冲压CAE分析技术在外板设计中的应用
9. 车门外覆盖件冲压与CAE分析关键技术
车门外覆盖件冲压与CAE 分析关键技术李玉强上海赛科利汽车模具技术应用有限公司，上海 201209摘要：车门外板在外板类覆盖件具有典型的代表性，从冲压工艺、工艺造型、CAE 分析及表面质量控制等方面都能代表外板类零件成型的工艺与分析技术，本文产品功能特点展开分析，从落料排样，冲压的工艺造型、冲压方向、CAE 分析关键技术等几个重点方面进行了深入分析。
关键词：车门；外覆盖件；工艺； CAE ；0前言车门外板是车身覆盖件中最重要的零部件之一，在车身的外观质量中，承前启后，前部和翼子板相连，中部和后部与侧围搭接，尺寸要求严格，表面质量要求高，其成形技术复杂，目前国内许多模具厂家都具备了车门外板的模具制作能力，但随着客户对产品精度和表面质量的要求越来越严格，其制作的难度也在逐渐增加。
本文将结合所完成的项目，从车门的功能性，冲压工艺，CAE 分析技术，造型技术，调试等关键技术方面展开论述。
1 车门外板功能特点门外板是汽车覆盖件中极为重要的部件之一，是车身上的活动部件，是典型的具有复杂型面的大型A 级曲面冲压件，门外板的要求外表面必须光顺平滑、棱线清晰、刚性良好，同时由于它与侧围、顶盖、后地板及后车灯等零件搭接，因此压合包边后的四周外轮廓精度要求较高，公差要求为±0.5mm 。
随着汽车设计质量以及安全性能的逐步升级，门外板的材料也在发生着变化，其对刚性的要求逐步加强，目前更多的门外板开始采用烘烤硬化板，以提高产品的抗凹陷性。
2 关键技术分析2.1落料工艺对于门外板，一般采用梯形料可以节省坯料大小。
不同产品由于形状不同，则梯形的尺寸和大小也不同，具体需要根据产品形状和工艺补充的大小确定。
梯形料通常采用摆剪落料，注意摆剪落料角度一般设备不能超过30度。
对于不能采用梯形料或摆剪超过30度的坯料形状，可以采用无缝排样的方式节省材料。
图1 波浪刀节省材料的原理 图2 门外板的定位板 矩形料 步距波浪刀料为了进一步节省材料，SGM已经开始应用和推广波浪刀，已经完成的某项目的后门外板落料模就是这种方式，在排布波浪刀的落料模时需要注意几个事项。
CAE在产品设计中的应用
CAE在产品设计中的应用作者：韦亮来源：《科技与企业》2013年第18期【摘要】CAE（计算机辅助工程）是采用虚拟分析方法对结构（场）的性能进行模拟预测结构（场）的性能，优化结构（场）的设计，为产品研发提供指南，为解决实际工程问题提供依据。
本文主要针对CAE在产品设计中的应用进行研究，通过对CAE在产品设计中应用现状的分析，结合具体的产品设计实践，提出进一步优化和增强CAE在设计中应用的对策。
【关键词】CAE；产品设计；有限元分析；应用1、引言随着世界经济全球化进程的不断加快以及市场竞争的激烈程度不断提高，生产制造企业迫切需要缩短产品研发的周期和成本投入，CAE技术的大规模普及正式满足了这样的要求。
CAE（计算机辅助工程）的实质就是为工程设计提供一种用于计算和仿真的平台。
目前的CAE应用领域覆盖了电子设计、飞机、汽车等大量的工程领域，CAE技术在这些领域的大规模应用大大的缩短了产品的设计周期，加快了产品研发的速度，而且通过CAE虚拟模拟技术的应用，大大降低了产品研发的成本，也为企业提高经济效益带来了条件。
2、CAE内涵及设计通常情况下的产品设计采取的是首先进行产品的设计，然后通过CAE（计算机辅助工程）技术对设计的产品进行后期的基于软件平台的分析，在这种意义来讲，CAE技术是CAD （计算机辅助设计）技术的后续过程。
