撰文/沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司　龐丹　亢亞敏

數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)在某航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)的應(yīng)用

撰文/沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司龐丹亢亞敏

本文結(jié)合企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)情況，在Teamcenter系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TC系統(tǒng)）、NX和有限元仿真軟件Pam-stamp基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際數(shù)控彎管工藝分析過(guò)程，建立以實(shí)際數(shù)控彎管成形工藝仿真過(guò)程為對(duì)象一體化集成環(huán)境，針對(duì)典型數(shù)控彎管工藝來(lái)對(duì)彎曲成形工藝仿真分析流程進(jìn)行定制和開發(fā)，建立數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)。通過(guò)系統(tǒng)的建立有效降低了彎管建模、模具設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真、力學(xué)仿真、數(shù)控編程、結(jié)果分析及管形質(zhì)量評(píng)估的工作難度。

一、引言

目前，國(guó)內(nèi)各個(gè)企業(yè)用的最多的數(shù)控彎管工藝有限元分析工具軟件是PAM-STAMPDYNAFORMABAQUS等軟件，這些軟件功能都具備模擬數(shù)控彎管工藝過(guò)程的能力，但這些軟件的共性特點(diǎn)是軟件界面比較復(fù)雜，軟件與模具三維設(shè)計(jì)軟件需要幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，容易丟失幾何信息，使用過(guò)程相對(duì)麻煩，同時(shí)也要求使用者具備一定的有限元基礎(chǔ)知識(shí)，所以這些缺陷導(dǎo)致了軟件不利于在企業(yè)中大量推廣和使用，限制了軟件功能和效益的發(fā)揮。為了解決這些使用缺陷，提出了基于統(tǒng)一界面的數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)，系統(tǒng)前端展現(xiàn)NX軟件界面，后臺(tái)有限元分析工具軟件采用商用的有限元分析工具軟件PAM-STAMP，解決彎管下料尺寸估算、彎曲模具可成形性和可行性分析、彎管成形精確模擬、彎管成形后零件回彈量大小預(yù)測(cè)等。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)零件數(shù)字化加工相關(guān)的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并通過(guò)導(dǎo)管成形過(guò)程的快速模擬，對(duì)導(dǎo)管成形工藝方案和成形質(zhì)量進(jìn)行分析、預(yù)判，協(xié)助技術(shù)人員快速、輕松制定工藝總方案。

在當(dāng)前制造業(yè)快速反應(yīng)、敏捷制造的大環(huán)境下，隨著企業(yè)某型發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)任務(wù)逐年增加，發(fā)動(dòng)機(jī)鈑金導(dǎo)管類零件的形狀及設(shè)計(jì)精度要求也越來(lái)越高，一些鈑金成形的管件正逐漸改成由管材成形，如90°彎頭、異形管等，其材料也逐漸向鈦合金、高溫合金等新材料轉(zhuǎn)變，其成形狀況相對(duì)復(fù)雜、回彈復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)給定的彎曲半徑，倘若簡(jiǎn)單依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模具，則無(wú)法保證其工藝實(shí)現(xiàn)，假如對(duì)其成形過(guò)程采用仿真軟件進(jìn)行工藝分析和模具設(shè)計(jì)，可以預(yù)測(cè)成型過(guò)程質(zhì)量缺陷，則可以在現(xiàn)場(chǎng)物理試模之前將問(wèn)題消滅。

二、企業(yè)的信息化應(yīng)用水平現(xiàn)狀

某企業(yè)作為我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的骨干單位，承擔(dān)著發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造及售后服務(wù)工作。PDM、ERP、MES及OA等系統(tǒng)在該單位都一定規(guī)模的應(yīng)用，并取得了顯著的成果。企業(yè)在數(shù)控彎管工藝仿真方面開展了部分應(yīng)用研究工作，但尚未全面推廣應(yīng)用，數(shù)控彎管工藝仿真過(guò)程操作復(fù)雜，尚未打通仿真軟件與建模軟件和PDM系統(tǒng)之間的接口，仿真過(guò)程缺乏工藝參數(shù)等知識(shí)的支撐，仿真結(jié)果缺乏集中有效的信息化管理。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

◎ 彎管建模目前在NX中手動(dòng)創(chuàng)建，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模手段。

◎ 彎曲模具也是在NX中手動(dòng)創(chuàng)建，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)快速建模工作。

