CN113901596A - 利用冲压仿真模型形成冲压部件的方法和*** - Google Patents

利用冲压仿真模型形成冲压部件的方法和*** Download PDF

Info

Publication number
CN113901596A
CN113901596A CN202110633030.6A CN202110633030A CN113901596A CN 113901596 A CN113901596 A CN 113901596A CN 202110633030 A CN202110633030 A CN 202110633030A CN 113901596 A CN113901596 A CN 113901596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stamping
parameters
blank
press
industrial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110633030.6A
Other languages
English (en)
Inventor
B·舒尔茨
伊丽莎白·布拉德
J·雷斯卡
拉尔夫·康拉德
伊万格洛斯·利亚西
S·埃利斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN113901596A publication Critical patent/CN113901596A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/26—Programme control arrangements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
    • G05B19/4086—Coordinate conversions; Other special calculations
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G05B19/40937—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
    • G05B19/40938—Tool management
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32017—Adapt real process as function of changing simulation model, changing for better results
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35499—Model of process, machine and parameters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45137—Punch, stamp, also with use die, mould
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)

Abstract

本公开提供了“利用冲压仿真模型形成冲压部件的方法和***”。一种用于在冲压过程中利用工业冲压机由毛坯材料形成冲压部件的方法包括测量冲压过程的多个参数。所述参数作为冲压过程的变量提供。所述方法还包括通过冲压过程模型来分析多个参数以调整毛坯材料的冲压过程；通过冲压过程模型来定义用于毛坯材料的工业冲压机的控制参数；以及基于定义的控制参数利用工业冲压机对毛坯材料进行冲压以形成冲压部件。

