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考虑噪音因素的系统性工艺性优化

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由于冲压件几何特征愈发复杂及高强度钢板的更多应用,板材冲压工艺设计变得越来越复杂。此外,竞争高度激烈的市场对高质量冲压件的交付周期不断减少。针对汽车行业面临的最新的挑战,AutoForm Engineering开发了一种新的方法可以系统性优化成型工艺。这一措施让成型工艺更透明,更好的理解成型工艺,让冲压更稳定并缩短开发和试模时间。工程师如今可以在投入生产前发现并解决主要的制造问题以达到效率的提升。

系统性工艺性优化

冲压模拟让工程师可以在成型工艺初期发现错误与问题,例如成形工艺的初期阶段零件的起皱和破裂。在模具和工艺设计期间,许多设计参数必需被定义,例如零部件圆角、压料面、工艺补充面、拉延筋的位置、压边力及摩擦系数等。工程师主要基于公司标准和自身经验来做出相应的选择,这些选择对成型工艺的质量有着直接的影响。为了识别出何种设计参数以何种程度影响着部件的质量,需要自动进行多次的模拟分析。设计参数的波动范围可随着工程师对冲压件质量目标的设定而改变。质量目标可根据仿真分析的输出变量而指定一个或多个变量,例如无破裂、无起皱或延伸充分。采用这种方法,在模具设计和工艺设计阶段对于冲压件成形影响最大的设计参数可以被识别出来,工程师可据此进行必要的调整,从而对成型工艺进行系统性的优化。这样就可以获得一个最优设计变量组合的可行工艺方案。

稳定性

工艺设计不仅具备可行性,还必需具备稳健性。在日常生产中,即便生产条件没有任何改变,零部件单日顺利生产但可能会在第二天出现问题。这是因为在成型过程中,相关的自然呈现的“噪音因素”的波动变化。为了分析成型过程中噪音变量的影响就要进行稳健分析。用户在稳健分析时必须定义每个噪音变量的均值及相关的标准差。基于这些定义,软件自动进行多次仿真分析。考虑到与所定义噪音变量相关的质量目标,对所有这些仿真结果进行分析。稳健分析可以鉴别出一种成形工艺能否在常规噪音变量分布范围内获得一个稳定的结果。稳健分析可以将成型工艺中固有的噪音和变化性纳入考量,从而更好的反映出真实的制造情况。

考虑噪音因素的系统性工艺优化

不同于传统上先进行工艺优化再进行稳健分析的方法顺序。现在可以通过考虑噪音因素的系统性工艺优化的方法来综合考虑这些方法进行分析。这一分析可直接分析出对识别出的最佳可行性设计变量值在噪音背景下的结果分布情况。

该图说明了可行性工艺窗口在考虑到和没有考虑到噪音因素的不同。在系统性工艺优化分析情况下,黑线反应了设计变量变化时相应的结果。那些在上限标准下的结果满足质量标准。插图显示设计变量值小一些或大一些都能够获得一个具备可行性工艺。通过考虑噪音因素的系统性工艺优化方法来分析,设计变量和噪音变量同时发生变化,结果在途中黄色区域显示。对于小范围设计变量值,工艺被证实对噪音非常敏感,结果分散在上限之上。对于这些设计变量值,工艺并不稳定。大范围设计变量值显示敏感度较低,所有结果都在上限之下。因此,对于设计变量值较高的工艺不仅满足质量标准,更满足了稳定性。

带噪音因素的系统化工艺优化让工程师开发更快更可靠的成型工艺。这一方法学可以以高标准化为特色,因为它减少手动优化的反复实验法,得到试模和制造期间所需的稳定工艺。市场中并没有其他软件配有该适合经验丰富和经验尚不足的工程师使用的新方案。带噪音的系统化工艺改善确保最有效和稳定的制造工艺,同时也满足所需质量目标。稳定的生产工艺是有成本效率制造的关键需求。