◎ 數(shù)控彎管工藝有限元分析工具軟件PAM-STAMP使用過(guò)程繁瑣，操作流程麻煩，普通工藝和設(shè)計(jì)人員很難掌握軟件，很難發(fā)揮軟件使用效能，不利于有限元分析工具軟件的大規(guī)模使用和效益發(fā)揮。

因此，需要在NX和有限元分析工具軟件PAMSTAMP基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際數(shù)控彎管工藝分析過(guò)程，建立數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)，解決數(shù)控彎管參數(shù)化設(shè)計(jì)建模，彎曲模具的快速設(shè)計(jì)，針對(duì)典型數(shù)控彎管工藝來(lái)對(duì)彎曲成形工藝仿真分析流程進(jìn)行定制和開發(fā)，建立彎曲仿真KBE建模分析模塊，建立彎管力學(xué)仿真模塊，建立仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估模塊和實(shí)現(xiàn)基于Teamcenter系統(tǒng)的導(dǎo)管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)與TC8.3系統(tǒng)集成關(guān)聯(lián)，模型和仿真結(jié)果都在TC8.3系統(tǒng)存儲(chǔ)和管理。

三、主要功能需求分析

1.彎管參數(shù)化建模

彎管參數(shù)化建模模塊是在NX的管路設(shè)計(jì)模塊基礎(chǔ)上，利用NX二次開發(fā)函數(shù)和參數(shù)化驅(qū)動(dòng)功能進(jìn)行定制開發(fā)實(shí)現(xiàn)，模塊可以根據(jù)輸入彎管曲線參數(shù)和壁厚、材料等設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)現(xiàn)基于NX快速三維建模，并能夠自動(dòng)計(jì)算彎管所需管料參數(shù)和管型參數(shù)，能夠作為“彎管仿真KBE建模分析模塊”進(jìn)行彎管成形仿真設(shè)置所需要彎管的建模參數(shù)數(shù)據(jù)。

模塊能夠直接讀取和利用TC系統(tǒng)已有的設(shè)計(jì)三維模型進(jìn)行彎管所需管料參數(shù)和管型參數(shù)的計(jì)算，通過(guò)對(duì)彎管三維模型進(jìn)行反向處理，生成“彎管仿真KBE建模分析模塊”進(jìn)行彎管成形仿真設(shè)置所需要彎管的建模參數(shù)數(shù)據(jù)。

2.彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

模塊是在收集整理不同管材、規(guī)格、成形半徑、模具及加工參數(shù)等的實(shí)際加工數(shù)據(jù)后，利用TC系統(tǒng)的分類管理功能實(shí)現(xiàn)工藝知識(shí)庫(kù)的分類管理，開發(fā)實(shí)現(xiàn)彎管工藝知識(shí)管理、檢索查詢及應(yīng)用功能。

彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基于TC定制開發(fā)實(shí)現(xiàn)，其子模塊包含材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)、彎管設(shè)備庫(kù)、彎管模具庫(kù)、彎管工藝參數(shù)庫(kù)、彎管知識(shí)庫(kù)和仿真模板庫(kù)等。

由于數(shù)據(jù)庫(kù)是直接在TC系統(tǒng)定制開發(fā)實(shí)現(xiàn)，因此每個(gè)子庫(kù)都具備TC系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例信息進(jìn)行增加、修改、刪除、統(tǒng)計(jì)、查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和下載等功能。

用戶利用彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可以查詢、增加、修改和刪除材料、設(shè)備、模具、工藝參數(shù)、彎管知識(shí)和仿真模板等實(shí)例信息。

3.系統(tǒng)統(tǒng)一環(huán)境與NX、Pam-stamp、TC集成接口

利用Pam-stamp軟件的二次開發(fā)接口，建立系統(tǒng)與Pam-stamp集成接口，能夠?qū)④浖缑婕傻较到y(tǒng)界面中，同時(shí)系統(tǒng)可以驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行計(jì)算操作。

建立NX模面處理、有限元分析軟件Pam-stamp軟件前置處理、求解、后處理和生成分析報(bào)告之間的接口。

系統(tǒng)將建立NX模面處理、有限元分析軟件Pamstamp軟件前置處理、求解、后處理和生成分析報(bào)告之間的操作過(guò)程整合到一個(gè)總體操作界面，實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

