1 引言 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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近年来，塑性形成领域虽采用了一些先进的CAD/CAE/CAM技术，但CAD技术和CAE技术却保持相对独立和相互封闭的状态，这种状态使得模具CAD系统和模具CAE系统的信息不能实现共享；在总体管理上，整个运转过程是串行而非并行的，因而就不能适应现代化制造业中要求柔性化、快捷、低成本及高质量的要求；市场需求以及模具设计、制造和产品加工独立分化，没有全局观念，对项目往往缺乏可行性和经济效益评估，不能积极关注全球市场的需求动态；这些直接后果是导致大量的重复劳动与资源（包括人力资料和物力资源）浪费。 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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实现金属精密体积成形CAX/PDM集成化，使用户可以在Internet/Intranet实现协同设计和分析，用三维CAD系统构造虚拟试验系统；同时通过分析仿真对试验系统的性能进行分析、评估，依据评估结果对CAD系统构造的试验系统进行修改，不断循环直至达到要求。通过金属塑性模拟软件（如DEFORM，SUPERFORM，MARC）对加工工艺过程进行模拟，分析力能参数对成形的影响等，在此过程中PDM系统将严格监控并管理试验系统的工艺设计过程和设计数据（包括工程版本），当试验完成后，再用CAM系统生成数控代码并在正式加工前利用加工仿真系统进行虚拟加工，以验证代码的正确性。集成化技术将实现各系统输入、输出信息的交流，达到信息和资源共享，避免不必要的重复。 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
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2 金属体积成形虚拟试验体系模型 WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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本体系主要实现金属体积成形的CAD/CAE/CAPP、运动与动力学、管理和加工模拟等集成体系，旨在建立集成化的金属精密体积成形虚拟试验体系。整个试验体系由试验计划、虚拟设备、虚拟模具、虚拟成形件和分析工具组成。其中包括工艺排演；数据采集与处理；试验的数据可视化（生成曲线、云图、报表、HTML和VRML形式）；加工过程模拟和分析；试验参数、模具参数优化；试验结果认证、确认和鉴定支持工具。 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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通过Internet，企业在线提交产品的试验需求或设计要求，试验者根据要求进行分析，同时进行体积成形零件的概念设计，如果满足要求，分别开始虚拟样机及模具、模架的设计，在虚拟样机设计中，将根据成形工艺的分析结果，从锻压知识库中获取成形设备相关的参数，并根据实际需要进行分析和调整。体积成形设备具有很大的相似性，因此可以对其进行模块划分，建立标准件库，以备调用，并进行虚拟装配、添加约束、增加载荷、动力源，同时可根据需要与Matlab等结合进行机电液一体化仿真，并对试验结果进行可视化处理，然后送交专家认证工具进行认证，经过反复测试直至完成。另一路是模具设计、加工分析的过程。首先根据客户需要指定体积成形加工工艺，这些工艺将指导样机、模具、模架、塑性成形模拟等工作，因此非常关键。然后根据成形类型进行模块化划分，并根据各加工工艺的参数进行标准化聚类，提高有限元分析的效率，建立与成形相对应的神经网络结构，对模具的主要参数进行优化设计，生成要求的可视化结果，并提请专家认证工具认证。 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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3 研究内容及实现方法 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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3.1 体积成形虚拟样机的模块化（成形设备几何模型库）以实现封装和调用 plcjs.技.术_网
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根据体积成形的种类，对设备类型和零件特征进行分类划分，实现模块化。对现有的CAD软件进行二次开发（Solidworks,SolidEdge的API，其使用VB，VC和DELPHI进行开发；Pro/Engineer的Pro/Develop， Pro/Toolkit,Jlink，可以采用C/C++，Java技术进行开发等），建立成形设备类型、部件系列、标准零件数据库，对成形设备进行模块封装，同时建立参数化界面，以便对虚拟样机软件进行调用。利用CAD软件和虚拟样机软件之间的良好接口（Pro/Engineer与ADAMS，Solidworks的DDM，ADAMS/Exchange及Working-Model完全集成在MDT，Solidworks,SolidEdge的菜单里），实现无缝集成。 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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3.2 体积成形试验件及模具、模架库的参数化 plcjs.技.术_网
