檢測邊緣裂紋的制作方法
【專利說明】檢測邊緣裂紋
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本PCT專利申請要求發(fā)明名稱為“Detecting Edge Cracks”的于2013年5月20日提交的美國臨時專利申請第61/825，143號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部公開內(nèi)容被認(rèn)為是本申請的公開內(nèi)容的一部分，并且通過引用被合并在本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]計算機輔助設(shè)計(CAD)允許產(chǎn)品的設(shè)計者基于各種數(shù)學(xué)參數(shù)仿真產(chǎn)品。例如，在使用CAD設(shè)計產(chǎn)品時，使用與產(chǎn)品合并的材料，設(shè)計者可以認(rèn)識到各種外部因素或參數(shù)。計算機輔助工程(CAE)使用這些因素來仿真CAD模型，以隨后確定產(chǎn)品是否將會以預(yù)定方式工作。
[0004]在由金屬板組成的基于金屬的產(chǎn)品的生產(chǎn)中，可以使用各種沖模來制造成品。金屬板沖模允許機器切割、彎曲和成形(即，拉伸/壓縮)金屬板，以最終制造出成品。例如，可以使用金屬板來制造汽車的側(cè)門或儀表盤。
[0005]成品可以由多個沖模制造。例如，可以將一塊金屬板切割成模板。隨后，可以切割金屬板的邊緣上的各塊，以將成品圖案化和形成為期望形狀。
[0006]在將金屬板用于諸如汽車的側(cè)門的特定應(yīng)用時，對成品的各個方面都有要求。例如，存在對薄且重量輕的汽車門的要求。然而，如果將門制造的太薄，那么門會變得容易破裂或斷裂。此外，在各種汽車標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)頒布的要求指出各種金屬表面在接觸時應(yīng)彎曲而非破裂。因此，如果用于汽車的金屬表面的金屬板太薄，那么汽車的金屬表面在接觸時可能破裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供了一種用于檢測金屬板產(chǎn)品的單元的邊緣裂紋的方法和系統(tǒng)。該方法包括:計算與使用第一沖模的成形過程相關(guān)聯(lián)的第一應(yīng)力;計算與使用第二沖模的精整過程相關(guān)聯(lián)的第二應(yīng)力；組合第一應(yīng)力和第二應(yīng)力以用公式表示總應(yīng)力；仿真金屬板產(chǎn)品以產(chǎn)生基準(zhǔn)應(yīng)力；以及將總應(yīng)力與基準(zhǔn)應(yīng)力進行比較，以確定單元是否預(yù)測性地包含邊緣裂紋。
【附圖說明】
[0008]詳細(xì)描述涉及到以下附圖，在附圖中相同的數(shù)字指相同的項目，在附圖中:
[0009]圖1是圖示示例計算機的框圖。
[ΟΟ?Ο]圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)圖不了成品的制造的不例。
[0011]圖3圖示了用于檢測邊緣裂紋的方法的示例。
[0012]圖4圖示了描繪基于應(yīng)變的成形極限圖的曲線圖。
[0013]圖5圖示了在應(yīng)用于使用金屬板的成品的樣品邊緣單元時圖3中描述的方法的圖例。
【具體實施方式】
[0014]通過各種制造技術(shù)來制造使用金屬板的成品。一種這樣的技術(shù)是使用沖模來操縱金屬板以導(dǎo)致不同的形狀和尺寸。金屬板沖模允許金屬板在金屬板上施加壓力以切割、彎曲、拉伸和操縱金屬板。
[0015]在生產(chǎn)成品之前，可以使用CAE程序來仿真成品的各個方面。因此，成品的設(shè)計者可以經(jīng)由CAE程序來仿真成品。成品以及用于制造成品的材料(諸如，金屬板)可以經(jīng)由數(shù)學(xué)參數(shù)和數(shù)值參數(shù)來表示。例如，尺寸、復(fù)合材料和密度可以歸屬于用于制造成品的各種材料。
[0016]因此，通過使用CAE程序，可以通過成品預(yù)測性地分析各種情況。例如，如果成品由金屬板制成，那么CAE程序可以能夠仿真在源自特定厚度的金屬板時金屬板是否彎曲或破