實(shí)現(xiàn)與Teamcenter系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)軟件調(diào)用和數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)工藝知識(shí)的查詢調(diào)用，實(shí)現(xiàn)建模及仿真結(jié)果在Teamcenter系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)管理。

利用Teamcenter系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織模式進(jìn)行工藝仿真結(jié)果數(shù)據(jù)的管理，并建立與管件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等的關(guān)聯(lián)，基于Teamcenter系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一集成管理。

在企業(yè)內(nèi)，目前產(chǎn)品原始彎管三維設(shè)計(jì)模型保存在TC系統(tǒng)中，當(dāng)要分析此彎管成形性及工藝性，需要從TC中獲取此彎管三維設(shè)計(jì)模型，當(dāng)用戶利用彎管仿真KBE建模、彎管力學(xué)仿真和仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估模塊，完成某特定的彎管仿真分析報(bào)告，系統(tǒng)將此仿真分析報(bào)告上傳到TC系統(tǒng)管理，以方便其他人員共享此分析報(bào)告。

4.仿真分析流程定制開發(fā)

在NX和有限元工具軟件Pam-stamp基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際彎管成形仿真過(guò)程的需求，在系統(tǒng)中定制開發(fā)典型數(shù)控彎管工藝仿真過(guò)程中導(dǎo)入幾何及劃分網(wǎng)格功能模板、邊界條件和計(jì)算求解條件設(shè)置功能模板、執(zhí)行求解計(jì)算功能模板、輸出結(jié)果云圖及結(jié)果報(bào)告功能模板，功能模板可以被重復(fù)調(diào)用，功能模板界面包含推薦的默認(rèn)設(shè)置參數(shù)。

各個(gè)功能模板都存儲(chǔ)在TC系統(tǒng)的彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理，并能夠被用戶查詢、共享和使用。

多個(gè)功能模板可以有機(jī)組合成一個(gè)仿真分析流程模板，流程模板符合某個(gè)實(shí)際彎管彎曲成形工藝規(guī)范和Pamstamp軟件操作規(guī)則，能夠完整執(zhí)行一個(gè)彎管彎曲成形仿真全過(guò)程，最后生成仿真結(jié)果分析報(bào)告。

經(jīng)常被使用的仿真分析流程模板經(jīng)過(guò)專家認(rèn)可審核后可以保存成標(biāo)準(zhǔn)仿真分析流程模板，存儲(chǔ)到TC的彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便其他人員查詢、共享和應(yīng)用，流程模板可以重復(fù)使用，新工藝人員可以調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)流程模板來(lái)進(jìn)行一個(gè)新彎管成形仿真過(guò)程，仿真過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)推薦各個(gè)功能界面的默認(rèn)設(shè)置參數(shù)，用戶也可以對(duì)默認(rèn)的參數(shù)進(jìn)行修改，以適應(yīng)新彎管仿真的要求，這種使用方式能夠大大簡(jiǎn)化軟件使用難度，降低有限元仿真軟件門檻。

彎管成形標(biāo)準(zhǔn)仿真流程模板可以自動(dòng)化運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化彎曲過(guò)程的彎曲工藝參數(shù)。使用者利用系統(tǒng)平臺(tái)功能可以對(duì)彎管仿真過(guò)程中功能模板和標(biāo)準(zhǔn)仿真流程模板修改和優(yōu)化。

同時(shí)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，用戶可以利用平臺(tái)提供模板封裝的功能可以自己封裝功能模板，然后利用功能模板可以有機(jī)組裝成仿真流程模板。

系統(tǒng)提供可視化的流程定制功能，通過(guò)控制流和數(shù)據(jù)流的定義，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶特定設(shè)計(jì)分析流程的封裝。

5.彎管仿真KBE建模分析

基于NX和Pam-stamp軟件，分別定制開發(fā)出彎管仿真KBE建模功能模塊，此模塊的各個(gè)功能模板界面能夠?qū)崿F(xiàn)快速定義彎管成形仿真過(guò)程有限元相關(guān)參數(shù)設(shè)置功能、網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)定功能，包括：導(dǎo)入幾何模型及劃分網(wǎng)格；定義彎管成形工具（彎曲模具、壓塊、防皺塊、芯棒、芯球和推力塊等）；定義彎管金屬材料成形性能參數(shù)；定義彎曲模具邊界條件；定義彎管成形過(guò)程的載荷條件；定義Pam-stamp軟件求解器參數(shù)；定義彎管成形過(guò)程中的回彈參數(shù)；定義計(jì)算結(jié)果后處理操作條件和參數(shù)等。