然而，随着经济社会的快速发展以及市场竞争的不断激烈，同时也是为了满足公司降低产品开发成本、缩短产品开发周期的需要，将CAE技术在产品开发中的应用进行了新的调整，更加倾向于将CAE技术置于CAD技术的前一阶段，即首先通过基于计算机的软件仿真技术对产品就行仿真，可以大幅度的缩短产品的开发周期，同时对于降低产品开发成本也有着显著效果。
CAE技术本身就是一种典型的设计方法，它的应用对于产品设计的整个流程都有着重要影响。
一般情况下，传统的经验设计思路虽然能够取得一定的效果，但是如果加入CAE技术的理性元素，就会使得产品设计的周期更短、质量更好。
CAE技术在复杂冲压模具开发中的应用
０ 引言
．
非 线 性 、边 界 条 件 非 线 性 等 多重 非 线 性 的非 常 复 杂 的 力学 过 程 。 由于 影 响成 形 过 程 的 因素 很 多 ， 因此 人 们 不 能 精 确 控 制 材 料 的流 动 。成 形 过 程 中 会 产 生 各 种 各 样 的缺 陷 ，影 响零 件 的 几 何 精 度 、 表 面 质 量 和 力学 性 能 。总 的来 说 ，覆 盖 件 成 形 的 主 要缺 陷有 起皱 、破 裂和 回弹 。 在 薄 板 冲压 成 形 过 程 中 ， 当切 向 压 应 力 达 到
模拟来改进 模具设计。以Ａｕ ｏ ｏ ｍ软件为例 ，介绍 了Ｃ Ｅ ｔｆ ｒ Ａ 技术在某轿 车前减振器架 前板 模具
开发中的应用 ，大大缩短 了模具的开发周期 ，降低 了制模成本 ， 高了模具质量。 提
关键词 ：Ｏ Ｅ；Ａｕｏ ｏ ｍ；冲压 ；模具 Ａ ｔ ｆｒ 中图分类号 ：Ｔ ３ ６ Ｇ ８ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ － １４ ２ １ ） 下） ０ １ ０ ９ ０ （ ０ ｏ １ （ －０４ － ３ ０ ３ ０
ＣＡＥ 术 ，大 大缩 短 了模 具 的开 发 周期 ，降 低 了 技 成本 。
参ｌ
匐 似
Ｃ Ｅ 术 在 复 杂 冲压 模具 开 发 中的 应 用 Ａ 技
Ａｐｐｌｃａｔｏｎ ｏｆ ＣＡ Ｅ ｅｃｈｎｏｌ ｇｙ ｎ ｃｏ ｐｌ ｘ ａｍ ｐｉ ｉ ｉ ｔ ｏ ｉ ｍ ｅ ｓｔ ｎｇ （ ｅ ｄｅｖ ｏ ｉ ｆ ｅｌ ｐｍ ｅｎｔ
丁 友生 。 ，李志 军
工作。
CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用
ＣＡＥ分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用田乃东（上海电气集团上海电机厂有限公司，上海２００２４０）摘要：目前，衡量国家加工业整体水平的主要指标是模具设计的发展，行业的进一步拓展，需要开发多功能、高效、复杂、大型、长寿、先进的设备。
在模具实际投入生产之前，它可以发现许多问题，然后技术人员可以对其进行分析，并根据ＣＡＥ分析数据结果合理调整模具设计的实际方案，从而达到缩短模具生产周期的目的。
现主要研究ＣＡＥ分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用情况。
关键词：冷冲压模具；板料成型；ＣＡＥ数值模拟0引言冲压工艺是金属（塑料）成型的基本手段，提供具有特定形状且可满足特定使用要求的零件。
其机制是：在压力机的作用下，金属（或非金属）板被推过冲模以使结构分离或变形。
通常，由于冲压过程在常温条件下进行，此类冲压也称为“冷冲压”。
冲压加工主要包括三个重要因素：冲压设备、原材料和冲压模具。
原材料通常由金属或非金属板制成；冲压模具涉及冲压操作中的约束，该工具能在冲压过程中限制板材的塑性变形过程，以根据所需部件结构特征加工板材；冲压设备通常是指压力机，其主要提供板变形所需的力。