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[0017]然而，因為通過CAE程序作出的預(yù)測分析是基于模型的，所以可能會忽略與金屬板的生產(chǎn)和性質(zhì)相關(guān)聯(lián)的若干因素。因此，預(yù)測出的纖薄度可能不完全準(zhǔn)確。此外，可能會因為CAE程序可能忽略了導(dǎo)致邊緣破裂的問題而發(fā)生邊緣破裂。
[0018]本文公開了用于檢測邊緣破裂的系統(tǒng)和方法。本文公開的系統(tǒng)和方法使用與多個沖模中的每個沖模相關(guān)聯(lián)的預(yù)測模型，并且經(jīng)由本文公開的技術(shù)來混合預(yù)測模型。因此，通過使用用于制造成品的每個沖模的因素預(yù)測地分析成品，可以有效地減少與構(gòu)成成品的金屬板相關(guān)聯(lián)的邊緣破裂。
[0019]圖1是圖示示例計算機100的框圖。計算機100包括耦接到芯片組104的至少一個處理器102。芯片組104包括存儲器控制器集線器120和輸入/輸出(I/O)控制器集線器122。存儲器106和圖形適配器112耦接到存儲器控制器集線器120，并且顯示器118耦接到圖形適配器112。存儲裝置108、鍵盤110、定位裝置114和網(wǎng)絡(luò)適配器116耦接到I/O控制器集線器122。計算機100的其它實施例可以具有不同架構(gòu)。
[0020]存儲裝置108是諸如硬盤驅(qū)動器、光盤只讀存儲器(CD-ROM)、DVD或固態(tài)存儲器裝置的非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)。存儲器106保存可被處理器使用的指令和數(shù)據(jù)。定位裝置114是鼠標(biāo)、跟蹤球或其它類型的定位裝置，并且定位裝置114與鍵盤組合使用，以將數(shù)據(jù)輸入到計算機系統(tǒng)100中。圖形適配器112在顯示器118上顯示圖像和其它信息。網(wǎng)絡(luò)適配器116將計算機系統(tǒng)100耦接到一個或更多個計算機網(wǎng)絡(luò)。
[0021]計算機100適于執(zhí)行計算機程序模塊以提供本文描述的功能。如在本文中所使用的，術(shù)語“模塊”指用于提供特定功能的計算機程序邏輯。因此，可以以硬件、固件和/軟件方式實現(xiàn)模塊。在一個實施例中，程序模塊存儲在存儲裝置108上，被加載到存儲器106中，并且由處理器102執(zhí)行。
[0022]由本文中公開的實體和過程所使用的計算機的類型能夠根據(jù)實施例以及實體所需的處理能力而變化。計算機100可以是移動裝置、平板計算機、智能電話或具有上面列出的單元的任何類型的計算單元。例如，諸如硬盤、固態(tài)存儲器或存儲裝置的視頻資料庫可被存儲在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，該分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括一起工作以提供本文描述的功能的多個刀鋒服務(wù)器。計算機可以缺少上面描述的部件中的一些部件，諸如鍵盤110、圖形適配器112和顯示器118。
[0023]圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)圖示了成品的制造的示例。在圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)中，使用沖模210來操縱金屬板200。使用沖模210以一角度切割金屬板200，從而導(dǎo)致圖2(c)中示出的傾斜邊緣(angled edge)。
[0024]參考圖2(a)，示出了制造的修整操作。金屬板200被放置在沖模210上。襯墊211被放置在與和沖模210接觸的表面相對的金屬板200的表面上。
[0025]使金屬板200、沖模210和襯墊211成縱傾角212?？梢曰诮饘侔宓倪吘壠谕奶囟ㄐ拚∠騺碓O(shè)置縱傾角212。提供沖床213。響應(yīng)于施加到?jīng)_床213的壓力，執(zhí)行切割金屬板200的操作。
[0026]參考圖2(b)，示出了使用沖床213的示例。在沖床213上施加一定量的壓力，其隨后被傳遞到金屬板200上。結(jié)果金屬板200被切割和修整以形成成品。