模塊包含彎管反算下料模塊、彎管一次彎曲成形仿真模塊、彎管兩次彎曲成形仿真模塊等子模塊，每個(gè)模塊包含多個(gè)功能模板和標(biāo)準(zhǔn)仿真分析流程模板。

模塊能夠?qū)⒃瓉?lái)復(fù)雜的彎管成形仿真前處理設(shè)置過(guò)程變成采用調(diào)用各個(gè)功能模板和標(biāo)準(zhǔn)仿真流程模板來(lái)驅(qū)動(dòng)NX和Pam-stamp軟件去執(zhí)行以前需要手動(dòng)操作的工作，能夠大大簡(jiǎn)化Pam-stamp軟件操作界面和設(shè)置過(guò)程，降低用戶對(duì)有限元軟件使用難度。

6.彎管力學(xué)仿真

彎管力學(xué)仿真采用Pam-stamp軟件計(jì)算和分析完成，利用平臺(tái)集成Pam-stamp軟件的功能，當(dāng)用戶利用“彎管仿真KBE建模分析模塊”完成某個(gè)具體的彎管成形仿真前處理設(shè)置時(shí)，平臺(tái)后臺(tái)驅(qū)動(dòng)Pam-stamp軟件執(zhí)行計(jì)算，得到仿真計(jì)算結(jié)果。力學(xué)仿真模塊能夠完成應(yīng)力、應(yīng)變、破裂、起皺和回彈等后處理云圖顯示，能夠?qū)貜椷M(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算分析，輸出回彈補(bǔ)償結(jié)果。

7.仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估

根據(jù)彎管彎曲成形仿真結(jié)果云圖和仿真結(jié)果報(bào)告，與彎管成形缺陷規(guī)則工藝知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)估工藝仿真結(jié)果質(zhì)量。

然后根據(jù)企業(yè)仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估報(bào)告要求格式，按現(xiàn)行各型號(hào)彎管制造說(shuō)明書指標(biāo)可量化的仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估分析報(bào)告。

8.與其他模塊集成

提供彎管模具輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控彎管自動(dòng)編程、運(yùn)動(dòng)仿真和管型質(zhì)量評(píng)估模塊數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)這些模塊之間數(shù)據(jù)交互，將模塊輸出的結(jié)果文件保存到TC系統(tǒng)中。

四、系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)總體架構(gòu)

數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)包含彎管參數(shù)化建模模塊、彎管模具輔助設(shè)計(jì)模塊、數(shù)控彎管自動(dòng)編程模塊、彎管運(yùn)動(dòng)仿真模塊、管形質(zhì)量評(píng)估模塊、彎管仿真KBE建模模塊、彎管力學(xué)仿真模塊、仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估模塊以及彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

其中彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)包含材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)、彎管設(shè)備庫(kù)、彎管模具庫(kù)、彎管工藝參數(shù)庫(kù)、彎管知識(shí)庫(kù)、仿真模板庫(kù)及典型零件仿真模板庫(kù)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）選擇索為公司的Sysware.IDE作為數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)運(yùn)行的統(tǒng)一環(huán)境和基礎(chǔ)系統(tǒng)，在Sysware圖形展示窗口嵌入NX7.5系統(tǒng)，PAM-STAMP軟件在系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)行。

（2）建立系統(tǒng)與TC8.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成接口，通過(guò)集成接口可以獲取彎管件的三維數(shù)模，且可以將仿真結(jié)果報(bào)告上傳到TC8.3系統(tǒng)中。

（3）基于實(shí)際彎管彎曲仿真分析流程，進(jìn)行規(guī)范化分析與定制出彎管參數(shù)化建模模塊、彎管仿真KBE建模模塊、彎管力學(xué)仿真模塊、仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估模塊和基于TC的彎管工藝知識(shí)庫(kù)等子模塊。

（4）彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在TC中。

2.系統(tǒng)總體環(huán)境

系統(tǒng)總體環(huán)境采用索為公司的Sysware.IDE系統(tǒng)，Sysware.IDE系統(tǒng)具有很強(qiáng)的集成封裝功能。

◎ IDE，即集成設(shè)計(jì)環(huán)境（Integrated Development Enviroment），實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶設(shè)計(jì)分析流程的快速封裝，實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)組件的設(shè)計(jì)與分析。