Description

利用冲压仿真模型形成冲压部件的方法和***
技术领域
本公开涉及一种用于制造冲压部件的生产工艺，且更具体地涉及一种车辆冲压部件。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
冲压过程通常严重依赖上游工程和可行性研究来设计新产品和制造方法。例如，大量的时间专用于建模和仿真用于形成部件的关键设计标准。这些模型通常假定各种过程变量为常数，因此导致理论仿真可能无法准确地仿真实际的生产环境以及实时发生的变化。此外，由于数据不可用，因此在模型中还有其他变量被缺省甚至忽略，但它们在控制部件的形成中起着重要作用。
即使进行了工程和可行性研究，也可能需要大量时间才能启动冲压过程并将其集成到生产线中。此外，缺陷可能仍然存在，从而导致模具和设备调整的生产停机时间。本公开解决了生产冲压部件的这些问题以及冲压过程的其他问题。
发明内容
本部分提供对本公开的一般概述而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
在一种形式中，本公开涉及一种在冲压过程中利用工业冲压机由毛坯材料形成冲压部件的方法。该方法包括测量冲压过程的多个参数。所述参数作为冲压过程的变量提供。该方法还包括：通过冲压过程模型来分析多个参数以调整毛坯材料的冲压过程；通过冲压过程模型来定义用于毛坯材料的工业冲压机的控制参数；以及基于定义的控制参数利用工业冲压机对毛坯材料进行冲压以形成冲压部件。
在另一种形式中，多个参数包括一个或多个毛坯参数、一个或多个材料参数、一个或多个过程参数，或其组合。一个或多个毛坯参数指示毛坯材料的物理特性。一个或多个材料参数指示毛坯材料的材料特性。一个或多个过程参数指示在冲压毛坯材料之前的添加过程(additive process)、工业冲压机的识别变量，或其组合。
在又一种形式中，一个或多个毛坯参数包括毛坯宽度、毛坯厚度、毛坯长度，或其组合。一个或多个材料参数包括机械性质，诸如屈服应力、拉伸应力、应变、摩擦系数、应***化指数，或其组合。一个或多个过程参数包括施加至毛坯材料的润滑量、工业冲压机内的模具的摩擦系数、模具的表面粗糙度，或其组合。
在一种形式中，该方法还包括测量冲压部件的冲压后特性，以及分析多个参数和冲压后特性以修改冲压过程模型。
在另一种形式中，该方法还包括定义冲压过程模型。定义冲压过程模型还包括提供具有多个历史参数和用于多个历史参数的多个历史控制参数的数据存储装置，定义多个历史参数和历史控制参数之间的数学关联，以及基于定义的数学关联生成冲压过程模型。
在又一种形式中，该方法还包括显示数字冲压过程仪表板。数字冲压过程仪表板是冲压过程的数字表示，并在测量多个参数时提供多个参数中的至少一个。
在一种形式中，数字冲压过程仪表板还提供冲压部件的多维冲压模型、毛坯材料的毛坯多维模型、工业冲压机的控制参数，或其组合。
在另一种形式中，控制参数包括缓冲吨位、模具行程、速度、拉延缓冲度，或其组合。
在又一种形式中，该方法还包括：测量冲压部件的冲压后特性；当冲压后特性超过为冲压后特性提供的公差时，将冲压部件分类为有缺陷；以及当冲压后特性在为冲压后特性提供的公差之内时，将冲压部件分类为完整的。
在一种形式中，本公开涉及一种对毛坯材料进行冲压以提供冲压部件的冲压***。该冲压***包括：工业冲压机，其可操作以对毛坯材料执行冲压过程；多个传感器，其被设置为在由工业冲压机进行冲压过程之前测量多个参数；以及过程控制***，其被配置为基于多个参数和冲压过程模型定义用于毛坯材料的工业冲压机的控制参数。所述多个参数作为冲压过程的变量提供。工业冲压机基于定义的控制参数执行冲压过程。
在另一种形式中，多个传感器包括被配置为测量冲压部件的冲压后特性的多维数字相机。过程控制***被配置为基于冲压后特性来确定所述冲压部件是否具有缺陷。
在又一种形式中，冲压***还包括存储多个历史参数和用于多个历史参数的多个历史控制参数的数据存储装置。过程控制***被配置为定义多个历史参数和历史控制参数之间的数学关联，并基于该数学关联来生成冲压过程模型。
在一种形式中，过程控制***包括监测装置，所述监测装置可操作以显示数字冲压过程仪表板，其中所述数字冲压过程仪表板是冲压过程的数字表示并在测量多个参数时提供多个参数中的至少一个。
在另一种形式中，数字冲压过程仪表板还提供冲压部件的多维冲压模型、毛坯材料的多维毛坯模型、工业冲压机的控制参数，或其组合。
在又一种形式中，多个传感器包括多维数字相机、用于检测毛坯材料的尺寸的尺寸测量装置、用于测量毛坯材料的拉伸强度和屈服强度的材料强度测量装置、用于测量施加至毛坯材料的润滑量的润滑施加测量装置、模具传感器，或其组合。
在一种形式中，过程控制***包括被配置为基于控制参数来控制工业冲压机的机器控制器以及包括冲压模型控制器和数据存储装置的冲压分析***。数据存储装置存储多个历史参数和用于多个历史参数的多个历史控制参数。冲压分析***被配置为定义多个历史参数和历史控制参数之间的数学关联，并基于该数学关联来生成冲压过程模型。
