Most sheet metal components are made by deep drawing, which requires expensive tooling. Although many new flexible forming processes have been invented, they have largely not had industrial application, so it would be valuable if intelligent means to design new processes existed. This has not previously been attempted, although there has been work to classify both products and processes and to define optimal forming processes. A body of work in garment production examines the optimal flattening of garments, starting from their final form on a human body, to deduce the best cutting pattern from flat fabric. This paper develops a related approach for the first time, “un-forming” sheet metal from its finished geometry to a flat blank without prior specification of a process. An algorithm is developed that allows specification of process constraints and great freedom in implementing un-forming strategies, leading to a prediction of the strain history of the un-forming process. Reversing the direction of this history, allows prediction of the stresses in the workpiece required to form the target part, by use of an appropriate material model. The external forces (boundary conditions) required to maintain equilibrium with this stress state can then be calculated, allowing an iterative refinement of the constraints on un-forming until a physically achievable process has been designed. The approach is validated against a known process, and used to demonstrate how several previously untried forming strategies could lead to specification of new process designs. In future work, the method could be extended to allow an iterative specification of tooling to create the required boundary conditions, and hence to complete automatic process designs

چکیده

اکثر اجزای ورق فلزی توسط کشش عمیق ساخته می شوند که نیازمند ابزارسازی گران قیمت هستند. اگر چه فرایندهای شکل دهی انعطاف پذیر جدید بسیاری ابداع شده اند، اما کاربردهای صنعتی زیادی ندارند، بنابراین اگر ابزاری هوشمند برای طراحی فرایندهای جدید وجود داشته باشد بسیار ارزشمند است. این مسئله در گذشته مورد توجه قرار نمی گرفته است، اگر چه کارهایی در زمینه­ ی طبقه بندی محصولات و فرآیندها و تعریف فرآیندهای شکل دهی مطلوب وجود داشته است. یک فرد در تولید پوشاک، مسطح کردن بهینه­ ی لباس ها را با شروع از شکل نهایی آنها بر بدن یک انسان آزمایش می کند، تا بهترین الگوی برش از پارچه صاف را بدست آورد. این مقاله، برای اولین بار یک رویکرد مرتبط را  توسعه می دهد، " بی شکل کردن" ورق فلزی از هندسه پایانی آن به یک فضای خالی صاف بدون مشخصات قبلی یک فرآیند. الگوریتمی بسط داده می شود که مشخصات محدودیت های فرآیند و آزادی زیادی در اجرای استراتژی های بی شکل سازی را اجازه می دهد و منجر به پیش بینی تاریخچه کرنش فرآیند بی شکل سازی می شود. معکوس کردن جهت این تاریخچه، اجازه پیش بینی تنش های قطعه کار مورد نیاز برای شکل دهی بخش هدف را توسط استفاده از یک مدل ماده مناسب می دهد. نیروهای خارجی (شرایط مرزی) مورد نیاز برای حفظ تعادل با این وضعیت تنش،  سپس می توانند محاسبه شوند، و از یک اصلاح تکرار شونده بر محدودیت ها در فرآیند بی شکل سازی استفاده می کنند تا زمانی که یک فرآیند فیزیکی دست یافتنی طراحی شود. این رویکرد در برابر یک فرایند شناخته شده اعتبار سنجی می شود، و برای نشان دادن اینکه چگونه چند استراتژی شکل دهی امتحان نشده قبلی می توانند به خصوصیات طرح های فرآیند جدید منجر شوند، استفاده می شود. در کار آینده، روش ممکن است گسترده تر شود تا اجازه مشخصات تکرار شونده ابزار را برای ایجاد شرایط مرزی مورد نیاز بدهد، و بنابراین طرح های فرایند خودکار را تکمیل کند.

1-مقدمه

قطعات ورق فلزی در همه جا وجود دارند، اما امکان تولید آنها نسبتا محدود است. وجود فرآیندهای تولید انبوه مانند کشش عمیق، انعطاف ناپذیر و در نتیجه گران هستند به خصوص برای  تولیدات با ارزش و با مقدار کم. افزون بر این، مدت زمان لازم برای تولید و راه اندازی ابزارهای مورد نیاز بسیار زیاد است. علاوه بر این، با توجه به مکانیک این فرایندها، نیمی از تمام ورق های فلزی هرگز آن را در یک محصول که در طول تولید، برش داده شده می شود ایجاد نمی کنند ]1[...