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1、华中科技大学 硕士学位论文 集成SolidWorks的修边展开与翻边成形同步模拟系统 姓名：戴威波 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：柳玉起 2011-01-14 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 修边和翻边成形能够实现装配、美观、强度等的要求，是板料冲压成形过程较 为重要的一个工序，在汽车覆盖件和五金件中有着广泛的应用。在传统的修边和翻 边模具设计过程中采用了CAD和CAE技术， 二者采用中间数据格式进行数据交换来 共同辅助模具设计。为避免数据转换产生的精度损失，进一步提高模具设计效率， 本文主要目
2、的在于将修边和翻边CAE分析功能集成于CAD平台。 论文结合国家自然科学基金项目“复杂汽车结构件多工位级进模条料设计的快 速仿真模型与关键算法研究” 、中国博士后基金 “汽车覆盖件修边工序与翻边成形 模拟中的关键技术研究”以及国家数控重大专项 “C级轿车覆盖件整体侧围、翼子 板和新型环保材料内饰件冲压成形模具” ， 开发了基于SolidWorks平台的修边线展开 和翻边成形模拟系统StampingWorks-Trimming Line Unfold Xpert（SW-TUX） ，实现 了CAD与CAE的无缝集成。 论文围绕SW-TUX系统的实现过程进行了展开研究。首先从CAD与CAE的集成 技
3、术、SolidWorks二次开发、修边和翻边成形工艺以及采用的有限元基本理论等方 面深入研究了系统的开发基础。紧接着根据修边和翻边成形的实际工艺和 SolidWorks平台的建模特点，结合FASTAMP逆算法核心求解器，设计了系统的总体 框架以及相应的操作界面，完成了整个系统的开发。在此基础上着重研究了开发系 统采用的关键技术，包括网格剖分、网格修复与偏置、开放式材料库、边界约束处 理方法、 CAD与CAE模型参数化同步自动更新以及数据结构和存储技术各自的实现 机理。 本文最后利用SW-TUX系统对具体的实例进行了模拟分析，验证了系统的可行 性与广泛应用性。同时结合实例的模拟结果与具体的实验结
4、果进行对比分析，论证 了系统的准确性。充分说明了本系统能够成功的应用于修边线的展开和翻边成形的 模拟，具有较高的实际应用价值。 关键词关键词：修边线展开，翻边成形，无缝集成，同步自动更新，SolidWorks二次开发。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Trimming and flanging, one of the most important processes in sheet metal forming, which made assembling, appearance and strengthe
5、n are possible, has been widely used in automobile panel and hardware. In the past, both CAD and CAE were applied to module designing of trimming and flanging, while intermediate data format were used for data exchanging between CAD and CAE to aid designing process. In order to avoid the loss of acc
6、uracy caused by data conversion and to improve the efficiency of module designing， the analysis function of CAE will be integrated into CAD platform in this thesis. The research of this thesis is supported by National Nature Science Foundation of China project “ Research on Fast numerical analysis m
7、odel and key methods in the strip layout of Progressive die design for complicated Automotive Structural Parts” and China Postdoctoral Science Foundation “Research on the key technology of the sheet metal forming simulation of auto panel in the trimming and flanging processes” and National Science a
8、nd Technology Major Project “Stamping Dies of the whole body side panels, fenders and interiors of new environmentally friendly materials in C-Class car”. More importantly, a synchronous simulation system of trimming line unfolding and flanging was developed based on SolidWorks platform, which reali
9、zed seamless integration between CAE analysis environment and CAD platform. This research process was mainly focused on the process about how the SW-TUX system was realized. Firstly, the development foundation of the system was deeply studied, based on integration of CAD and CAE, redevelopment of So
10、lidWorks, trimming and flanging process and basic theory of FEM. Then according to the actual process of trimming and flanging and molding features in SolidWorks platform, as well as combined with the solver of finite element inverse approach developed by FASTAMP, the overall framework of the system
11、 and the corresponding interface were designed, also the whole 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III development process of the system has been come out. On the basis, the implement principle of key technologies used in the developing process was emphatically studied, including meshing
12、, mesh repair and mesh offset, designing of open material library, the method of defining boundary constraints, parametric and automatic synchronous updating process, and data structure and data storage. The feasibility and widely applicability of the SW-TUX were verified by an example of trimming a
13、nd flanging simulation. Combined with practical tests, another example of flanging simulation was performed to verify that SW-TUX had good accuracy. The present paper explained and revealed fully that the SW-TUX can be successfully used in the simulation of trimming line unfolding and flanging, and
14、it has high practical value. Keywords: Trimming line unfolding, flanging, seamless integration, automatic synchronous updating process, SolidWorks redevelopment. 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识
15、到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借 阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学
16、位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论绪论 1.1 课题来源课题来源 本课题来源于国家自然科学基金项目“复杂汽车结构件多工位级进模条料设计 的快速仿真模型与关键算法研究” （项目编号为50905067） 、中国博士后基金 “汽 车 覆 盖 件 修 边 工 序 与 翻 边 成 形 模 拟 中 的 关 键 技 术 研 究 ” （ 项 目 编 号 为 No.20080440930）以及国家数控重大专项 “C级轿车覆盖件整体侧围、翼子板和新 型环保材料内饰件冲压成形模具” （项目编号为No. 2009ZX04013-031） 。基于 SolidWorks平台，借助SolidWorks二次开发API工具，以FASTAMP逆算法求解器为 核心，开发了三维修边线展开及翻边成形参数化同步自动更新模拟系统 StampingWorks-Trimming Line Unfold Xpert（SW-TUX） ，更为方便的辅助汽车覆盖 件和五金件中修边和翻边模具设计。 1.2 课题目的及意义课题目的及意义