在另一种形式中，机器控制器存储冲压过程模型以确定工业冲压机的控制参数。
根据本文提供的描述，另外的适用领域将变得显而易见。应理解，描述和具体示例仅意图用于说明目的，并且不意图限制本公开的范围。
附图说明
为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：
图1示出了根据本公开的冲压***；
图2是根据本公开的教导的机器控制器的框图；
图3是根据本公开的过程仪表板的示例性图像；
图4是根据本公开的冲压分析***的框图；以及
图5是根据本公开的冲压控制例程的流程图。
本文中描述的附图仅用于说明目的，并且不意图以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并且不意图限制本公开、应用或用途。应理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相似或对应的零件和特征。
为了提高冲压部件的质量和冲压过程的效率，本公开涉及一种实时可成形性分析，其采用实时测量来定义冲压设备的控制参数(即，机器设置)。使用数据分析，可以收集，关联和分析数据，以定义冲压过程模型，该模型对待冲压的毛坯材料进行实时可成形性分析。随着数据的收集和分析，冲压过程模型学习冲压设备和毛坯材料之间的多变量关系，从而进一步提高冲压部件的质量和新冲压线上游建模/仿真的效率。
参考图1，本公开的冲压***100被配置为监测和分析在冲压过程102的不同阶段捕获的数据。具体地，冲压***100结合机器学习方法，以基于识别的影响冲压过程102的参数来定义冲压过程模型(SPM)104。在一种形式中，冲压***100包括冲压过程102和用于开发和改进冲压过程模型104的冲压分析***106。
在一种形式中，冲压过程102被提供在制造设施中，并且包括工业冲压机108，所述工业冲压机108对毛坯材料110执行一个或多个冲压操作以形成冲压部件112。在一种形式中，工业冲压机108包括上模具和下模具以及用于保持毛坯材料110的毛坯保持器。在操作期间，通过一个或多个冲程，上模具和下模具将毛坯材料110拉成由上模具和下模具限定的形状。为了执行该操作，设置各种控制参数，诸如但不限于模具负载(吨位)、模具行程、速度和/或拉延缓冲度。
为了测量识别的参数以确定控制参数，冲压***100沿着冲压过程102包括多个预处理传感器114。提供这些参数作为冲压过程102的变量，这些变量会影响冲压部件112的结构性质和材料性质。在一种形式中，参数包括一个或多个毛坯参数、一个或多个材料参数和/或一个或多个过程参数。毛坯参数指示毛坯材料110的物理特性，并且可以包括毛坯宽度、毛坯厚度和/或毛坯长度。材料参数指示毛坯材料110的材料特性，并且可以包括机械性质，诸如屈服应力、拉伸应力、应变、表面粗糙度、摩擦系数(静态或动态)和/或应***化指数。过程参数指示冲压之前的添加过程和/或冲压机108的变量，并且可以包括在冲压之前在毛坯材料110上提供的润滑量、工业冲压机108内模具的摩擦系数(静态或动态)和/或模具的表面粗糙度。
这些参数可以由预处理传感器114测量并且可以基于一个或多个感测到的测量值来计算。例如，预处理传感器114可以包括但不限于激光测量传感器、张力计(万能材料测试机)、数码相机、润滑剂计量装置和/或测量规等。基于其他参数来确定诸如但不限于摩擦系数和应变的参数。例如，基于材料的粗糙度和施加至材料的润滑量来确定摩擦系数。在另一个示例中，基于屈服应力和拉伸应力来确定应变。尽管提供了具体示例，但是可以监测其他参数并将其用于开发冲压过程模型104并确定工业冲压机108的控制参数，如下面详细提供的。
在一种形式中，除了用于测量参数的预处理传感器114之外，冲压***100还包括一个或多个在整个冲压过程102中定位的过程传感器116，以监测毛坯材料110到冲压部件112的进度。例如，过程传感器116包括多维数字相机，以捕获一个或多个冲压阶段。在冲压过程102的各个阶段，将来自图像传感器的数据与表示冲压部件112的多维模型进行比较。在一个应用中，多维数字相机是一种智能数字相机***，其具有多个相机以生成被扫描物体的彩色点云，并具有人工智能以分析该点云来识别物体中的缺陷。尽管给出了具体示例，但是可以使用其他图像传感器，并且可以在整个冲压过程102中设置其他传感器，以监测毛坯材料110到冲压部件112的过渡。例如，其他类型的过程传感器116可以包括设置在模具内和模具周围以在冲压过程中监测冲压机108的操作的模具传感器，诸如但不限于接近传感器、模具内应变计传感器和/或模塞力传感器。在下文中，来自过程传感器116的数据可以被称为冲压特性，并且预处理传感器114和过程传感器116可被统称为传感器114和116以及数据。