所谓“数字设计”，即基于先进的理论和方法，使用数字技术作为工具来实现设计过程中对象的数字表达、处理、存储和控制。
随着计算机技术、虚拟仿真技术和数值理论等学科的迅速发展，数字化设计逐渐发展和成熟，其研究和开发已成为各个生产大国关注的热点。
通过计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助分析（ＣＡＥ）、计算机辅助工艺（ＣＡＰＰ）等先进技术实现数字化产品的设计和开发，能够降低生产成本，并最大限度地缩短开发周期，显著提高新产品商业开发的效率和市场适应性。
1板料冲压成型的缺陷板料冲压受到许多因素的影响和限制，需要解决的主要问题是材料是否可以根据预期的目标变形。
在实际生产中，形状设计的效果通常会受到很多因素影响，材料的起皱、回弹和破裂影响相对较大。
在冲压片材之后，将形成不同水平的材料缺陷，有些缺陷可以忽略，但如果是有特殊要求的组件，这将产生很大的影响。
冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用
题 。 就 汽 车 冲 压 零 件 而 言 ． 其 成 本 商 是 一 致 的 。 构 成 如 表 １ 。
２ 冲压成形Ｃ ＡＥ
内 容
项 目
材料成 本
工 具 成Байду номын сангаас本
冲压 零件 毛坯 成本扣除废 料成本所得
模 具、检具 的开发、制造 及维修 费用
技 术 在 汽 车 研 发 流 程 中的 应 用
日益提 升 ，国 内外汽 车行业 间的竞
争 趋 于 白 热 化 。面 对 如 此 严 峻 的 外
减 少材 料消 耗（ 包括 零 件 自身质 量 的 定 ； 压 零 件 的 可 成 形 性 ，ｂ对 工 艺 成 中 ． 消 耗） 。汽 车研 发 阶段 的成 本意 识 决 本（ 材料 成本和 工具 成本） 行评估 ： 进
１ 汽车 Ｔ艺－ ６ ｌ ｂ材料 Ａ＆ ＴＭ
２ ０ 年第２ ０９ 期
生 产 琐 毯
艺 验 证 或 快 速 试 制 模 具 提 供 模 面 数 据 和 基 本 工 艺 参 数 不 仅 可 以 缩 短 研
发 周 期 、降低 试 制 成本 而且 试 验
反 馈 可 以 对 数 值 计 算 结 果 进 行 修 正 并 提 高 分 析 人 员 业 务 能 力 和 实 践 经
如 何 在 汽 车 产 品 设 计 中 更 加 有 效 地 进 行 成 本 控 制 这 就 需 要 解 决 在 并 行 工 程 中
生 产 制 造 人 员 和 工 艺
生 工人 工资 包括 生产工人和 辅助工人 两部分工 资
产 动 力 消 耗 包括 压 机 和 辅 助 设 备 的功 率 消耗 总 和 成 其 他 费 用
． 定 着 汽 车 最 终 成 本 控 制 的 成 败 ， 在 Ｃ 为 工 艺 验 证 或 快 速 试 制 模 具 提 供 这 一 认 识 上 国 内 外 的 各 大 汽 车 厂 模 面 毛 坯 和 基 本 工 艺 参 数 。 为 工
CAE技术在模具设计过程中的并行应用
CAE技术在模具设计过程中的并行应用newmaker随着模具行业的发展, 计算机辅助工程(CAE)技术已经在塑料模具行业得到越来越广泛的应用。
它通过模拟塑料制品的成型过程,辅助模具设计工程师设计出精确、高效的模具;指导工艺师正确设定生产工艺参数。
在注塑模具行业,CAE 软件能在模具制造之前预测塑料熔体在型腔内的流变行为,因而能提高模具设计质量、降低模具成本、缩短模具制造时间,因而得到注塑模具行业的极大关注。