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在虚拟试验过程中，除了实现模具和优化设计外，需要调整模具的大量参数并进行试验，故进行模具型腔和试验件的参数化设计是基本步聚，如楔横轧虚拟试验时，可以根据零件的初始尺寸、端面收缩率、楔入角、展宽角、轧细长度等进行参数化设计，编制交互久界面，根据输入参数自动生成模具。大部分体积成形的零件形状较为规则（如齿轮。花键等）实现其参数化将大大提高试验效率。在平台上使用开发软件（如VB/VC++，Java，Python）调用CAD软件的API函数或类库，根据体积成形的需要，以实现其目的。 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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3.3 体积成形工艺知识库框架的构建 WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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体积成形工艺的确定是体积成形设计的基础，它决定了该产品在体积成形过程中工装的数量和形状。体积成形一般包括该工件的成形工步、是否需要制坯以及制坯时材料的分布、各工步所需要的工装、需要采用设备吨位、以及下料规格等；应考虑锻模的分型面、锻模模腔排布、模腔壁厚、飞边槽结构及尺寸、是否需要顶杆等。所需要的数据可以从体积成形工艺知识库中获得，如锻件材料的性能数据、虚拟设备试验数据、摩擦与润滑、锻件设计、工艺设计和模具设计过程中所需要的设计准则、设计标准和设计参数等。 WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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3.4虚拟试验分析，设计神经网络，优化模具参数 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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使用有限元分析和神经网络，可以有效地预测模具的几何形状，使模具的设计效果最优化，同时可以预防金属体积成形中缺陷的产生。由神经网络优化而得的参数被用于预测任选锻件的型腔填满情况，也可以用最终产品的几何形状进行反向模拟预测模具的几何形状。 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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目前，国际上出现的金属成形有限元商品化软件，如：DEFORM，ANTARES，DYNAFORM，MARC/SuperForm等已应用于生产实际，但后处理界面并不友好，且难以集成到虚拟试验体系当中，因而需对有限元后处理进行可视化研究，采用Visual C++等开发工具，借助OpenGL图形接口，实现网格变形图、等值线（应力、应变、应变率、速度）、彩色云图、速度矢量图、压力和行程曲线图。 ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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同时在可视化平台上嵌入专家评价和确认工具，对试验模拟采用的模具、工艺进行评价。 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
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3.5 网络化研究 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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异地协同设计、网络数据共享、批注；建立虚拟试验平台，实现各模块之间的数据接口及系统集成。网络化是当前计算机辅助设计的关键技术，也是体积成形虚拟试验的迫切需要。当前的PDM基本实现了网络功能，利用其特有的功能实现共享零件数据库和产品数据库的管理，实现装备性能分析数据和产品信息的存档、加工模拟动画演示、零件成形动画演示、试验报告在线浏览等功能.WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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4 关键技术 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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金属体积成形虚拟试验体系应用的范围将非常广泛，体系平台囊括了多常科的技术平台，包括CAD、虚拟样机、控制系统、最优化、网络技术、有限元、数据库、知识库、图形学等多方面技术，以下为几种相关的主要关键技术： WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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1）建立具有物理属性的虚拟试验模型； WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
2）体积成形工艺知识库框架的构建（材料的性能数据、虚拟设备试验数据、摩擦、锻件设计、成形工艺设计和模具设计过程中所需要的设计准则、设计标准和设计参数等）； plcjs.技.术_网
3）体积成形动态仿真模拟，缺陷成因分析与评判； WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
4）基于图像的有限元后处理可视化技术； W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
5）零件数据库的共享技术、权限设置及任务分配； WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
6）协同产品开发环境的体系结构及其数据接口技术； WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
7）金属体积成形标准化聚类研究； WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)