为了分析来自传感器114和116的数据，冲压***100包括过程控制***，所述过程控制***包括冲压机控制器120和冲压分析***106。过程控制***通常由附图标记122标记。冲压机控制器120被配置为控制工业冲压机108，且冲压分析***106被配置为分析来自传感器114和116的数据以及由用户提供的数据以定义冲压过程模型104。在一种形式中，冲压机控制器120和冲压分析***106彼此分开设置，并经由一个或多个通信网络124进行通信。
除了过程控制***122的装置之外，诸如传感器114和116的外部装置也可以经由通信网络124将数据传输至过程控制***122。此外，在一种形式中，有时诸如工程师或技术人员的用户可以经由通信网络124远程访问过程控制***122的信息。具体地，在一种形式中，使用诸如膝上型计算机或平板电脑的计算装置126，用户可以经由通信网络124和基于网络的接口访问与正在执行的冲压过程102有关的数据和/或由冲压分析***106处理的数据。
通信网络124可以包括不同的通信协议以支持冲压***100的装置/控制器之间的通信。例如，消息队列遥测传输(MQTT)可用于使传感器114和116将数据传输至制造设施内的边缘计算装置(未示出)，并且蜂窝协议或其他互联网协议用于使边缘计算装置将数据传输至冲压分析***106。因此，通信网络由路由器、收发器、输入-输出端口、用于通信协议的软件程序以及其他部件限定，以在冲压机控制器120和冲压分析***106之间建立通信链路。
参考图2，冲压机控制器120被配置为接收由预处理传感器114测量的用于待处理的毛坯材料110的参数，并基于该参数来操作工业冲压机108。在一种形式中，冲压机控制器120被配置为包括循环信息参数模块202、机器控制模块204、过程控制模块206和机器仪表板模块208。循环信息参数模块202从预处理传感器114接收参数，并将数据与关于毛坯材料110和正在执行的操作循环的背景信息相关联。背景信息可以包括毛坯材料110和/或由毛坯材料110形成的冲压部件112的零件号、待执行的冲压操作的名称、时间戳、工业冲压机108的识别信息和/或轮换等。在一种形式中，从毛坯材料110提供的识别标签(例如，条形码、QR码等)中获取背景信息，并通过扫描仪(未示出)对其进行扫描。在另一种形式中，冲压机控制器120可通信地耦合到设施网络，所述设施网络实时提供有关毛坯材料110的背景信息。
机器控制模块204被配置为控制工业冲压机108以执行一个或多个冲压操作。在一种形式中，机器控制模块204被配置为基于接收到的参数和冲压过程模型104来定义用于工业冲压机108的控制参数。控制参数可以包括缓冲垫吨位和/或模具的速度。一旦设置了控制参数，机器控制模块204就执行具体的控制程序，以使工业冲压机108处理毛坯材料110以形成冲压部件112。
尽管冲压机控制器120被示为具有冲压过程模型104，但是冲压机控制器120可以从冲压分析***106获取控制参数。例如，机器控制模块204可以将参数传输至冲压分析***106以进行分析，并从冲压分析***106接收控制参数。在另一个示例中，预处理传感器114可以通过例如设置在设施中的边缘计算装置(未示出)将数据传输至冲压分析***106，并且冲压分析***106经由边缘计算装置或直接将控制参数传输至冲压机控制器120。在一种形式中，边缘计算装置被配置为在将接收到的参数传输至冲压分析***106之前，将其处理为通用格式。边缘计算装置经由通信网络124与冲压分析***可通信地耦合以交换信息，并且可以是过程控制***122的一部分。
过程控制模块206被配置为从过程传感器116接收数据以监测在毛坯材料110上执行的冲压操作，以确定冲压部件112是否在限定的公差内。例如，在一种形式中，过程控制模块206可以将来自过程传感器116的冲压特性与限定的公差进行比较。如果一个或多个冲压特性超出公差，则过程控制模块206将冲压部件112分类为有缺陷。否则，如果冲压特性在公差内，则过程控制模块206将冲压部件112分类为完整的。过程控制模块206还可被配置为确定工业冲压机108是否在标称范围内操作。如果检测到故障，则过程控制模块206可以停止操作并经由过程仪表板发出警报。
机器仪表板模块208被配置为显示由工业冲压机108执行的冲压过程102的图形用户界面(GUI)。具体地，机器仪表板模块208生成机器过程仪表板，所述机器过程仪表板是冲压过程102的数字表示并且是数字冲压过程仪表板的示例。在一种形式中，机器仪表板提供指示测量参数、冲压部件112的多维模型(即，多维冲压模型)、毛坯材料110的多维模型(多维毛坯模型)、工业冲压机108的控制参数、冲压部件112的可接受公差、冲压部件112的数字图像、冲压部件112的分类(例如，有缺陷的或完整的)和/或在冲压过程102内可能性故障的警报中的一个或多个的数据。在一种形式中，机器仪表板模块208在获取到信息时实时提供信息。示出的图像，诸如冲压模型和毛坯模型，可以基于接收到的背景信息从数据库(未示出)获取，所述背景信息诸如待执行的冲压操作的名称、工业冲压机108的识别信息和/或毛坯材料110和/或冲压部件112的零件号。在一种形式中，在冲压机控制器120的触摸屏监视器上示出过程仪表板。除触摸屏监视器之外或代替触摸屏监视器，远程用户可以经由计算装置查看过程仪表板。
