显然，使用一步逆成形法展开的修边线在一定程度上存在偏差，必须经过调整才能满足要求，这会在一定程度上影响生产成本和周期.[1]为提高展开后修边线的精度，有必要对展开获取的初始修边线进行修正和优化.JSTAMP/NV提供专用于修边线自动修正的功能.
在执行修边线自动修正之前的准备工作包括：1）提取目标产品的外形轮廓线；2）使用逆向求解器计算并展开生成初始修边线，该修边线是自动优化的对象；3）运行JSTAMP/NV软件新建一个标准成形仿真分析项目，例如包含拉深—修边—翻边3个工序的仿真，并完成计算.运行修边线自动修正功能，在项目流程面板上右键点击修边Trim工序，在弹出的快捷菜单中选择“修边线自动修正”.修边线自动修正的设定和计算具体包括：
1）指定展开工序.若修边工序后只有一个翻边工序，则软件默认修边后的翻边工序为展开源，若修边后有好几个工序，点击箭头可选择需要的工序作为展开源.一般情况，若提取最终产品的外形轮廓线作为对比目标，展开源选择最后一个工序即可.
2）指定成品外形线.点击输入按钮把事先提取的产品外形轮廓线导入.
3）指定目标误差容许值或执行优化的最大次数，其设定原则见表1.
4应用实例
进行修边线展开及自动优化实例的基本信息见图5.该产品成形包含3个工序：成形、修边和翻边，材料为HS590，料厚1 mm.利用JSTAMP/NV对该实例进行修边线展开及自动优化，获取的修边线结果与现场加工的实际修边线对比见图6.由此可知：基于HYSTAMP展开的初始修边线在局部存在一定偏差，经过JSTAMP/NV自动修正优化后获取的修边线与现场加工所用的修边线基本重合，因此，使用修边线自动修正功能获取修边线的精度值得信赖，并可以满足最终产品的公差要求.
5结束语
在汽车冲压件开发过程中，产品修边线设计面临的问题包括：如何保证修边线的展开精度、如何确保复杂翻边区域的可成形性及如何在保证高质量的前提下提高设计效率.随着技术的进一步发展，出现越来越多的方法和工具可以展开修边线，方法不同，优缺点也不相同.本文旨在说明借助JSTAMP/NV提供的修边线展开及自动优化解决方案如何简单快捷地输出精度可靠的修边线，帮助用户解决产品修边线设计面临的难题，有效提高模面制作效率，降低设计成本，进而快速提升企业的竞争力.参考文献：
[1]马明亮， 王鹏. 汽车冲压件修边线反算的研究与应用[J]. 汽车与配件， 2013（35）： 4041.
MA Mingliang， WANG Peng. Study and application of trimming line inverse computation of auto stamping parts[J]. Automobile & Parts， 2013（35）： 4041.
[2]鲍益东， 王秋菊， 陈文亮. 三维复杂零件修边线快速预示方法[J]. 机械工程学报， 2011， 47（24）： 3843.
BAO Yidong， WANG Qiuju， CHEN Wenliang. Fast prediction method of trimming line for 3D complex part[J]. J Mech Eng， 2011， 47（24）： 3843.
[3]范孝良， 武云东， 褚东亮. 基于UG二次开发的汽车覆盖件设计方法研究[J]. 机械工程师， 2010（9）： 6768.
FAN Xiaoliang， WU Yundong， CHU Dongliang. Study on design of trimming curve for autobody panel based on UG secondary development[J]. Mech Eng， 2010（9）： 6768.
[4]孟祥新， 谢伟， 沈左军. 使用AutoForm展开修边线到CAD模面的两种方法[J]. 模具制造， 2011（3）： 1114.
MENG Xiangxin， XIE Wei， SHEN Zuojun. Two ways of using AutoForm software unfold trimming sideline to CAD die surface[J]. Die & Mould Manufacture， 2011（3）： 1114.
[5]郝小忠， 周新权， 鲍益东. 基于一步逆成形的三维修边线预示与优化设计[J]. 机械制造与自动化， 2009， 38（2）： 2628.
HAO Xiaozhong， ZHOU Xinquan， BAO Yidong. Prediction and optimum design of 3D trimming line based on onestep inverse analysis[J]. Machine Building Automation， 2009， 38（2）： 2628
