DYNAFORM數(shù)值模擬技術(shù)在汽車覆蓋件成形中的應(yīng)用_圖文

1、上半月出版：§鑄鍛焊技術(shù)數(shù)值模擬技術(shù)在汽車覆蓋件成形中的應(yīng)用陳小芳，扶名福，袁志軍（南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江西南昌）摘要：簡(jiǎn)要介紹了利用板料成形軟件進(jìn)行汽車覆蓋件沖壓成形的有限元仿真的一般步驟，并以某汽車覆蓋件的拉深為例對(duì)其成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行成形性分析，找出模具設(shè)計(jì)中的缺陷。從而對(duì)拉深工藝進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)模具設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件；數(shù)值模擬；中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文童編號(hào)：（）聊矗礙脅哪昭，心刎皿以礦，）：，：；汽車覆蓋件較之一般的沖壓件。又具有材料目前世界各大汽車公司對(duì)板料沖壓成形模擬薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大、表面質(zhì)量要求高、曲面的投入都相當(dāng)重視。歐美、

2、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在主要汽車多為空間曲面、配合協(xié)調(diào)性高等特點(diǎn)。如果采用覆蓋件開發(fā)過程中全部都要經(jīng)過仿真分析。常用板料傳統(tǒng)的“試錯(cuò)法”【】設(shè)計(jì)模具，則反復(fù)的試模、修模成形模擬軟件有：，）、過程將拖延新產(chǎn)品的開發(fā)，造成研發(fā)成本過高，從一、匣而在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)的地位。近年來隨著計(jì)、，、但等田。算機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展以及有限元方法的成熟，板料其中憫軟件是美國(guó)公司與成形數(shù)值模擬已經(jīng)成為汽車工業(yè)的一個(gè)強(qiáng)有力的公司合作推出的針對(duì)板料成形數(shù)值模擬的工具。該技術(shù)使設(shè)計(jì)人員可以在成形尚未實(shí)現(xiàn)的專業(yè)化軟件。該軟件應(yīng)用范圍廣，能模擬拉延、多生產(chǎn)準(zhǔn)備階段預(yù)見到成形中可能出現(xiàn)的問題，如步?jīng)_壓、壓邊、彎曲、回彈、液壓成形。還能進(jìn)

3、行模起皺、破裂等，確定成形所需的工藝過程和技術(shù)參具設(shè)計(jì)等。在后處理中能查看沖壓件的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)，驗(yàn)證并優(yōu)化模具設(shè)計(jì)。每一次的仿真就相當(dāng)分布，厚度分布，成型極限圖和具有真實(shí)感的成形于一次試模過程。因此成熟的仿真技術(shù)不僅可以過程動(dòng)畫等減少試模次數(shù)在一定條件下還可以使模具和工本文基于間蹦軟件中的模面工程藝設(shè)計(jì)一次合格，避免修模，從而大大縮短新產(chǎn)品（）模塊，以某汽車后車門外板覆蓋件為例，介的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和市紹了如何實(shí)現(xiàn)汽車覆蓋件的型面參數(shù)化設(shè)計(jì)。模場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具型面設(shè)計(jì)好后通過有限元數(shù)值模擬技術(shù)，對(duì)成形過程進(jìn)行了仿真模擬分析并根據(jù)分析仿真結(jié)收藕日期：果預(yù)測(cè)后車門外板覆蓋件在成形

4、中可能出現(xiàn)的作者簡(jiǎn)介：陳小芳（）男。江西峽江人碩士；缺陷，以提出改進(jìn)方案，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，從而用于電話：；：娜指導(dǎo)模具的設(shè)計(jì)。熱加工工藝年第卷第期金屬鑄鍛焊技術(shù)！帥年月少要有到個(gè)網(wǎng)格單元過渡。劃分好網(wǎng)格后還要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行檢查，主要檢查模面是否完整，是否有重疊、漏洞，網(wǎng)格的法向是否一致，并修復(fù)有缺陷的單元。圖所示為后車；板件劃分網(wǎng)格后的有限元模型。成形模擬一般步驟基于的咸形模具快速設(shè)計(jì)過程大體可分為：首先在通用的軟件（如、隊(duì)）中進(jìn)行產(chǎn)品造型，建立成形件的幾何模型然后通過格式將幾何模型導(dǎo)入軟件中之后進(jìn)行模面設(shè)計(jì)及有限元數(shù)值模擬。最后將優(yōu)化后的設(shè)計(jì)結(jié)果輸入到系統(tǒng)進(jìn)行模具的數(shù)控加工。圖所示為基于蝴的成形模