1 CAE 并行设计1. 1 基本思想以往在模具设计过程中,由于受到CAE工程师技术水平和CAE 软件的限制,CAE 技术主要用于分析、验证模具的结构设计,即结构设计工程师先将模具浇注系统和冷却系统设计完成,然后由CAE 工程师进行CAE 分析,通过流动、保压、变形分析验证浇注系统及冷却系统的可行性。
这样一来,一般周期较长,当设计任务较为繁重时,无法及时完成分析任务,限制了CAE 作用的发挥。
通过不断地实践和经验积累,CAE 工程师提高了自身的技术水平,加之CAE 软件的升级更新,CAE 分析的效率和质量大为提高。
为进一步提高CAE 技术的应用效率,我们在模具设计过程中引入CAE 并行分析,不仅对制品设计进行验证,而且对模具浇注系统及冷却系统进行指导性设计,优化制品及结构设计方案,提高整个设计过程的效率。
1. 2 CAE 设计过程对比传统模具设计过程是制品、结构、数模顺序的设计,见图1。
CAE 分析处于模具结构设计之后,主要是对模具结构设计结果的验证,同时验证制品设计。
当分析结果发现缺陷时,则需反馈给结构或产品部门进行改进,提出改进措施。
但由于时间的滞后,往往会造成设计工作的重复及工作量的增加,影响了模具设计进度。
随着计算机辅助设计技术的发展,以及工程数据库和参数设计的综合运用,并行工程被有效地应用到模具设计过程中,极大地提高了设计效率。
图2 为模具并行设计流程。
CAE 并行设计过程的主要思想是在制品设计中后期通过CAE 的简单分析,验证制品设计的合理性,同时根据制品性能要求优化选择制品材料,根据制品外观要求讨论制品进胶方式和可能出现的制品缺陷等。
应用CAE分析提高冲压工艺水平
序 工艺补充面的设计 。
１１ 冲压方 向的确定 ．
传 统 冲 压 方 向 的确 定 有很 大 的
计算 时间越长 ）。图３ 为参 数设置 。
图４ 为迭代结果 。
（ ３）优化排 样 ，提 高
局 限性 ，对一 些 复 杂冲 压 件冲 压 方
向 的确 定显 得 束 手 无策 （ 传统 工 艺
传统 工 艺 方 法 对压 床 的选 用局 的预处理过程 中，好 的工艺辅 助面及
７ ． ９ ，而 排样２ （ 图５ ８９ ％ 如 ｂ）为经 备 前期提供有 力的保 证 过 Ｃ 软件优 化过 的排 样 ．１ ｔ 样 １ ＡＥ ；４ ； Ｉ￣
Ｒ ｓｔ ｅ ｅ ：重 置 Ｉ ｏ ｍｐ ￣：导 入 Ｅｐ ｄ ｘ ｏ ：导 出
够 精 确 ， 使 用 Ａｕ ｆ ｍ 优 化 ｔ ｏ ｏ ｒ
（ ｔ ｚｔ ｎ Ｏｐｉ ａｉ ）模块 ，反复 求解得 ｍｉ ｏ
出最 接近 结 果 的真 值 （ 代 的次 数 迭 越 多 ，其 结 果越 接 近真 值 ，但 所 需
（ ２）使 凸 模 接 触 毛 坯 的 面 积
合适很容易 出现成形件破裂 、起皱或 大 。
其他成形缺陷。为 了避免这类情况 的
（ ３）压料 面 各 部分 进 料 阻 力要 寸 ，使 用 不 同 的约 束条 件 将得 到 不 同的毛坯尺 寸 （ ｅ ｔｐ Ｏｎ ｓｅ ）。
发 生 ，通 常需要修 改成形工序和工艺 均 匀 可 靠 。 参数或修 改模具 形状 。随着工业化的 而 运 用ＣＡＥ分析 可 以根 据 冲压
瑞 士开 发 的专 业 薄板 成形 快 速 模拟 软 件 ，可 以用 于 薄板 、拼焊 板 的 冲 压 成形 、液压 胀形 等 过程 的模拟 ， 配合 不 同 的功 能 模块 ，还 可 以进 行
CAE仿真技术在空调冲压件的模具设计和制造中的应用
导致成形时材料得不到及时补充而拉裂。因此 ， 仅仅增加压 边力虽然可 以改善起皱 和拉深不足等成形缺陷， 但不能控制材料
