車身覆蓋件拉延模面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

車身覆蓋件拉延模面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于沖機(jī)模擬驅(qū)動(dòng)程序的拉伸模設(shè)計(jì)是當(dāng)前國(guó)際汽車模件行業(yè)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)核心之一。由于拉張產(chǎn)品形成過(guò)程的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)人員很難預(yù)測(cè)其是否成功。因此，他們希望在模面設(shè)計(jì)步驟上進(jìn)行定量分析，解決模型加工前的問(wèn)題。覆蓋件拉延模面設(shè)計(jì)主要是指工藝補(bǔ)充面和壓料面的三維設(shè)計(jì).這類設(shè)計(jì)從原理上涉及復(fù)雜的計(jì)算數(shù)學(xué)和力學(xué)問(wèn)題以及沖壓成形的工藝?yán)碚?零件準(zhǔn)備階段沖壓方向和水壓方向拉延模面的作用是控制坯料在凸、凹模之間的流動(dòng),使毛坯產(chǎn)生塑性變形,完成成形過(guò)程.首先在零件準(zhǔn)備階段確定沖壓中心和沖壓方向;然后分析需要翻邊和整形的特征區(qū)域,從而添加Form設(shè)計(jì)階段對(duì)翻邊、整形的特征進(jìn)行翻邊、整形刀的編輯,最后才能進(jìn)行拉延模面的設(shè)計(jì).模面設(shè)計(jì)流程如圖1所示2拉延模面設(shè)計(jì)圖2為某車身覆蓋件產(chǎn)品左、右件,形狀特征較復(fù)雜,采用拉延成形時(shí),沿制件長(zhǎng)度方向兩端的板料流動(dòng)和不均勻變形會(huì)造成較大的制件減薄程度差異采用成形極限圖約束,兩端特征變形區(qū)域1、2處板料的厚度為評(píng)價(jià)指標(biāo),分析拉延模面主要因素對(duì)成形質(zhì)量的影響,應(yīng)用模面優(yōu)化方法對(duì)模面進(jìn)行優(yōu)化,并在有限元分析軟件中進(jìn)行拉延過(guò)程模擬驗(yàn)證.覆蓋件的材料為寶鋼深沖冷軋鋼板DC04,厚度為1.20mm.該制件為左、右對(duì)稱件且拉延深度較小,可以采用左、右件合并、一模雙件的形式進(jìn)行拉延模面設(shè)計(jì).依據(jù)AutoForm模面設(shè)計(jì)流程,應(yīng)用CAE軟件全程驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)模面設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、零件準(zhǔn)備、壓料面設(shè)計(jì)、工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì)等幾個(gè)關(guān)鍵過(guò)程,可獲取優(yōu)化前的拉延模面.3拉伸模擬分析3.1材料片的展開(kāi)和排列在AutoForm中進(jìn)行最小料片展開(kāi)有三種方法求解最小料片輪廓可以為拉延工序提供試算料片輪廓3.2建議拉延模擬類型為單動(dòng)拉延、增量法模擬類型、料片厚度為1.2mm以及凹模參考側(cè).完成模擬類型設(shè)置后進(jìn)行模具運(yùn)動(dòng)過(guò)程設(shè)置,先關(guān)聯(lián)一步法展開(kāi)的排樣輪廓作為料片,料片形狀為矩形,尺寸為363.11mm×986.00mm;再由材料庫(kù)導(dǎo)入零件材料DC04.通過(guò)AutoForm軟件建立的拉延工序的有限元模型如圖5所示.單動(dòng)拉延工具的運(yùn)動(dòng)過(guò)程包含重力、閉合、拉延3個(gè)工步,初始狀態(tài)下凹模、壓邊圈與凸模之間持續(xù)經(jīng)過(guò)500個(gè)單位時(shí)間,壓邊力3Mpa,模面優(yōu)化前的數(shù)值模擬結(jié)果與厚度分析圖如圖6所示.圖中模擬結(jié)果顯示零件區(qū)域大部分均成形不足、局部起皺.零件區(qū)域的厚度最大為1.436mm、最小為0.617mm.依據(jù)材料的減薄量應(yīng)控制在4%~20%之間或控制材料的最小厚度在0.4t以上(其中t為板料厚度)4拉延制件成形的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)為了研究拉延模面優(yōu)化對(duì)制件成形質(zhì)量的改善效果,應(yīng)用凸筋高度線、補(bǔ)充面角度、截面線方向以及工藝補(bǔ)充面細(xì)節(jié)優(yōu)化方法對(duì)模面進(jìn)行優(yōu)化,以此考察拉延制件成形質(zhì)量的優(yōu)化效果.4.1拉延模面優(yōu)化凸筋高度線的優(yōu)化:將優(yōu)化前的自定義截面線更改為補(bǔ)充面最大凸筋模板,優(yōu)化凸模分模線寬度及截面線形狀,優(yōu)化后生成的工藝補(bǔ)充截面線如圖7所示.補(bǔ)充面角度優(yōu)化:通過(guò)更改優(yōu)化補(bǔ)充面角度可以減小該處開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn).把凸模圓角從10°改為15°,拔模角從7°改為12°,凹模圓角從6°改為8°,新生成工藝補(bǔ)充面,圓角優(yōu)化前后截面線對(duì)比如圖8所示.截面線方向優(yōu)化:如果零件邊界有相關(guān)特征需要在工藝補(bǔ)充面上有相對(duì)合理的延伸時(shí),可以優(yōu)化截面線的方向,但截面線不能交叉,否則工藝補(bǔ)充面會(huì)發(fā)生重疊,分模線也會(huì)出現(xiàn)重疊,此時(shí)進(jìn)行分模線光順不起任何作用.工藝補(bǔ)充面細(xì)節(jié)光順優(yōu)化:通過(guò)優(yōu)化分模線、筋高度等方法也無(wú)法進(jìn)一步改善時(shí),可以通過(guò)細(xì)節(jié)光順功能進(jìn)行優(yōu)化.應(yīng)用該功能添加一個(gè)細(xì)節(jié)特征,通過(guò)在工藝補(bǔ)充面上輸入需要優(yōu)化區(qū)域的邊界線,對(duì)該部分工藝補(bǔ)充面進(jìn)行光順優(yōu)化.左端四次優(yōu)化前后的拉延模面如圖9所示.4.2優(yōu)化前后拉延件成形性對(duì)比優(yōu)化后,再次進(jìn)行拉延模擬計(jì)算,其數(shù)值模擬結(jié)果與厚度分析如圖10所示.優(yōu)化后的拉延制件無(wú)成形性問(wèn)題,拉延件的最大厚度為1.291mm、最小厚度為0.931mm,且最大厚度點(diǎn)在零件區(qū)域外,對(duì)比優(yōu)化前拉延件成形質(zhì)量有明顯改善.5拉延模面優(yōu)化(1)對(duì)初步設(shè)計(jì)的拉延模面進(jìn)行拉延模擬與分析,顯示零件區(qū)域大部分成形不足、局部起皺.零件區(qū)域的厚度最大為1.436mm、最小為0.617mm.(2)對(duì)模面凸筋高度線、補(bǔ)充面角度、截面線方向以及工藝補(bǔ)充面細(xì)節(jié)逐步進(jìn)行優(yōu)化,獲得的拉延模面無(wú)成形性問(wèn)題,優(yōu)化后