[0027]參考圖2(c)，示出了沖模切割形式的金屬板200。所得的金屬板200具有中間區(qū)域220和沖模切割邊緣221。
[0028]圖2(a)_(c)圖示了使用沖模切割和修整金屬板200以得到成品的示例。諸如縱傾角212、沖模210、用于沖床213的壓力量的在圖2(a)-(c)中討論的各個參數(shù)可以在CAE程序中使用，以仿真和預(yù)測性地分析與使用金屬板的成品的制造相關(guān)聯(lián)的各種現(xiàn)象。
[0029]圖3圖示了用于檢測邊緣裂紋的方法300的示例?？梢栽谥T如上面描述的計算機100的系統(tǒng)或裝置上實現(xiàn)方法300。在方法300中，在每次操作后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以存儲到諸如存儲裝置108的數(shù)據(jù)庫中。
[0030]在操作310中，對用于產(chǎn)生成品的第一沖模執(zhí)行可成形性殼單元仿真。使用的第一沖?？梢耘c各種參數(shù)相關(guān)聯(lián)?；谂c第一沖模相關(guān)聯(lián)的操縱，操作310中的各個參數(shù)可被用來確定由第一沖模施加到成品的應(yīng)力和其它力。此時，可以確定與成品相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力的一級近似。
[0031]在操作320中，使用第一沖模形成的金屬板被劃分成各個邊緣單元?？梢允褂玫诙_模來制造每個邊緣單元。因此，每個邊緣單元可以具有與邊緣單元的變形相關(guān)聯(lián)的諸如縱傾角和剪切角的特定參數(shù)。
[0032]在操作330中，在已經(jīng)確定每個邊緣單元的參數(shù)后，對各邊緣單元執(zhí)行CAE。因為可以使用第二沖模來執(zhí)行邊緣的修整，所以CAE分析可以參考數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫對由具有特定金屬板、縱傾角和剪切角的第二沖模的使用所引入的應(yīng)力進行分類。
[0033]基于所執(zhí)行的CAE分析，可針對每個邊緣單元計算實體單元偏流動應(yīng)力(SEDFS)。該關(guān)系被定義為以下:
[0034]S_SEDFS =丨(3/2)δ’->(負(fù)值)
[0035]其中:
[0036]S_SEDFS是實體單元偏流動應(yīng)力;并且
[0037]δ’是使用第一沖模切割金屬板之后中間表面與沖模切割邊緣的交點處的偏應(yīng)力。
[0038]在操作340中，對在操作320中得到的所提取的邊緣單元進行邊緣應(yīng)力分析，以確定邊緣單元有效流動應(yīng)力(EFFFS)?；旧?，對在第一沖模之后使用的第二沖模建模以確定加到金屬板上的估計應(yīng)變。該關(guān)系被定義為以下:
[0039]δ_EFFFS = f(ε_邊緣單元)
[0040]其中:[0041 ] 5_EFFFS是邊緣單元有效流動應(yīng)力；
[0042]ε_邊緣單元是邊緣單元的真實的主(principle)長軸、短軸和薄化應(yīng)變(如根據(jù)在第一沖模之后使用第二沖模的模型所得到的)；以及
[0043]f ()是將應(yīng)變值轉(zhuǎn)變成應(yīng)力值的函數(shù)。
[0044]在操作350中，計算了邊緣單元總應(yīng)力(EETS)。該關(guān)系為定義為:
[0045]5_EETS = 5_EFFFS-5_SEDFS
[0046]其中:
[0047]5_EETS是邊緣單元有效流動應(yīng)力。
[0048]在操作310(操作360)后的方法300的平行分支中，計算與施加到成品的單軸拉伸測試相關(guān)聯(lián)的破壞的有效應(yīng)力。為了計算有效應(yīng)力，可以使用基于應(yīng)變的成形極限圖。在對圖4的詳細(xì)說明中進一步描述該過程。
[0049]在操作370中，將在操作360中計算的δ_EETS與在操作360中計算的值進行比較?？梢赃f歸地針對在操作320中提取的每個邊緣單元執(zhí)行操作370。如果S_EETS大于在操作320中計算的值，那么方法300執(zhí)行到操作380。相反地，如果S_EETS小于在操作320中計算的值，那么方法300執(zhí)行到操作390。
[0050]在操作380中，做出預(yù)測到邊緣裂紋的指示。相反地，在操作390中，做