图 ２模具 、 压边圈 、 坯料的有限元模 型爆炸图
Ｆ ｇ２ Ｅｘ ｌ ｄ ｄ ｖｅ ｏ ｉ ｉｅ ｅｅ ｎ ｄ ｌ ｏ ｉ ｓ ｂ ｎ ｅ ｎ ｌｎ ｉ ． ｐ ｏ ｅ ｉ ｗｓ ｆ ｒ ｆ ｔ ｌ ｍｅ ｔ ｍｏ ｅ ｆ ｄ ｅ ， ｉ ｄ ｒ ａ ｄ ｂ ａ ｋ ｎ
；ｍｔｉ ｅ ｏｅ ｏｄ ｇｅｉ ｂ ｋｈｌ ｒ ｏｅｅ ｉｓｅ ｕｉ ｗｔｄｃ ｅｈ ｌａ ｛ ａｒ ａｔ ｒｓ ｎｉ ｇ ｎ ｌ －ｏ ｅＨ ｗｖ ， ｉｖｒｃ ｃｌｎ ｏ ｉ ｅｏ － ｅａｔ ｈ ｃ ｒｐ ｎ ｒ ｏ ｏ ａ ｌ ｆ ｎ ｄ． ｒｔ ｙ ｒ ａｏ ｈ ｏ ｅｄ ｔ ｃ ｝ ｉ ，ｅ ｕ ｂｒ ｄｈ ｐｏｌｏｔ ｒ —ｅ ｓ ｈ ｈ ｅ ｒｉ ｓ ｈ ｈｒａｓ ｔｙｏ ｉ ａｔｓ｛ ｔｎｔ ｍ ｅ ａ ｅ ｒ ｅ ｈ ｄ ｗ ｂａ ， ｉ ｔｍｎ ｅ ｅｓ ｉａ ｏ ｆｒ ｎ ｑ ｌ ｅ ｏ ｈｎ ｔ ｆ ｅ ａ ｎ ｉ ｆ ｄ ｗ ｃ ｄ ｅ ｅ ｗ ｔ ｔ ｃ ｒ ｍ ｇ ｕ ｉ ｆ ｉ ；ｃ ｂ ａ ｉ ｅ ｔ ａ ｄ ｎ ｕ ｅｃ ｍ ｌｉ ｃｎｌｙｂ ｋ ｏ ｉ ｆｒ ｄ ｒ －ｅ ｓ ａ ｉ 帆 ｅ ｃ ｅ ｄ ｒ ｏＢｓ ｍ ｒａｓ ｕ ｏ ｔ ｈｏ ｇ，ａ ｌｎｏ ｃ ａ ａ ｂａ ｈ ｖ ｏｎ ． ｅ ｏ ｎ ｉ ｉ ａ ｎｅ ｏ ｌ ｈ ｄ ｇ ｅ ｄ ｗ ｄ Ｃ ｌ ｔ ｎ ｎ ｎ
（广 东美 的集 团 商用空调事 业部 ， 山 ５ ８０ ） ３ 佛 ２ ３０
Ｍｏ ｄ ｄ ｓｇ ｎ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｐｉ ｔ ｆ ｃ ｏ ＣＡＥ ｓ ｍｕａ ｉｎ ｔ ｃ ｎｑｕ ｎ ｓ ａ ｉ ｌｔ ｅ ｈ ｉ ｅ ｉ ｔ ｍｐｎ ｒ ｃ ｓ ｏ ｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ Ｏ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｈ ｅ ｔ Ｉ ａｒ ｆａ ｒ Ｏｎ ｊＯ ｅｒ ｅ ｔｍｅ ａ ｔ — ｊ ｓ ｐ ｓ
汽车产品设计制造中CAE技术的运用
汽车产品设计制造中CAE技术的运用1. 引言1.1 汽车产品设计制造中CAE技术的重要性在汽车产品设计制造过程中，CAE技术扮演着至关重要的角色。
CAE技术是计算机辅助工程的缩写，通过数值模拟方法和计算分析技术，可以对汽车产品进行多方面的设计、优化和验证，从而提高产品设计质量、缩短产品开发周期，降低产品研发成本。
CAE技术在汽车产品设计阶段的应用能够帮助工程师们进行结构强度、刚度、耐久性等方面的分析，预测产品在不同工况下的应力和变形情况，有效避免设计缺陷和隐患，提高产品的安全性和可靠性。
CAE技术在汽车产品制造阶段的应用可以帮助工程师优化且精准控制生产过程，减少废品率，提高生产效率并降低生产成本。
通过仿真模拟，可以提前发现潜在的生产问题，并及时调整生产方案。
CAE技术在汽车产品设计制造中的应用不仅提高了产品的设计质量和生产效率，还推动了汽车行业的技术创新和发展。
随着CAE技术的不断发展与进步，相信将为汽车行业带来更多的突破和发展机遇。
2. 正文2.1 CAE技术在汽车产品设计阶段的应用在汽车产品设计阶段，CAE技术的应用是非常关键的。
CAE技术可以帮助设计师快速准确地进行各种仿真分析，包括结构强度、热分析、流体动力学等，从而在设计阶段就能及时发现和解决问题，避免在后期制造和测试阶段造成成本和时间的浪费。
CAE技术可以通过虚拟原型的建立和测试，帮助设计师进行设计优化，提高产品设计的效率和质量。
