汽車側(cè)圍沖壓成型技術(shù)仿真與應(yīng)用

1、汽車側(cè)圍沖壓成型技術(shù)仿真與應(yīng)用     0引言    沖壓工藝設(shè)計(jì)是薄板沖壓成型技術(shù)的關(guān)鍵，由于沖壓成型過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的物理過(guò)程，涉及力學(xué)中的3大非線性問(wèn)題：1）幾何非線性，沖壓中板料產(chǎn)生大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)和大變形；2）材料非線性，材料在沖壓中產(chǎn)生的彈塑性變形；3）邊界非線性，模具的型面與板料接觸產(chǎn)生非線性摩擦關(guān)系，也就是說(shuō)邊界條件是變化的。這些非線性的綜合，加上不規(guī)則的工件形狀，使得沖壓成型過(guò)程的計(jì)算非常復(fù)雜。        傳統(tǒng)的沖壓工藝設(shè)計(jì)只能以許多簡(jiǎn)化和假設(shè)

2、為基礎(chǔ)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算，然后大量地依靠經(jīng)驗(yàn)與反復(fù)試模、修模來(lái)保證零件的品質(zhì)。這樣的方法用于新產(chǎn)品，尤其是像汽車覆蓋件一類要求精度高、成形性好的大型復(fù)雜零件的工藝設(shè)計(jì)，不僅時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，還往往難以保證零件的質(zhì)量。隨著非線性理論、有限元方法和計(jì)算軟件的迅速發(fā)展，薄板沖壓成型過(guò)程的CAE分析技術(shù)日漸成熟并在沖壓模具與工藝設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。計(jì)算機(jī)模擬沖壓成型的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是利用數(shù)字模擬，技術(shù)分析板料變形的全過(guò)程從而判斷沖壓工藝方案的合理性，每次模擬就相當(dāng)于一次試模過(guò)程。因此，成熟的CAE模擬技術(shù)不僅可減少試模次數(shù)，在一定條件下還可以使工藝和模具設(shè)計(jì)一次合格，這就大大地縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，

3、降低了開(kāi)發(fā)成本，提高了產(chǎn)品品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。        實(shí)踐表明，汽車覆蓋件沖壓模具的設(shè)計(jì)制造離不開(kāi)有效的板料成形模擬軟件。世界上大的汽車集團(tuán)，其車身開(kāi)發(fā)與模具制造都要借助于一種或幾種板料成形模擬軟件來(lái)提高其成功率，確保模具制造周期。        1沖模設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵        1)沖壓方向的確定；    2)對(duì)汽車沖壓件的可沖壓成型性進(jìn)行分析，判定成型的難點(diǎn)和關(guān)鍵區(qū)域；

4、60;   3)對(duì)汽車沖壓零件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)毛坯展開(kāi)計(jì)算；    4)對(duì)沖壓工藝方案提出量化的分析判斷依據(jù)。        對(duì)模具和工藝方案進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化的多次模擬，用先于現(xiàn)場(chǎng)模具調(diào)試的模具CAE技術(shù)，對(duì)拉延模設(shè)計(jì)的可行性和可靠性進(jìn)行量化的分析和判斷，對(duì)有欠缺的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化改進(jìn)方案。        CAE模擬分析欲解決的問(wèn)題沖壓工藝的模擬與優(yōu)化，評(píng)估其成型可行性并探索可能的模面設(shè)計(jì)方案，對(duì)有欠缺的工藝設(shè)計(jì)提出優(yōu)化改進(jìn)方案。具體地講是有

5、沒(méi)有破裂和皺紋等外觀成形缺陷。        2 AutoForm 與板料成形技術(shù)        AutoForm軟件的特點(diǎn)：        1)可提供從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)直至最后模具設(shè)計(jì)的一套完整解決方案，主要模塊有Die Designer (模具設(shè)計(jì))、Increamental增量求解Trim(修邊)、Hydro液壓成型等模塊。        2)適合于復(fù)雜

6、的拉延模的方案設(shè)計(jì)、沖壓工藝        分析和成型參數(shù)的優(yōu)化。        3)能夠進(jìn)行展料分析等。        4)Autoform軟件對(duì)模擬結(jié)果有靈活和方便的表示，可以觀測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變和厚度分布、材料流動(dòng)狀況?？蓪?shí)現(xiàn)材料標(biāo)記、法向位移的標(biāo)識(shí)，可生成對(duì)破裂、起皺和回彈失效進(jìn)行判定的成形質(zhì)量圖以及成型極限圖；同時(shí)，還可以進(jìn)行動(dòng)畫(huà)顯示和截面分析等。     

7、60;  3汽車側(cè)圍的拉延模工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)模擬        根據(jù)汽車側(cè)圍的特點(diǎn)，確定如圖1的沖壓方向，然后設(shè)置壓邊面Binder、工藝補(bǔ)充面Addendum；根據(jù)板料的流動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)置壓邊筋Bead，整個(gè)設(shè)置如圖2所示。板料的材料采用ST1605；材料的參數(shù)料厚0.8mm，抗拉強(qiáng)度250MPa，屈服強(qiáng)度100-180MPa，r=2.0，n=0.22。板料的變薄量分布和邊界的位移情況，如圖3所示。板料的震動(dòng)線Shock line的變化情況如圖4、圖5、圖6、所示。        4結(jié)論        通過(guò)AutoForm數(shù)值模擬軟件對(duì)板料沖壓的模擬，可以預(yù)測(cè)工件的變形的詳細(xì)過(guò)程，并定量地