5、具快速設(shè)計(jì)框圖。在通用軟件中建立覆蓋件模型。；二二：二：二二：二二：二二：】二二二：二二：二二：二二二二：二；一。；廣劃分網(wǎng)格修改圓角補(bǔ)洞、縫隙等沖壓方向確定成形有缺圖后車門外板件劃分網(wǎng)格后的有限元模型壓料面和工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì)； 零件內(nèi)孔和外孔的填充布置拉深筋和工藝切口陷汽車覆蓋件一般是先整體沖壓成形然后再進(jìn)行沖孔、翻邊等工序因此需要將后車門外板件確定成形工藝參數(shù)中的內(nèi)孔和外孔全部填充上。在模塊中選擇。以封閉曲線方式（）有限元分析形無缺陷二二二：二二：填補(bǔ)內(nèi)部孔洞，以開放曲線方式（）填補(bǔ)外部孔洞。圖為內(nèi)、外孔填充后的后車門外板件有限元模型圖。竺竺些鍪堡型呈竺！墮竺三窖竺；圖基于的成形模具設(shè)計(jì)過程

6、后車門外板件數(shù)值模擬成形過程后車門外板件是汽車覆蓋件中的外覆蓋件整體尺寸較大，零件不對(duì)稱，高低起伏較大，幾何形狀復(fù)雜，而且對(duì)外觀質(zhì)量要求比較高。成形時(shí)必簍要有苧鷥的璺伸力。芝能使材料警入竺蘭變形，減少回彈，保證成形精度，而且材料要有很好的流動(dòng)才能避免局部發(fā)生破裂。零件曲面模型的導(dǎo)入和網(wǎng)格劃分將在中建好的零件曲面模型以的格式輸入到中，并將其所在零件層命名為，然后用網(wǎng)格劃分工具（）對(duì)導(dǎo)人曲面進(jìn)行網(wǎng)格劃分。一般來說，網(wǎng)格尺寸越小，模擬需要的時(shí)間也就越長(zhǎng)；網(wǎng)格尺寸越大，模擬結(jié)果越不準(zhǔn)確，所以網(wǎng)格大小要適當(dāng)。網(wǎng)格還要盡可能的符合零件的幾何形狀。在模具圓角處至圖內(nèi)、外孔填充后的后車門外板件確定沖壓方向沖壓

7、方向是拉深工序中應(yīng)首先確定的參數(shù)，調(diào)整沖壓方向時(shí)，要考慮零件便于成形及放置。利用中的自動(dòng)調(diào)整（）及手動(dòng)調(diào)整（）功能進(jìn)行調(diào)整，以保證沒有凸模接觸不到的“死區(qū)”及盡可能減小拉延深度差為原則確定沖壓方向。創(chuàng)建壓料面與工藝補(bǔ)充面，上半月出版金屬鑄鍛焊技術(shù)壓料面是指位于凹模圓角半徑以外的那一部把圖中的工藝補(bǔ)充面（零件層）分坯料，是工藝補(bǔ)充的一個(gè)重要組成部分，對(duì)覆蓋添加到零件層后就可以進(jìn)行成形快速設(shè)置。件的拉深成形起著重要作用。為了便于成形，壓料選擇菜單（快速設(shè)置）中的（拉面的形狀不能有異常凸起或凹坑，要求平滑、光順，延模）進(jìn)行快速設(shè)置。本文采用正裝雙動(dòng)拉延形狀盡量簡(jiǎn)單化。壓料面設(shè)計(jì)得是否合理，直接影（）

8、成形方式，自上而下分別是凸模、響到壓料面毛坯向凹模內(nèi)流動(dòng)的方向與速度，毛坯壓邊圈、毛坯、凹模，如圖所示。各模擬參數(shù)分別變形的分布與大小、破裂起皺等問題的產(chǎn)生。為：接觸方式工藝補(bǔ)充面是指零件邊緣延伸到壓料面的過。板料單元公式渡面，工藝補(bǔ)充面的設(shè)計(jì)要使拉伸面盡可能圓滑，元），摩擦系數(shù)，凸模移動(dòng)速度，壓有利于材料的流動(dòng)。邊力，并且在壓邊圈上布置一圈等效拉延在本例中內(nèi)壓料面類型為平面壓料面（筋，拉延筋阻力大小為，如圖所示。該）外壓料面類型為雙曲面壓料面零件毛坯材料為冷沖壓鋼板料厚為（）；內(nèi)工藝補(bǔ)充面截面線類型為，其材料力學(xué)參數(shù)見表。完成這些設(shè)置后就外工藝補(bǔ)充面截面線類型為可以提交任務(wù)進(jìn)行計(jì)算。并且采用