通过CAE技术的应用，设计师可以在电脑上模拟各种复杂条件下的情况，快速评估各种设计方案的可行性和优劣，在实际制造之前就能够找出最佳的设计方案，从而提高产品的性能和可靠性。
CAE技术还可以帮助设计师进行多学科的优化设计，同时考虑结构、热功能、声学等多个方面的影响，从而实现产品的综合性能优化。
通过CAE技术的应用，设计师可以更加全面地了解产品的性能特点，并且在设计阶段就能够做出更加科学和合理的决策，从而提升产品的竞争力和市场表现。
冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
第(3)部分工作介绍：
R&D CENTER
培训
冲压加工工艺基础知识的讲解及冲压零件相关标准的解释工作。
培训
本人在科室内主要负责冲压成形及金属塑性成形CAE分析方面的工作。
一汽技术中心
目前的工作内容：
R&D CENTER
培训
(1)冲压零件结构工艺性评估。这是产品设计人员需求最大的部分。 (2)冲压零件材料成本及制造成本的估算。
(3)冲压加工工艺基础知识的讲解及冲压零件相关标准的解释工作。
(4)冲压零件的试制及试制中的技术支持。
培训
冲压零件的结构无论多么复杂，都可以分解为若干个局部典型结构 如伸长类翻边、拉深变形区、胀形变形区、弯曲变形区等，而冲压零件 的成形极限一般是由其中的一个或多个局部典型结构来决定的。 对于这些局部典型结构，可以建立相应的参数化结构模型，通过不 同参变量及材料级别的组合并进行CAE计算可获得相应的成形极限、材 料厚度及强度变化的计算结果数据，该数据可以作为零件结构设计时的 参考数据以便对零件结构工艺性进行评估。 利用CAE方法获得基础数据的优势在于可以避免模型试验所必须的 高额费用，可以得到比生产实例范围更广、 更全面的基础数据。
一汽技术中心
R&D CENTER
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收稿日期226
作者简介吕淑艳(6),女,讲师。
文章编号:100124934(2010)022*******
冲压CAE 分析技术在外板设计中的应用
吕淑艳1,孙朝晖2,王永飞2
(1.包头职业技术学院 材料工程系,内蒙古 包头 014030;2.包头北奔重型汽车有限公司,内蒙古 包头 014032)
摘 要:介绍了冲压CA E 分析技术,并以外板说明冲压CA E 分析技术在零件设计中
的应用。
对冲压成形过程进行模拟分析,尽早发现成形缺陷,从而缩短了模具制造周期,提高了模具质量。
关键词:冲压;CA E ;设计;优化;应用中图分类号:TP391.7 文献标识码:B
Abstract :The s t ampi ng CA E a nalys is t echnology was i nt roduced ,a nd i ts appli cat i on i n pa rts
desi gni ng was ill ust rat ed by t a ki ng t he outsi de pla te as a n exa mpl e.Through si m ulat i ng t he st a mpi ng p rocess ,t he f or mi ng def ects coul d be ea rly det ect ed s o as t o s hort e n t he ma nuf ac 2t uri ng cycl e and i mp rove t he qualit y of t he di e.
