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     金屬粉末成型是粉末冶金最重要過(guò)程之一，它是將松散的粉末壓制成具有一定形狀并滿足一定要求的坯體，包括裝粉，壓片機(jī)壓制、脫模、推出等工序。其中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響最大的是粉末成型工藝和壓片機(jī)模具設(shè)計(jì)。目前，由于粉末成型工藝和壓片機(jī)模具設(shè)計(jì)主要靠歷史資料、經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，因而設(shè)計(jì)結(jié)果不具唯一性，設(shè)計(jì)質(zhì)量受人為因素影響很大，設(shè)計(jì)精度不高。同時(shí)，新產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段結(jié)束后尚需要實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于多臺(tái)階復(fù)雜零件更是如此。這種評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，大大延長(zhǎng)了產(chǎn)品研制周期，因此，很有必要研制一套系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)粉末成型工藝和壓片機(jī)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

    1 關(guān)鍵技術(shù)

    1.1建立模型和信息交流 為了便于敘述，本文借鑒SDRC公司的有關(guān)定義，將研究過(guò)程中各模塊共同研究的對(duì)象稱為主模型，將各模塊各自的研究對(duì)象稱為過(guò)程模型。 由于坯體零件的形位公差、材料、技術(shù)要求對(duì)模具和工藝設(shè)計(jì)有較大影響，因此，主模型除了應(yīng)包括模具的結(jié)構(gòu)、形狀、公差、材料、技術(shù)要求和壓制方向、各個(gè)沖頭速度、各個(gè)沖頭行程曲線等工藝參數(shù)外，還必須包括零件坯體的有關(guān)性能參數(shù)。同時(shí)，隨著分析研究的進(jìn)行，主模型中還要加進(jìn)分析過(guò)程中得到(各過(guò)程模型中輸出)的有用信息。 系統(tǒng)可直接讀人DXF和IGES等格式的幾何信息，粉末成型工藝和其他信息則要按要求進(jìn)行輸入，這些初始信息并不能直接用于有限元分析和仿真，必須對(duì)這些信息進(jìn)行修正、運(yùn)算、組合，形成分析模型。分析模型輸出的信息也不能直接用于評(píng)價(jià)分析，必須對(duì)分析模型輸出的信息和主模型中部分信息進(jìn)行整理、運(yùn)算、組合，形成評(píng)價(jià)模型，系統(tǒng)中模型之間相互關(guān)系和信息流動(dòng)。

    1.2運(yùn)動(dòng)與成形仿真 運(yùn)動(dòng)與成形仿真是根據(jù)由實(shí)驗(yàn)、理論方法所得到的材料本構(gòu)關(guān)系、摩擦定律及有關(guān)的力學(xué)原理和假定并作必要的簡(jiǎn)化，對(duì)一個(gè)十分復(fù)雜問(wèn)韙進(jìn)行整體逼近，建立數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行求解并以適當(dāng)?shù)姆椒▽⒔Y(jié)果表示出來(lái)。仿真系統(tǒng)的數(shù)值分析采用非線性有限元計(jì)算方法，在用有限元計(jì)算技術(shù)對(duì)粉末體進(jìn)行分析時(shí)，采用修正的Shima金屬粉末壓制模型，用Lagrange坐標(biāo)進(jìn)行描述，并使用了網(wǎng)格的自適應(yīng)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)格重劃分。摩擦采用修正的Coulomb摩擦定律。

    2 系統(tǒng)介紹 評(píng)價(jià)活動(dòng)共分為三個(gè)步驟：

    ①初始信息輸入與修正；

    ②運(yùn)動(dòng)與成形仿真；

    ③設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。使用時(shí)，首先輸入幾何、工藝、材料和其他信息，形成一個(gè)初始模型，然后對(duì)幾何工藝和其他信息進(jìn)行修正，形成分析模型并提供給運(yùn)動(dòng)與成形仿真系統(tǒng)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)與成形仿真。分析仿真結(jié)束后形成的數(shù)據(jù)文件還要由系統(tǒng)進(jìn)行修正與整理并提供給評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，顯示評(píng)價(jià)結(jié)果并提出改進(jìn)建議，同時(shí)，將結(jié)果反饋給輸入系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)方案修改、修正后再進(jìn)行仿真、評(píng)價(jià)，直到得到滿意的設(shè)計(jì)方案。 信息輸入與修正模塊。輸入模具、坯體的幾何信息、工藝信息、材料信息及其他信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行修正、運(yùn)算、組合，建立分析模型； 有限元分析與仿真模塊?；谛拚腟hima金屬粉末壓制模型，采用非線性有限元計(jì)算方法進(jìn)行分析，并對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真； 評(píng)價(jià)系統(tǒng)模塊。分自動(dòng)評(píng)價(jià)和交互式評(píng)價(jià))和知識(shí)庫(kù)三部分，自動(dòng)評(píng)價(jià)可根據(jù)知識(shí)庫(kù)中知識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)。交互式評(píng)價(jià)可根據(jù)用戶要求對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。知識(shí)庫(kù)存放有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、專家知識(shí)和規(guī)則；

    3 結(jié)束語(yǔ) 金屬粉末成形工藝和模具設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)是使用VB語(yǔ)言編成的集成系統(tǒng)，系統(tǒng)模塊之間通過(guò)利用主模型信息生成過(guò)程模型進(jìn)行信息交換，運(yùn)動(dòng)與成形仿真是基于非線性有限元的計(jì)算分析方法進(jìn)行，設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)利用人工智能技術(shù)進(jìn)行。該系統(tǒng)解決了粉末冶金新產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段結(jié)束后尚需要評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的難題，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。