基于SMT的车身覆盖件成形工艺参数设计方法研究

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车身覆盖件作为汽车重要零部件,在外观、形状和性能等方面有着诸多要求,因此其成形质量要求较高。由于车身覆盖件的形状相对复杂且尺寸一般较大,冲压成形过程容易出现拉裂、起皱等质量问题。为了防止起皱和拉裂等现象的产生,需要调节其成形过程中的工艺参数来控制成形质量。目前常用的工艺参数设计方法是基于数值优化算法对其进行优化设计。然而采用优化算法对工艺参数求解时,寻优过程耗时增加设计时间,且在复杂约束情况下寻优过程更为困难,因此本文提出基于可满足性模理论(SMT)的车身覆盖件成形工艺参数设计方法,主要内容如下:首先,利用代理模型构建工艺参数和成形评价准则的函数关系;量化工程师要求的成形质量评价指标,结合拟合的函数关系式构建约束可满足问题,从而将函数多目标多约束的优化设计转变为数学不等式组的可满足求解设计。采用SMT求解器dReal对不等式组进行快速求解,最终得到符合工程师要求的工艺参数取值。其次,本文引入柔性约束概念,按柔性约束概念将其分为软约束和硬约束两类,通过修改其中软约束的取值或范围,将基于代理模型建立的不等式组转化为动态可变的方程组,从而产生多组工艺参数取值;基于人机交互概念,建立车身覆盖件成形工艺参数设计系统,通过在人机交互界面下对设计变量、成形质量指标的实时修改,最终达到工程师理想的设计方案。然后,使用方形盒案例对本文提出的基于SMT的工艺参数设计方法进行可行性分析。选取压边力、冲压速度作为设计变量,依据工程经验选取样本取值范围。采用拉丁超立方试验设计方法采集样本矩阵,并利用中心偏差准则对样本矩阵均匀性进行评价,从而得到均匀性较好的样本矩阵。依据成型极限图量化起皱值、拉裂值,结合BP神经网络代理模型构建约束可满足问题。结合柔性约束,利用SMT求解器dReal对约束可满足问题快速判断求解,最终证明了在简单模型下该方法的可行性。最后,基于SMT的工艺参数设计过程,本文开发了车身覆盖件成形工艺参数设计系统。该系统主要包括初始设置界面下模型和设计变量的选择;代理模型界面下试验设计方法选择、BP神经网络的拟合和结果展示及模型拟合评估准则的选择;求解设计界面下不等式设计空间、约束空间的设置、软硬约束定义以及基于SMT求解器dReal的可满足设计;结果仿真界面下对选取工艺参数取值进行仿真验证,并显示出相应的成形图。采用翼子板模型,选取压边力、冲压速度、拉延筋力作为设计变量,起皱值拉裂值作为成形质量指标,通过对其约束可满足问题的判断和求解,验证了本文方法的有效性,并验证了设计系统的应用可行性。
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