9、自適應(yīng)網(wǎng)格。壓料面與工藝補(bǔ)充面創(chuàng)建完后再進(jìn)行壓（、的網(wǎng)格劃分方法料面的裁剪。圖為創(chuàng)建完壓料面與工藝補(bǔ)充面后的凹模有限元模型。罔后車門外板件仿真模型襲材料力學(xué)參數(shù)舊密度揚(yáng)氏模量柏松強(qiáng)度系數(shù)強(qiáng)化屈服函數(shù)各向異性參數(shù)體。比，口指數(shù)指數(shù)網(wǎng)創(chuàng)建完壓料面與工藝補(bǔ)充面后的凹模有限元模型彤鐘毛坯尺寸估計(jì)及生成毛坯網(wǎng)格本例中所用板料毛坯是用剛中數(shù)值模擬結(jié)果分析及方案改進(jìn)的（毛坯尺寸估計(jì)）模塊計(jì)算完成后。在的后處理程序通過計(jì)算得到毛坯的輪廓形狀。在計(jì)算之前先要中打開拉深模擬所得到的結(jié)果文件對(duì)零件和工藝補(bǔ)充面（屏幕中只，就可以對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。圖顯示這兩個(gè)零件層進(jìn)行為拉深模擬完成后板料的成形極限圖。嚴(yán)格的網(wǎng)

10、格檢查否則難由圖可以看出。圖中出現(xiàn)了破裂區(qū)、起皺趨以算出毛坯的輪廓。毛坯勢(shì)區(qū)、起皺區(qū)，最主要的是圖中出現(xiàn)了面積比較大輪廓計(jì)算出來以后還要對(duì)輪廓進(jìn)行偏置放大這里把輪廓曲線向外偏置，然后對(duì)偏置后的曲線進(jìn)行網(wǎng)格劃分得到墨；勰毛坯網(wǎng)格最后得到的毛坯網(wǎng)格如圖。圖成形極限圖快速設(shè)置及任務(wù)提交熱加工工藝年第卷第期 金屬鑄鍛焊技術(shù)：刪的變形不充足區(qū)域，而且是在后車門零件上。變形不充足會(huì)使覆蓋件的一些部位剛性差。受振后產(chǎn)生空洞聲。用這樣的覆蓋件裝車。則會(huì)在汽車行駛中產(chǎn)生振動(dòng)造成覆蓋件的早期損壞。為了解決這些問題，需要對(duì)成形工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。一般解決汽車履蓋件拉延成形中出現(xiàn)破裂、起皺、變形不充足等缺陷的方法有【叼

11、：選取加年月合理的壓邊力：通過改變拉延筋阻力的大小與分布控制壓料面上各部位材料向凹模內(nèi)流動(dòng)的速度、進(jìn)料方式和進(jìn)料量，調(diào)節(jié)拉深件各變形區(qū)的拉力及其分布，使各變形區(qū)按需要的變形方式、變圖工藝優(yōu)化后的厚度分布圖（）（）度為，表明此處實(shí)際變薄了。變薄率為：在厚度圖中標(biāo)出的最大厚度出約為，增厚了，增厚了約。一般認(rèn)為在成形部分增厚不超過。減薄不超過【】，都是可以接受的。通過分析知道，本例增厚率超過了要求，但由于本文的最大增厚分布在零件的邊緣處，在后面的修邊工序中要切掉。因此并不影響該零件的成形質(zhì)量?？梢哉J(rèn)為所沖出的零件是合格的。形程度變形；合理增大出現(xiàn)破裂傾向區(qū)域的模具特征過渡圓角半徑。本文采用改變拉延筋

12、阻力的大小與分布方法通過反復(fù)的模擬與比較把原來的一條拉延筋改為段拉延筋。其分布情況與拉延筋阻力大小見圖和表。最終得到了較為滿意的設(shè)計(jì)方案，相應(yīng)的成形極限圖見圖。從圖中可看出內(nèi)工藝補(bǔ)充面上發(fā)生了細(xì)小的破裂在實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)中可合理增大內(nèi)工藝補(bǔ)充面的導(dǎo)角即可消除補(bǔ)充面處的開裂：零件周圍起皺但多發(fā)生在零件邊界以外在后面的修邊工序中要切掉所以并不影響覆結(jié)束語（）本文通過用軟件對(duì)某汽車后車門外板的沖壓成形進(jìn)行數(shù)值模擬研究，直觀地了解了沖壓成形的過程和結(jié)果。（）經(jīng)過反復(fù)模擬和對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分圖拉延筋分布情況絕大部分都得到了充分的拉深。表善譬竺景苧；要蘭竺析，找出了合理的沖壓成形工藝參數(shù)和拉延筋分布情況及拉延筋阻力大小。達(dá)到了優(yōu)化成形結(jié)果的目的從而為實(shí)際覆蓋件的沖壓確定合適的沖壓工藝品拉延筋阻力大小參數(shù)，為沖壓工藝的規(guī)劃和模具的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，從而縮短生產(chǎn)制造周期，降低成本，提高車身質(zhì)量。拉延筋序號(hào)拉延筋阻力（蚴）參考文獻(xiàn)：【】焦學(xué)健，柴山，孔祥貴輕型載貨汽車駕駛室頂部覆蓋件成形過程的計(jì)算機(jī)仿真陰拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車（）：【