◎ IDE提供NX、Pam-stamp接口組件，能支撐數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)中NX與Pam-stamp的集成。

◎ IDE提供豐富的通用操作組件，可實(shí)現(xiàn)與外部文件、程序、算法/函數(shù)的調(diào)用和數(shù)據(jù)交互，能支撐數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)更好地封裝NX、Pam-stamp。

◎ 提供可視化的流程定制工具，無(wú)須編程實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)分析流程的快速定義，包括控制流定義和數(shù)據(jù)流定義，能支撐數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)中彎管工藝設(shè)計(jì)流程后臺(tái)控制流、數(shù)據(jù)流的定制。

◎ IDE提供GUI界面定制工具，無(wú)須編程實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)分析流程的向?qū)綀?zhí)行，提高友好性，能支撐數(shù)控彎管成形專家數(shù)據(jù)庫(kù)中彎管工藝設(shè)計(jì)流程前臺(tái)界面定制。

系統(tǒng)總體環(huán)境默認(rèn)布局如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)總體環(huán)境

五、主要技術(shù)特點(diǎn)

1.彎管參數(shù)化建模

彎管參數(shù)化建模模塊分為兩部分，快速參數(shù)化建模和三維模型反向處理。

（1）彎管參數(shù)化建?！焖賲?shù)化建模。

在模塊輸入界面中導(dǎo)入彎管彎曲中心曲線坐標(biāo)文件，輸入彎管壁厚、直徑和材料等彎管建模參數(shù)，系統(tǒng)后臺(tái)調(diào)用NX進(jìn)行參數(shù)化建模，輸出彎管三維參數(shù)化模型、YBC程序、彎管彎曲中心曲線坐標(biāo)、彎管彎曲曲線文件（ASC格式）以及其他的導(dǎo)管參數(shù)。

（2）彎管參數(shù)化建模—三維模型反向處理。

在模塊輸入界面中導(dǎo)入彎管三維模型，系統(tǒng)后臺(tái)調(diào)用NX進(jìn)行反向處理，輸出YBC程序、彎管彎曲中心曲線坐標(biāo)、彎管彎曲曲線文件（ASC格式）以及其他的彎管參數(shù)。

被害人陳述作為證明案件事實(shí)的直接證據(jù)，往往能充分全面的反映相關(guān)的案件情況。從我國(guó)目前的辦案水平來(lái)看，取證的技術(shù)手段落后、缺乏必要的設(shè)備與經(jīng)費(fèi)，[4]所以司法機(jī)關(guān)對(duì)于被害人陳述這一直接言詞證據(jù)往往格外重視，往往對(duì)其進(jìn)行充分的發(fā)掘與利用。也正是因?yàn)槿绱?，若被害人故意做出虛假陳述則會(huì)產(chǎn)生巨大的危害。一方面，可能會(huì)在一定程度上造成對(duì)相關(guān)的犯罪嫌疑人、被告人的輕罪重罰或無(wú)罪亂罰現(xiàn)象。比如，2006年在黑龍江省綏化市就發(fā)生過(guò)一強(qiáng)奸案件的被害人胡亂陳述，公安機(jī)關(guān)輕信被害人的虛假陳述，結(jié)果導(dǎo)致其無(wú)辜鄰居史某被刑訊逼供含冤入獄5年的冤案。另一方面，也有可能出現(xiàn)重罪輕判，有罪不判的情況。

2.彎管仿真KBE建模

開發(fā)統(tǒng)一的彎管求解設(shè)置操作界面，定義仿真過(guò)程有限元相關(guān)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)定，為仿真力學(xué)計(jì)算求解提供依據(jù)。包括：導(dǎo)入幾何模型及劃分網(wǎng)格；定義成形工具（彎曲模具、壓塊、防皺塊、芯棒、芯球和推力塊等）；定義金屬材料成形性能參數(shù)；定義彎曲模具邊界條件；定義求解器參數(shù)；定義回彈參數(shù)等。

彎管仿真操作流程模板可以保存成標(biāo)準(zhǔn)流程模板，使其他人員可以共享和重用。彎管仿真流程模板可以自動(dòng)化運(yùn)行，以優(yōu)化彎曲過(guò)程的彎曲工藝參數(shù)。使用者利用系統(tǒng)平臺(tái)功能可以對(duì)彎管仿真流程模板修改和優(yōu)化。