图3示出了本公开的示例过程仪表板300。过程仪表板提供毛坯模型302、冲压模型304和由附图标记306标识的工业冲压机的数字表示。处理仪表板还提供各种数据，诸如材料参数部分(用于描绘毛坯正被处理时所述毛坯的参数)和处理后评估部分(用于提供来自过程传感器116的与冲压部件112上形成的特征有关的数据)。应容易理解，过程仪表板可以包括其他特征，并且能够以各种合适的方式进行配置以向用户可视地示出信息。
参考图4，通过采用各种机器学习方法，冲压分析***106识别在将毛坯材料110形成为冲压部件112时冲压过程102的不同变量如何影响毛坯材料110。在一种形式中，冲压分析***106包括冲压模型控制器400和存储用于定义冲压过程模型104的数据集的建模数据存储装置402。在一种形式中，建模数据存储装置402被配置为存储历史参数、历史控制参数、历史冲压特性以及其他数据。
冲压模型控制器400被配置为包括数据输入模块404、变量趋势模块406、冲压过程模型模块408和过程仪表板模块410。数据输入模块404被配置为获取各种数据集，诸如但不限于由预处理传感器114检测到的参数、来自过程传感器116的冲压特性、关于毛坯材料110和正在执行的冲压过程102的背景信息、用于执行冲压操作的控制参数、毛坯模型、最终部件模型和/或通过例如有限元分析定义的冲压部件112的预定材料性质和结构性质。在一种形式中，数据输入模块404被配置为对接收到的数据进行分类和组织，并将数据存储在建模数据存储装置402中。例如，数据输入模块404基于数据的时间戳、背景信息、参数的类型和/或数据集是否与已识别的影响毛坯材料的可成形性的冲压过程变量相关等来组织数据集。
变量趋势模块406被配置为分析存储在建模数据存储装置402中的组织数据，以识别冲压过程102的各个变量之间的趋势。在一种形式中，变量趋势模块406被配置为识别例如变量之间的相关性和模式，以及变化的参数值如何影响冲压部件112的可成形性。具体地，变量趋势模块406可以改变某些参数的值，并且分析所形成的冲压部件112的结构性质和材料性质，以确定所改变的参数是否以及如何改变冲压部件的结构性质和材料性质。变量趋势模块406还被配置为识别哪些变量不影响冲压部件112的可成形性。在下文中，术语可成形性变量是指影响毛坯材料110的可成形性的那些冲压过程变量。各种数据分析平台可以用于识别相关性和趋势。
冲压过程模型模块408被配置为定义冲压过程模型104，所述冲压过程模型104使用参数中的一个或多个作为输入并生成工业冲压机108的控制参数，以使冲压机器108形成冲压部件112。在一种形式中，冲压过程模型104还可以基于输入和控制参数来估计冲压部件112的结构性质和材料性质。在定义冲压过程模型104时，冲压过程模型模块408被配置为为每个可成形性变量定义数学算法(即，数学关联)以表征其他变量如何影响可成形性变量。在一种形式中，采用数学算法来定义冲压过程模型104，所述冲压过程模型基于可成形性变量来估计冲压部件112的结构性质和材料性质。在一种形式中，冲压过程模型104采用有限元分析来估计结构性质和材料性质。在一种形式中，使用一个或多个测量的参数，冲压过程模型104通过改变诸如控制参数的其他可成形性变量来估计结构性质和材料性质，并推荐在设定的名义公差内形成冲压部件112的名义控制参数。
冲压过程模型模块408还被配置为确定冲压部件112是否具有缺陷并跟踪与有缺陷的冲压部件相关联的测量参数和控制参数。这允许冲压过程模型模块408完善冲压过程模型104和/或为每个可成形性变量定义可接受的公差以抑制缺陷。
过程仪表板模块410以与机器仪表板模块208类似的方式被配置为提供作为冲压过程102的数字表示的冲压***仪表板。通过访问建模数据存储装置，冲压***100仪表板允许用户查看历史数据，包括但不限于工业冲压机108内提供的测量参数，控制参数，模具配置，和/或冲压部件112的冲压特性。冲压***100仪表板是过程仪表板的另一示例。
本公开的冲压***采用具有先进的数据分析的增强的过程监测，以学习冲压过程变量对毛坯材料以及由此对冲压部件的可成形性产生的影响。具体地，冲压***定义冲压过程模型，所述冲压过程模型在生产过程中被采用以基于冲压过程变量的真实测量值而不是基于预定常数来定义工业冲压机的控制参数。随着数据的收集和分析，冲压过程模型学习冲压过程变量之间以及冲压过程变量对关于毛坯材料的可成形性产生的影响之间的关系。此外，可以在设计冲压过程中采用冲压过程模型和历史数据集，且更具体地，用以改善可行性仿真和模具工程和/或减少集成和启动时间，以提高冲压部件的质量。
