钣金材料成形控制过程发展.docVIP

中国材料加工技术127（2002）361±368 钣金材料成形控制过程的发展 TAC汽车集团福特汽车公司迪尔伯恩，MI48121，USA 机械工程与应用力学系，美国密歇根大学安阿伯，MI48109，USA 迪尔伯恩，研究实验室cFord，福特汽车公司，MI48121，USA 于2012年5月8日收稿，2012年5月13日发表。 摘要 在钣金板材成形过程中，压边力控制材料的模腔新的挑战出现在新材料的使用。例如，以减少汽车的重量（提高燃油经济性）制造企业必须使用更轻的材料（例如，铝）或高强度钢薄计代替低碳钢。值得指出的是，机械压力机在液压多点缓冲系统提供更多的控制形成的过程[ 4 ]。这样的技术将有助于本文提出的过程控制思想的实现。系统设计一个合适的过程控制，图3中的过程模型必须。因此，在金属板材成形模拟的控制还没有得到充分的解决问题，尤其是从控制的角度来看，系统识别阳离子的方法开发[ 10 ]。然而，控制器的参数通常是通过试验和误差确定的[ 11 ]。在过程控制中的参考轨迹是保证零件质量在金属板材成形的重要[ 13 ]。按承载力为680 kN和700 kN为粘结剂的冲头。数字控制器允许的压边力跟踪预定的轨迹，实现机床控制器”。在这形成模拟器是在图5所示过程控制的实现[ 13 ]。附加组件是“数据采集”块，数据采集板。它获取的数据从数字控制器（图3中的外部反馈路径的实现），计算出的压边力命令到数字控制器（图3中的“过程控制”块的输出的实现）。“计划”与“数据采集”块体实现“过程控制”图3。表1显示了平均测量通道高度为图6所示的情况下。参考的冲裁力的重要性可以通过比较测量通道高度为不同的参考轨迹，[ 13 ]。表2显示了这两种轨迹测量通道高度。轨迹（B）产生的部分，因为测量通道高度接近所需的通道高度（50毫米）。平均测量通道高度（mm）的机器和过程在不同润滑控制测量通道高度（mm）为参考的冲头的力的轨迹图7建模的板料成形过程涉及液压控制的过程控制器设计的单缸粘结剂，它是一个单输入单输出（SISO）系统，[ 14 ]。过程模型是一个?阶非线性动态模型。由于实证过程模型，过程控制器设计的系统研究，可以进行解析和数值实施[ 13 ]。对于SISO系统，比例加积分控制器喂养病房行动（PIF）进行了研究，在模拟[ 13 ]形成成功实施。一个?阶线性模型可以用来设计控制器的增益。该?阶线性模型可以与?阶非线性模型在被评估的闭环系统的跟踪性能使用所设计的控制器增益。图11显示仿真结果使用PIF过程控制器和?阶非线性模型。图11（a）显示了PIF过程控制器自动产生的压边力。图11（b）显示参考冲头力轨迹平面显示冲头力轨迹FP。良好的跟踪性能是基于仿真结果的期望。使用相同的PIF过程控制器和相同的参考轨迹拳力实验结果如图12所示。虽然在压边力的轨迹的差异，冲头力的轨迹是相似的。这表明，过程控制工程。图11使用PIF过程控制器和一阶非线性模型的仿真结果图12使用相同的PIF过程控制器和参考冲头力轨迹的实验结果5．最佳冲力弹道设计为获得最佳参考冲头力轨迹的一个方法就是使用设计优化方法[15,16]。一个理想的过程控制器，图3可以简化。在这种情况下，冲压件的形状，S，将由参考冲头力的轨迹或等效的冲头的力的轨迹完全确定。一个数学表达式可以用来描述在图13的关系：S ? P…Fp ? (1) ?为期望的形状，SD最优冲头力轨迹FP可以通过求解以下方程：?Fp ? arg min E…P…Fp ?; Sd ? (2) Fp PD ?在FP冲头力的最优轨迹，D FP没有撕裂和起皱的安全域，和E的成本函数来表示的问题。和SD之间的差异。?到?和FP通过优化仍然是?DIF邪教。面临的挑战：1．找到算子P，使冲裁力的轨迹，产生的部分的形状。2．查找域D定义安全的冲头的力的轨迹。由于现有的数学建模的板料成形有限元方法使用?[17,18]有P或不简单的表达求解方程的一个程序（2）通过参数和实验设计如下：1．参数化的FP和FP S参数的设计变量和参数的响应变量。Fp ? a1 f1 à 2:04f3 ? 5:03f5 à 1:69f7 (3) 其中A1是设计变量和FI i阶cheby SHEV多项式。 编码的设计变量通常被用在实验设计。编码的设计变量，X1是： x1 ? = a1 à a10/la10 (4) A10是在设计领域，我中心是一个比例因子。在这种情况下，A10?51:69和L?0:025。 设计的冲裁力的轨迹对应于X1?4，2，1，0，1àà，2，和4à实验如图14所