K eyw or ds :p unchi ng ;CA E ;desi gn;opti mi zat ion ;applic ati on
0 引言
CA E 是采用计算机辅助求解复杂工程和产
品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的1种近似数值分析方法。
目前在世界上主流的冲压CA E 软件[123]主要有:ES I 公司的PA M 2S TAM P 、E TA 公司的D YNA FO RM 和AU TO FORM 公司的A U TO FORM 。
这3款软件各有特色,本文采用的是操作性及易用性较好的PA M 2S TA MP 软件。
1 零件工艺分析
外板是汽车覆盖件中的重要零件(见图1),
与其他零件多处有搭接关系,因此对零件法兰部分的精度要求较高,不允许存在翻边起皱现
象,
否则影响零件间搭接。
图1 外板三维零件图
经过工艺分析,外板左右完全对称,所以模具采用一模二件的拉深方式。
零件的工艺流程为:拉深―修边、冲孔―修边、剖切、冲孔、整
形―翻边、整形。
外板拉深工艺图见图2。
图 外板拉深工艺图
84Die and Mo uld Technology No.22010
:2009070:197-2
2 各参数设定及有限元模型
2.1 材料
板料为DC06普通材料,屈服函数[4]为:
σ2x +σ2y -2r r +1σx σy +22r +1r +1
σ2
xy =σ
-2(1)
式中:σ-
———沿轧制方向的等效应力
x ———板材的轧制方向
y ———垂直于板材的轧制方向
r
———板材的厚向异性系数n ———应变强化指数
板料厚度为1.5mm ,材料参数为n =0.22,
r =2.0,σs =140M Pa ,σb =250MPa 。
2.2 其他参数
毛坯与模具间摩擦因数取0.12;压边速度v 1=2000mm/s ;成形速度v 2=5000mm/s ;单元类型:BT 单元;厚向积分点个数:5;初始网格最小尺寸:12mm ;模具间隙:1.05t (t 为板料厚度)。
2.3 有限元模型
由于该零件一模二件,为了节省计算时间,只对1/2有限元网格进行分析。
有限元模型如图3所示,模具采用倒装式结构,模型中凸模、
凹模、压边圈选为刚性材料。
分析中网格进行自适应划分,为减少计算时间,拉深筋简化为等效模型。
板料采用等向指数强化模型,应力应变关系数学表达式[4]为:
σy =K (εy p +εp )n
(2)
式中:n ———硬化指数
K ———材料常数,K >
图3 外板模具及毛坯的有限元模型
3 分析
3.1 初始分析
通过CA E 分析,调整材料、板料形状、拉深
筋力等工艺参数后得到如下分析结果。
经分析零件上各处都不会破裂。
但由图4
可以看出,外板在翻边成形过程中A 、B 、C 三处
均存在翻边起皱缺陷。
A 、B 两处翻边处于零件的转角或过渡位置,翻边模与翻边面无法同时接触,造成翻边起皱。
可将起皱位置的翻边高度局部降低,由20mm 改为10mm ,从而避免翻边起皱,如图5(a )和(b )所示。
C 处起皱位置处于零件直边部分,但是此处零件翻边高度太高(平均翻边高度32mm )。
针对C 处翻边起皱问
题,对C 处翻边位置的拉深工艺进行了补充优化,将图5(c )中线框所示位置的拉深深度增加,降低翻边高度。
3.2 优化分析
保持所有工艺参数不变,按上述更改方案
修改零件数学模型后重新进行了CA E 分析(见图6和7)。
由图6可以看出,D 、E 两处的变薄量分别为22%和25%,均小于DC06材料的破裂判断标准(变薄量不大于25%)。
说明此零件不破裂。
由图7可以看出,A 、B 、C 三处翻边起皱已
解决。
图 初始分析外板局部翻边过程示意图
9
4模具技术2010.No.2CAE 4
4
结论
图7 优化分析外板局部翻边过程示意图
通过对外板的CA E 分析,修改了原产品
局部结构,不但不会引起设计及制造成本的增加,反而缩短了模具制造周期,提高了模具质量。
上述模拟结果经实际生产验证,零件质量非常好,说明该零件的材料、结构等均满足要求。
参考文献:
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[2]钟志华,李光耀.薄板冲压成型过程的计算机仿
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05Die and Mo uld Technology No.22010。