参考图5，提供了由过程控制***执行的示例性冲压控制例程500。冲压控制例程被配置为定义用于工业冲压机的控制参数，以控制毛坯材料至冲压部件的可成形性。在502处，过程控制***被配置为测量冲压过程的参数。参数是识别的会影响毛坯材料的可成形性的变量。在一种形式中，参数包括一个或多个毛坯参数、一个或多个材料参数和/或一个或多个过程参数。在504处，通过冲压过程模型来分析参数，以调整冲压过程的控制参数并且更具体地调整工业冲压机器的控制参数。在一种形式中，通过如上所述的过程控制参数来生成冲压过程模型。在506处，冲压过程模型定义用于508处的工业冲压机的控制参数，并且在508处，基于所定义的控制参数，用工业冲压机对毛坯材料进行冲压以形成冲压部件。
应容易理解，冲压控制例程500仅仅是一个示例例程，并且冲压控制例程可以被配置为各种合适的方式并且不应限于例程500。例如，在一种形式中，冲压控制例程可以包括缺陷分析步骤以基于设置的公差和测量的冲压部件的冲压特性来确定冲压部件是否有缺陷。例程还可以被配置为存储指示测量的参数、工业冲压机的控制参数、冲压的特性、冲压部件的质量分类(例如，有缺陷的或完整的)和/或背景信息的数据，以调整由冲压过程模型使用的数学关系。
可以采用各种软件工具以用于冲压***100。例如，冲压***100可以采用诸如但不限于以下的工具：Alteryx型工具，用以提供自服务分析以提取数据、加载数据、传输数据并生成用于可视化的趋势图；QlikView型和/或Tableau型工具，用以显示具有统计计算值的趋势图；Hadoop型工具，用以存储数据，包括来自传感器的数据、背景信息以及本文所述的其他数据；和/或Hive MQTT型工具，用以从通信链路获取数据并将其提供给例如Hadoop型工具进行存储。应容易理解，这些是示例性应用，并且可以采用其他应用以用于冲压***100。
除非本文另有明确指示，否则指示机械/热性质、组成百分比、尺寸和/或公差或其他特性的所有数值在描述本公开的范围时应理解为由词语“约”或“大约”修饰。出于各种原因期望进行这种修饰，所述原因包括：工业实践；材料、制造和组装公差；以及测试能力。
如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应被解释为使用非排他性逻辑“或”表示逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个以及C中的至少一个”。
在附图中，如箭头所指示的箭头的方向通常展示图示所感兴趣的信息(诸如数据或指令)流。例如，当要素A和要素B交换多种信息，但是从要素A传输到要素B的信息与图示相关时，箭头可从要素A指向要素B。该单向箭头并不暗示没有其他信息从要素B传输到要素A。此外，对于从要素A发送到要素B的信息，要素B可向要素A发送对信息的请求或对信息的接收确认。
在本申请中，术语“模块”和/或“控制器”可指代以下项、是以下项的一部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；可组合的逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群组)；提供所描述的功能性的其他合适的硬件部件；或者上述的一些或全部的组合，诸如在片上***中。
术语存储器是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质不涵盖通过介质(诸如在载波上)传播的暂时性电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(诸如快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟磁带或数字磁带或硬盘驱动器)以及光学存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中所描述的设备和方法可由专用计算机部分地或完全地实现，所述专用计算机通过将通用计算机配置为执行计算机程序中体现的一种或多种特定功能来创建。功能框、流程图组成部分和上述其他要素用作软件规范，所述软件规范可通过技术人员或程序员的常规工作来转译成计算机程序。
本公开的描述本质上仅是示例性的，并且因此不脱离本公开的实质的变型意图在本公开的范围内。不应将此类变型视为脱离本公开的精神和范围。
在本发明的一个实施例中，控制参数包括缓冲吨位、模具行程、速度、拉延缓冲度，或其组合。
根据一个实施例，多个传感器包括：多维数字相机；尺寸测量装置，其用于检测毛坯材料的尺寸；材料强度测量装置，其用于测量毛坯材料的拉伸强度和屈服强度；润滑施加测量装置，其用于测量施加至毛坯材料的润滑量；模具传感器；或其组合。
根据一个实施例，过程控制***包括：机器控制器，其被配置为基于控制参数来控制工业冲压机；以及冲压分析***，其包括冲压模型控制器和数据存储装置，其中所述数据存储装置存储多个历史参数以及用于所述多个历史参数的多个历史控制参数，并且其中所述冲压分析***被配置为定义所述多个历史参数与所述历史控制参数之间的数学关联并基于所述数学关联来生成冲压过程模型。
根据一个实施例，机器控制器存储冲压过程模型以确定工业冲压机的控制参数。

