基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试关键技术研究的任务书.docx

基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试关键技术研究的任务书
任务书
1.研究背景
压力机是一种重要的设备，其在冷、热加工过程中，对金属材料进行成形或改性，广泛应用于汽车、航空航天、电子、机械等行业。然而，由于受到各种因素的影响，如物料属性、机械构造、工艺参数等，压力机在使用过程中存在着许多问题，例如成形不完整、轻微误差、发生故障等。因此，对压力机进行虚拟调试，探究压力机的设计、调试和运行的合理与否，无疑是解决这些问题的有效手段。数字孪生技术与力能控制技术的组合，可以更好的实现虚拟调试，提高压力机运行效率和生产质量。
2.研究内容
本研究重点关注基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试关键技术研究，包括以下内容：
2.1压力机物理模型建立
利用数字孪生技术，将压力机实体化为虚拟实体，建立其完整的物理模型。通过建模，对压力机进行精细的划分和参数设置，包括材料属性、加工过程参数等，建立较为全面的模型库。
2.2压力机力能控制建模
利用力能控制技术，对压力机能量进行精确控制。解析压力机在加工过程中的功率、热、力等能量变化，结合数字孪生模型，运用建模方法，进行力能控制的建模，以更准确地预测加工结果，优化工艺参数。
2.3压力机虚拟调试测试
在建立好的完整物理模型和力能控制模型基础上，通过压力机模拟，进行虚拟调试测试，验证力能控制模型的实用性、可靠性和有效性。通过虚拟调试测试，得到压力机在加工过程中的整体运行图像，为现实运行环境提供指导和优化方案。
3.研究目标
基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试关键技术研究的目标是：
从数字孪生技术出发，探索压力机虚拟调试的实现方法和优化途径，提高压力机的运行质量和生产效率。
通过建立精细的物理模型和力能控制模型，通过虚拟调试测试，在改进压力机工艺流程的同时，优化制造材料的选择和生产工艺参数的设置，实现高效、高质量、高精度的压力机加工。
通过数字孪生技术的应用，建立压力机数字化模型化库，为压力机管理、制造、维护、升级等领域提供指导和决策依据，为推动数字化、智能化制造提供理论基础。
4.研究方法和思路
数字孪生技术为研究基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试关键技术提供了新的思路和方法。在实现数字孪生基础辅助的压力机虚拟调试的基础上，需要结合压力机的力学特性和力能控制技术，实现虚拟模型的压力机动态模拟。具体实现方法如下：
4.1建模方法
建立数字孪生压力机模型，将压力机实体化为虚拟实体，采用CAD软件技术，提取出压力机的完整三维模型，在模型中标注相应的材料机理特性等重要参数指标。然后将数据导入仿真软件并进行优化设计，使得数字模型更真实、更准确、更完整。
4.2力能控制建模
根据压力机的力学特性，将压力机的控制单元建立为虚拟控制单元。在压力机虚拟模型中将压力机的几何形状和控制单元相结合，并在模型中预设相应的控制算法，实现对压力机力学特性的完整控制。
4.3虚拟调试测试
在建立好的压力机数字孪生模型和力能控制模型的基础上，通过压力机模拟测试，实现虚拟调试，测试压力机在加工过程中的工作状态、力学特性的变化和加工成形结果。并通过虚拟测试结果精细控制硬件执行结果，达到实际效果的优化。
5.预期成果
基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试关键技术研究，预期将取得以下成果：
5.1建立数字化模型化库
利用数字孪生技术，建立完整的压力机的数字化模型化库，提高数字化制造的精度和效率。为实现压力机的数字化、智能化制造打下基础，为压力机的后续管理、维护和升级提供数据基础。
5.2优化工艺参数
通过利用数字孪生技术，不断优化压力机工艺流程，调整工艺参数，实现高效、高质量和高精度的压力机加工，提升压力机的生产质量和运行效率。
5.3推动数字化、智能化制造
本研究的成果，将为加速推进制造业的数字化、智能化发展做出贡献，为提高我国制造水平和产品附加值提供关键技术和支撑基础，推动实现“制造强国”的目标。
6.研究进度安排
2021年10月至2022年3月：研究方案设计，压力机建模方法和力能控制技术的理论研究和分析，力能控制技术与数字孪生技术的组合分析研究。
2022年3月至2022年10月：根据设计方案，开展数字孪生压力机建模，力能控制建模方法的研究和实验，完成压力机的数字模型化工作。
2022年10月至2023年4月：制定虚拟调试测试方案，通过压力机模拟测试，对数字孪生压力机模型进行虚拟调试，通过实验数据分析，提炼整个研究的核心问题，进行总结，撰写成果报告。
7.参考文献
[1]方自红,光子,支永宏,杨志军.虚拟调试技术在多级冲压模上的应用[J].锻压技术,2021(13):110-116.
[2]杨博文.基于模拟软件的压力机实时监测和调试系统设计[D].福州大学,2017.
[3]基于数字孪生技术的智能制造研究进展。机械制造与自动