對(duì)彎管復(fù)雜的仿真流程進(jìn)行定制化開發(fā)后，將形成如圖3所示的簡(jiǎn)單、規(guī)范且易用的仿真流程模板。

圖3　彎管仿真流程模板

由于Pam-stamp有限元仿真軟件在進(jìn)行彎管彎曲成形有限元仿真時(shí)，其前處理不支持封裝，所以在數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)中進(jìn)行彎管彎曲成形仿真時(shí)，前處理采用Pamstamp自帶的前處理功能。

彎管彎曲模擬過(guò)程參數(shù)設(shè)置及提交求解計(jì)算和生成彎曲成形計(jì)算模擬結(jié)果報(bào)告模塊主要一次性就完成了如圖4所示工作內(nèi)容。

圖4

圖5

大大簡(jiǎn)化了兩三個(gè)軟件操作過(guò)程，能夠提高軟件仿真使用效率，降低有限元仿真軟件使用門檻。

3.彎管力學(xué)仿真功能

在彎管力學(xué)仿真中，主要是彎管彎曲成形仿真優(yōu)化計(jì)算模塊。在Pam-stamp中進(jìn)行彎管彎曲成形仿真求解計(jì)算時(shí)，Pam-stamp會(huì)將彎曲成形求解計(jì)算設(shè)置的參數(shù)存儲(chǔ)在att格式的仿真處理文件中，系統(tǒng)通過(guò)解析att格式的仿真處理文件，獲取工藝參數(shù)，將其顯示在優(yōu)化計(jì)算界面中，且可以在優(yōu)化計(jì)算界面中對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行修改并更新至att格式仿真處理文件中。

系統(tǒng)通過(guò)封裝并調(diào)用Pam-stamp讀取仿真處理文件（att文件、pre文件及psp文件）重新進(jìn)行彎管彎曲成形仿真計(jì)算。在彎管彎曲成形仿真計(jì)算之后，如對(duì)仿真結(jié)果不滿意，可在彎管彎曲成形仿真優(yōu)化計(jì)算界面中重新調(diào)整工藝參數(shù)，然后再次進(jìn)行計(jì)算，無(wú)需用戶再次在Pam-stamp計(jì)算設(shè)置界面中重新設(shè)置參數(shù)。同時(shí)，也可以將TC中存儲(chǔ)的彎管彎曲成形仿真文件導(dǎo)入彎管彎曲成形仿真優(yōu)化計(jì)算模塊中進(jìn)行計(jì)算，也可調(diào)整參數(shù)再次進(jìn)行計(jì)算。

六、應(yīng)用情況介紹

通過(guò)數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)建立了企業(yè)彎管工藝設(shè)計(jì)仿真的統(tǒng)一工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了從TC的彎管零件數(shù)據(jù)開始，經(jīng)過(guò)數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)各模塊處理分析，所產(chǎn)生結(jié)果數(shù)據(jù)最后上傳TC對(duì)應(yīng)零件彎管成形工序中的統(tǒng)一管理模式。有效降低了彎管建模、模具設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真、力學(xué)仿真、數(shù)控編程、結(jié)果分析及管形質(zhì)量評(píng)估的工作難度。

◎ 數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)基于NX建立彎管參數(shù)化建模模塊，使客戶能夠方便快捷地進(jìn)行彎管參數(shù)化建模。

◎ 數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)基于TC8.3建立了彎管工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，以存儲(chǔ)彎管工藝相關(guān)工藝知識(shí)、工藝參數(shù)以及相關(guān)仿真結(jié)果，并使這些數(shù)據(jù)得到最大化的重用。

◎ 數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)基于SYSWARE封裝Pamstamp，建立彎管仿真KBE建模、彎管成形力學(xué)仿真，簡(jiǎn)化了彎管彎曲成形仿真過(guò)程，使彎管力學(xué)仿真在彎管工藝設(shè)計(jì)中得到了更廣泛的應(yīng)用。

◎ 數(shù)控彎管成形專家系統(tǒng)基于SYSWARE封裝Pamstamp，建立仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估模塊，簡(jiǎn)化了彎管力學(xué)仿真后處理，自動(dòng)生成彎管仿真結(jié)果質(zhì)量評(píng)估報(bào)告，使客戶更便捷地對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。