Claims (15)

1.一种用于在冲压过程中利用工业冲压机由毛坯材料形成冲压部件的方法，所述方法包括：
测量所述冲压过程的多个参数，其中所述参数作为所述冲压过程的变量提供；
通过冲压过程模型分析所述多个参数，以调整用于所述毛坯材料的所述冲压过程；
通过所述冲压过程模型定义用于所述毛坯材料的所述工业冲压机的控制参数；以及
基于所述定义的控制参数使用所述工业冲压机对所述毛坯材料进行冲压以形成所述冲压部件。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括：
测量所述冲压部件的冲压后特性；以及
分析所述多个参数和所述冲压后特性以修改所述冲压过程模型。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括：定义所述冲压过程模型，其中定义所述冲压过程模型还包括：
提供数据存储装置，所述数据存储装置具有多个历史参数和用于所述多个历史参数的多个历史控制参数；
定义所述多个历史参数和所述历史控制参数之间的数学关联；以及
基于所述定义的数学关联生成所述冲压过程模型。
4.如权利要求1所述的方法，其还包括：显示数字冲压过程仪表板，其中所述数字冲压过程仪表板是所述冲压过程的数字表示并在测量所述多个参数时提供所述多个参数中的至少一个。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述数字冲压过程仪表板还提供所述冲压部件的多维冲压模型、所述毛坯材料的毛坯多维模型、所述工业冲压机的所述控制参数，或其组合。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述控制参数包括缓冲吨位、模具行程、速度、拉延缓冲度，或其组合。
7.如权利要求1所述的方法，其还包括：
测量所述冲压部件的冲压后特性；
当所述冲压后特性超过为所述冲压后特性提供的公差时，将所述冲压部件分类为有缺陷；以及
当所述冲压后特性在为所述冲压后特性提供的所述公差内时，将所述冲压部件分类为完整的。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述多个参数包括一个或多个毛坯参数、一个或多个材料参数、一个或多个过程参数，或其组合，其中：
所述一个或多个毛坯参数指示所述毛坯材料的物理特性；
所述一个或多个材料参数指示所述毛坯材料的材料特性；并且
所述一个或多个过程参数指示在冲压所述毛坯材料之前的添加过程、所述工业冲压机的识别变量，或其组合。
9.如权利要求8所述的方法，其中：
所述一个或多个毛坯参数包括毛坯宽度、毛坯厚度、毛坯长度，或其组合；
所述一个或多个材料参数包括机械性质，诸如屈服应力、拉伸应力、应变、摩擦系数、应***化指数，或其组合；并且
所述一个或多个过程参数包括施加至所述毛坯材料的润滑量、所述工业冲压机内的模具的摩擦系数、所述模具的表面粗糙度，或其组合。
10.一种用于对毛坯材料进行冲压以提供冲压部件的冲压***，所述冲压***包括：
工业冲压机，其可操作以对毛坯材料执行冲压过程；
多个传感器，其被设置为在由所述工业冲压机进行所述冲压过程之前测量多个参数，其中所述多个参数被作为所述冲压过程的变量提供；以及
过程控制***，其被配置为基于所述多个参数和冲压过程模型定义用于所述毛坯材料的所述工业冲压机的控制参数，其中所述工业冲压机基于所述定义的控制参数执行所述冲压过程。
11.如权利要求10所述的冲压***，其中所述多个传感器包括多维数字相机，其被配置为测量所述冲压部件的冲压后特性，其中所述过程控制***被配置为基于所述冲压后特性确定所述冲压部件是否具有缺陷。
12.如权利要求10所述的冲压***，其还包括数据存储装置，所述数据存储装置存储多个历史参数和用于所述多个历史参数的多个历史控制参数，其中所述过程控制***被配置为定义所述多个历史参数与所述历史控制参数之间的数学关联并基于所述数学关联来生成所述冲压过程模型。
13.如权利要求10所述的冲压***，其中：
所述过程控制***包括监测装置，所述监测装置可操作以显示数字冲压过程仪表板，
所述数字冲压过程仪表板是所述冲压过程的数字表示并在测量所述多个参数时提供所述多个参数中的至少一个，并且
所述数字冲压过程仪表板还提供所述冲压部件的多维冲压模型、所述毛坯材料的多维毛坯模型、所述工业冲压机的所述控制参数，或其组合。
14.如权利要求10至13中任一项所述的冲压***，其中所述多个参数包括一个或多个毛坯参数、一个或多个材料参数、一个或多个过程参数，或其组合，其中：
所述一个或多个毛坯参数指示所述毛坯材料的物理特性；
所述一个或多个材料参数指示所述毛坯材料的材料特性；并且
所述一个或多个过程参数指示在冲压所述毛坯材料之前的添加过程、所述工业冲压机的识别变量，或其组合。
15.如权利要求14所述的冲压***，其中：
所述一个或多个毛坯参数包括毛坯宽度、毛坯厚度、毛坯长度，或其组合；
所述一个或多个材料参数包括机械性质，诸如屈服应力、拉伸应力、应变、摩擦系数、应***化指数，或其组合；并且
所述一个或多个过程参数包括施加至所述毛坯材料的润滑量、所述工业冲压机内的模具的摩擦系数、所述模具的表面粗糙度，或其组合。
CN202110633030.6A 2020-06-22 2021-06-07 利用冲压仿真模型形成冲压部件的方法和*** Pending CN113901596A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/907,422 2020-06-22
US16/907,422 US20210394247A1 (en) 2020-06-22 2020-06-22 Method and system for forming a stamped component using a stamping simulation model

