浅谈当前动态仿真发展的发展现状及趋势.doc

液压成形按成形方式可分为管道液压成形和板材液压成形，按有无模具分可分为有模液压成形和无模液压成形。而板材液压成形是金属塑性成形的一种新工艺，它采用液体代替传统的刚性凹模或凸模，使坯料在液体的高压作用下贴合凸模或凹模表面成形。板材液压成形能克服传统刚性凸、凹模成形工艺的不足，具有制模简单、成本低、成形极限高、成形质量好等特点，可在一道工序内成形具有复杂形状的零件，是实现汽车轻量化的重要途径之一。 　　最早出现的板材液压成形工艺是橡皮膜液压成形，后又发展为充液拉延工艺（又称对向液压拉延）。欧、美、日本等国家较早地开展了工艺试验研究及设备的开发工作，随后虽有一些工业应用的实例，但应用范围仍不广。二十世纪70年代中期以后，日本学者对这项工艺进行了较为细致的试验研究，提出了一些抑制破裂等成形缺陷的措施，使充液拉延工艺在日本进入了实用阶段，广泛用于反光罩、航空部件及汽车覆盖件的生产。充液拉延工艺在不断发展中形成了多种新工艺。目前日本、德国、美国等对该技术做了大量研究，已广泛应用于航空、航天、汽车、化工、机械、民用等领域。 　　 　　板材液压成形技术与普通成形技术相比主要具有以下特点及优点： 　　1) 仅仅需要一套模具中的一半(凹模或凸模)，流体介质取代凹模或凸模来传递载荷以实现板材成形，这样不仅降低了模具成本，而且缩短了生产准备周期。 　　2) 提高产品质量，显著提高产品性能:质量轻、刚度好、尺寸精度高、承载能力强、残余应力低、表面质量优良。 　　3) 可以成形复杂薄壳零件，减少中间工序，尤其适合一道工序内成形具有复杂形状的零件，甚至制造传统加工方法无法成形的零件，材料利用率高。 　　4) 通过液压控制系统对流体介质的控制，易于实现零件性能对成形工艺的要求，材料合理分配。 　　5) 模具具有通用性，不同材质、不同厚度的坯料可用一副模具成形。 　　目前，为了适应生产需求，提高生产效率，欧、美、日等国家都开发出了专用的液压成形设备。日本于90年代初期在丰田汽车厂建成以40 MIA大型充液拉延设备为中心的冲压自动生产线。瑞典还开发了配备在液压机上的充液拉延装置，该装置具有独立的液压系统，可实现高压液体的灌注、升压、保压、卸压等要求，液体压力可进行调节，调节范围为20 MPa一120 MPa。 　　目前在国内没有厂家能够提供板材液压成形的专用设备，此项技术在国内仍是空白。开展板材液压成形装备关键技术的研究，对增强我国装备技术实力，提高我国的装备制造水平，具有重要的现实意义。 　　在板材液压成形装备技术中，技术关键包括： 　　1) 装备的总体配置技术：包括机身结构选择（单柱、双柱、四柱结构、框架、钢丝缠绕结构）、液压系统配置和计算机控制系统的配置等。 　　2) 液压增压系统：包括增压系统的动态特性、密封、超高压技术等。 　　3) 工艺过程的计算机控制：包括材料性能参数、摩擦系数的在线辩识，压边力与成形液压力的优化控制等。 　　在液压成型过程中，液压系统的压力设定、控制和密封对于板料成形的影响较大，而且各参数之间有很多组合，加上液压系统在成形瞬间对模具的冲击，振动等对板料的成形也有很大的影响，因此对一种零件的板料成形，其各参数的确定都比较困难。目前为得到一种具体零件的液压成形过程中液压系统各参数的设定都采用反复试验的办法，既繁琐又不经济。采用malab/simulik软件包分析一些主要的参数对板料成形性能的影响，可以在模拟之中得到液压系统各参数变化对成形工艺的影响，并获得所需参数。 　　板材成形数值模拟研究始于60年代 对液压元件和系统利用计算机进行仿真的研究和应用已有三十年的历史。随着流体力学，现代控制理论，算法理论，可靠性理论等相关学科的发展，特别是计算机技术的突飞猛进，液压仿真技术也日益成熟，越来越成为液压系统设计人员的有力工具。 　　由于过去对动态特性的分析缺乏较成熟的方法，所以设计液压系统主要根据所要求的自动工作循环及静态性能。当机器制造出来以后，如发现液压系统的动态特性达不到要求，则再进行改进设计，但也缺乏理论指导，因此导致设计效率低，产品质量不高、对液压系统的动态特性进行数字仿真，可以在设计阶段预测其动态性能，经过修改设计，可以满足对系统的全面要求。这样可以大大提高设计效率和保证设计质量。 　　对液压系统的仿真可以使设计人员在设计阶段预测机器的性能，避免因重复试验及加工所带来的昂贵费用，可以优化系统的设计，提高机器的整体性能。算法模块作为输入液压系统的解算器，是整个仿真软件的核心。 　　在液压系统建模和仿真过程中需要多次调节大量的参数，以达到要求的工作曲线。在目前面世的商业仿真软件交互性均比较友好，使用时建立系统框架并不麻烦，而绝大多数时间都要花在参数的手工设定