汽车横梁全工序冲压成形仿真分析

第9期2015年9月机械设计与制造MACHINERYDESIGNMANUFACTURE251汽车横梁全工序冲压成形仿真分析李英，焦洪宇，杨兰玉常熟理工学院机械工程学院，江苏常熟215500摘要单工序冲压数值模拟可以预测冲压成形过程中某工序的工艺设计缺陷，但其不能分析整个冲压工艺流程中出现的问题。以某汽车横梁为研究对象，考虑该零件的材料及结构特点，确定横梁的冲压工艺方案为落料冲孔、拉延、切边、翻边整形等四道工序。采用钣金件优化分析软件AUTOFORM45对汽车横梁进行了全工序冲压成形仿真分析，并对冲压成形后的回弹进行了详细的分析。研究结果表明，汽车横梁全工序冲压数值模拟可以极大地缩短冲压模具研发和试模周期，真正意义上实现汽车横梁的虚拟试模。关键词汽车横梁；冲压成形全工序；仿真分析；AUTOFORM中图分类号TH16；TG386文献标识码A文章编号10013997201509025103SIMULATEDANALYSISOFCOMPLETESTAMPINGPROCESSFORAUTOMOBILECROSSMEMBERLIYING，JIAOHONGYU，YANGLANYUCOLLEGEOFMECHANICALENGINEERING，CHANGSHUINSTITUTEOFTECHNOLOGY，JIANGSUCHANGSHU215500，CHINAABSTRACTSINGLEPROCESSRMINGNUMERICALSIMULATIONCANFORECASTDEFECTSWHICHAPPEARSINTHEFORMINGPROCESSITDOESNOTANALYZETECHNOLOGYPROBLEMSWHICHARISESINTHEWHOLESTAMPINGPROCESSTAKINGMATERIALANDSTRUCTURALFEATURESINTOCONSIDERATION，PROCESSSCHEMEOFCROSSMEMBERISCONFORMEDWHICHARECOMPOSEDOFBLANKINGPUNCH，DRAWING，CUTTING，FLANGINGANDRESTRIKINGCOMPLETESTAMPINGPROCESSSIMULATIONSFORAUTOMOBILECROSSMMBERALEPROCEEDEDBYAUTOFORM45ANDSPRINGBACKISANALYZEDTHERESULTSPROVETHATSIMULATEDANALYSISOFCOMPLETESTAMPINGPROCESSFORAUTOMOBILECROSSMEMBERCANSHORTENTHECYCOFDEVELOPMENTANDDIETRYOUTVIRTUALDIETRYOUTFORAUTOMOBILECROSSMEMBERCANCONL,ETRUEINARESENSEKEYWORDSAUTOMOBILECROSSMEMBER；STAMPINGFORMING；COMPLETESTAMPINGPROCESS；SIMULATEDANALYSIS；AUTOFORM1引言汽车横梁是汽车车架的重要组成部分，其制造精度是影响车架装配精度的主要因素。汽车横梁的冲压成形工艺较复杂，需要多道冲压工序才能完成。近年来，有限元模拟技术在薄板冲压成形的研究中得到了广泛的应用，主要有文献【1利用AUTOFORM软件模拟了某汽车覆盖件的拉延成形，并通过改变拉延筋的几何尺寸，改善了拉延成形工艺，缩短了模具的开发周期。文献目以增量算法仿真结果为数据源，提出一种针对汽车覆盖件成形中出现皱曲缺陷的仿真分析方法。以某车前翼子板为例，应用该方法分析仿真成形中出现的皱曲缺陷以及受破裂缺陷影响的调节干涉问题，其分析结果验证了该方法的有效性和可行性。文献_引利用AUTOFORM软件对后盖板外板的成形工艺进行分析，发现翻边过程中产生的多余材料是引起翻边回弹的主要原因。在不影响整车功能的前提下，通过减小翻边高度，增加翻边豁口等措施对零件进行优化，减小了翻边回弹值。薄板冲压成形的研究主要集中在单工序模拟。单工序模拟虽能预测某工序工艺设计的缺陷，但不能分析整个冲压工艺流程中出现的问题。全工序仿真考虑了前道工序对后续工序的影响，能够模拟汽车冲压件成形的整个过程。目前，关于多工序或全工序67冲压模拟研究资料较少。以汽车横梁为研究对象，采用AUTOFORM软件对汽车横梁的冲压成形过程进行全工序数值模拟并有效地预测了回弹。2汽车横梁工艺分析某汽车横梁的模型，如图1所示。零件尺寸约为966X95X58MM，材料为宝钢B240ZK，料厚为12MM。材料屈服强度O5246MPA，抗拉强度OB318MPA。综合分析，汽车横梁的工艺方案分为四道工序落料冲孑LOP10、拉延OP20、切边OP30、翻边整形OP40。来稿日