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113901596A true CN113901596A (zh) 2022-01-07

Family

ID=78823262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110633030.6A Pending CN113901596A (zh) 2020-06-22 2021-06-07 利用冲压仿真模型形成冲压部件的方法和***

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210394247A1 (zh)
CN (1) CN113901596A (zh)
DE (1) DE102021114730A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114548610A (zh) * 2022-04-27 2022-05-27 季华实验室 发动机盖外板冲压工艺的自动排布方法及装置
CN114769390A (zh) * 2022-06-17 2022-07-22 南通瑞卓不锈钢制品有限公司 大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3138333B1 (fr) * 2022-07-28 2024-06-14 Psa Automobiles Sa Presse d’emboutissage et procede de detection d’un bourrage de chutes de tole

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070193012A1 (en) * 2006-02-22 2007-08-23 Robert Bergman Metal forming process
US7886807B2 (en) * 2007-06-15 2011-02-15 Die Therm Engineering L.L.C. Die casting control method
US8065251B2 (en) * 2007-09-28 2011-11-22 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Dynamic management of a process model repository for a process control system
EP2520992B1 (en) * 2011-05-02 2014-04-16 Autoform Engineering GmbH Method and computer system for characterizing a sheet metal part
US10031510B2 (en) * 2015-05-01 2018-07-24 Aspen Technology, Inc. Computer system and method for causality analysis using hybrid first-principles and inferential model
EP3608743A1 (en) * 2018-08-07 2020-02-12 KH Automotive S.r.l. Arrangement and method for controlling the pressing of metal sheets

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114548610A (zh) * 2022-04-27 2022-05-27 季华实验室 发动机盖外板冲压工艺的自动排布方法及装置
CN114769390A (zh) * 2022-06-17 2022-07-22 南通瑞卓不锈钢制品有限公司 大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210394247A1 (en) 2021-12-23
DE102021114730A1 (de) 2021-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113901596A (zh) 利用冲压仿真模型形成冲压部件的方法和***
EP3441836B1 (en) Algorithm and method for detecting faults of a machine based on machine-learning technique
EP1982301B1 (en) Method of condition monitoring
USRE47557E1 (en) Method and computer system for characterizing a sheet metal part
CN111340250A (zh) 设备检修装置、方法及计算机可读存储介质
JP6678824B2 (ja) 非定常検出装置、非定常検出システム、および非定常検出方法
WO2019238890A1 (en) Quality monitoring of industrial processes
CN116651971B (zh) 一种汽车冲压模具在线检测方法及***
US11940357B2 (en) System for predicting anomalies of machining
JP6795562B2 (ja) 検査装置及び機械学習方法
Niemietz et al. Stamping process modelling in an internet of production
CN112718921B (zh) 一种电机转子冲压模具的质量检测方法及装置
US20230325640A1 (en) Artificial intelligence-based anomaly detection and prediction
Liewald et al. Perspectives on data-driven models and its potentials in metal forming and blanking technologies
CN115213255A (zh) 冲压件尺寸偏差调整方法、电子设备及存储介质
EP4068018B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur überwachung eines stanzprozesses
He et al. Enhancing the monitoring of 3D scanned manufactured parts through projections and spatiotemporal control charts
JP6823025B2 (ja) 検査装置及び機械学習方法
JP2018041186A (ja) 金型の設計支援方法及び金型の設計支援システム
JPWO2019016892A1 (ja) 品質分析装置及び品質分析方法
CN112987682A (zh) 控制方法、控制装置和机械设备
CN116037705A (zh) 冷冲压模具工作状态实时监控***
Kolhatkar et al. Sheet metal tooling: Selective review of online monitoring trends
CN114781174A (zh) 一种机械构件的剩余疲劳寿命预测方法、装置及电子设备
Su et al. Characterisation and evaluation of identicality for digital twins for the manufacturing domain

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination