基于Autoform的汽车左前侧围后上加强板冲压模拟研究

模具工业2015年第4L卷第8期2L基于AUTOFORM的汽车左前侧围后上加强板冲压模拟研究董瑞丽，张志强，程万军，田科举，王柯吉林大学材料科学与工程学院，吉林长春130022摘要利用AUTOFORM软件对汽车左前侧围后上加强板的冲压成形过程进行了模拟，确定了板料成形过程中的各个工艺参数，获得了质量合格的零件。通过对零件冲压成形进行模拟，表明冲压成形数值模拟高效、实用，将会得到更多的推广和应用。关键词AUTORM；冲压成形；数值模拟；拉深筋中图分类号TG241；TP39172文献标识码B文章编号100L一2168201508002104AUTOFORMBASEDSIMULATIONRESEARCHONSTAMPINGPROCESSOFREARTOPREINFORCEMENTPLATEONTHEAUTOMOBILESLEFTANTERIORSIDEDONGRULLI，ZHANGZHIQIAZLG，CHENGWANUN，TIANKE_JU，WANGKECOLLEGEOFMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING，JILINUNIVERSITY，CHANGCHUN，JILIN130022，CHINAABSTRACTTHESTAMPINGPROCESSOFREARTOPREINFORCEMENTPLATEONTHEAUTOMOBILESLEFTANTERIORSIDEWASSIMULATEDBYUSINGAUTOFORMTHEVARIOUSPROCESSPARAMETERSOFSHEETMETALFORMINGPROCESSWEREDETERMINED，ANDQUALIFIEDPRODUCTSWEREOBTAINEDKEYWORDSAUTOFORM；STAMPING；NUMERICALSIMULATION；DRAWBEAD1引言汽的快捷、高效方便了人们的日常生活，人FJ对汽车的需求和审美也住发生变化，促使汽车行业快速发展，新型不断山现。在汽的各个部件中，汽乍覆盖什更新换代快，市场周期短，但其设计、生产、制造周期较K，从开始造型到生产出所需零什是一个复杂的过，冈此缩短汽车覆盖仆的生产周期成为汽企业面临的新挑战。计算机技术的不断发展以及有限元分析法与计算机技术的不断结合，使冲压数值模拟技术发展成汽覆羔什设计、生产的强人J具，人人缩短了新产品的开发周期，提高了企业经济效益。AUTOFORM是川丁模拟板料成形的CAE程软件，以某汽乍左前侧同后上加强极为研究背景，进行汽下覆盖F，卜冲乐模拟分析，模拟结果可州丁指导现场生产。收稿日期20150519。作者简介蕈瑞丽1989一，女汉族，河南丌封人，硕十研究4丰要研究金属板料冲爪成彤模拟。2零件成形工艺分析图L所示零什有3处冲孔，其中有一处带有阶梯且局部有凸起，形状复杂，难丁成形。经分析，初步确定生产I序为落料；拉深修边、冲孔。选厚度为121TIM的14钢板进行冲压成形。图1零件3仿真建模及前处理31模面的导入将在CATIA三维建模软什中创建的模型导入AUTOFORM中，该模型必须是片体结构。模型导入完成后，AUTOFORM会根据零什形状自动对模进行网格22模具工业2015年第4L卷第8期划分，模导入后首先要检查是否有模面丢火，若有模面丢火则需要先对模型进行修补使其完整。32拉深方向的确定拉深方向的确定需要考虑模具拔模斜度、闭合高度及负角等问题，选取拉深方向为MINBACKDRAFT最小的拔模负角，由图2所示零什冲压方向可见，模型整体均为浅色，表明零件面处1安全状态。图2零什冲压方向33工艺补充AUTOFORM中的凹模由模型、R艺补充和压料面组成。乐料面能够给坯料一定的预压力，将板料压在压边罔上，调整压料面使拉深深度尽量均匀。生成乐料面后进行艺补充，对局部拉深深度较人且不易流动补充的域进行局部圆角扩人并增加I艺补充量，防止此域拉裂。调整后的压边圈和拉深深度如图3所示，拉深1具体初始位如图4所7。图3调整的爪边阁和拉深深度4毛坯形状的确定为便落料排样，选用方板坯料。分析零件结饺图4拉深具体卡J始位构可知，零件的第2个台阶处易拉裂，不易成形，因此增设I艺切口，确定毛坯形状如5所示。图5毛坯形状修边线冲孔线5确定工艺参数采正交试验法选取艺参数。选取的闪素为压边力、拉深筋、摩擦冈数和凸、凹模间隙。选取成形F最人、最小厚度为试验指标。试验冈素与水平如表1所示，止交试验方案及结果如表2所示，止交试验极筹分析如表3所示。表1试验因素与水平压边力扎深筋摩擦数【、L】模隙因素水平AKNBMM。CDMML700576O1LO8290096O13L231100L344OL5132由极筹分析结果可知，依据最人厚度得剑的较优|I艺方案为C，依据最小厚度得到的较优艺方案为C。D，A，2组方案模拟结果分别如6、7所示。由丁2组数据都只是考虑了最人厚度一模具工业2015年第4L卷第8期23表2正交试验方案及结果因素零仆最火零最小试骀水AKNBMNL。CDMM厚度MM厚度RAM1ABG700576OLLO8125840909023602G及70096OL3L212I884307805533A8G7001344015L_321L95472O77124444B，GN9005760131L32L21692708259735G90096015108119607307805736A8G900】3440L】212L527907759L】78G及1LO0576O15121L96753080492L8AGLLOO960L132120554207808059ABGN110O1344013LO8119L8250789853表3正交试验极差分析因素指标尺伉AKNBNMMC19MMR367272436720893679233646307恳3628279362045836275953630875最尺359412360257635882983617941人L22424L122403122641L215436厚L2094261206819L2091981L210292度IL980412008591196099L20598极筹02620L0023L7L00303I10009456R2454L57253325424590762472786总2382457234L93L23963792361385最尼2375579233700823567382，378022小818O520844418O8196920824262厚794L52078064407987930787L28度万79186077900307855790792674极筹026I9200654I50034LL30O3L588或最小厚度，为得剑质量合格的零件，结合2组模拟计算结果进行进一步优化。麓图6C，BD优化方案的拉深成形厚度和成形极限6零件成形优化分析当摩擦因数和拉深筋较人时，6所示、J区图7BCDA优化方案的拉深成形厚度和成形极限域易发生破裂，、C区域的成形相对较好，设想采州相对较小的摩擦冈数，使板料整体的流动阻力减小，以使容易发生破裂的B、D区域得剑充分的材料补充；采较大的压边力，使零件C区域得到很好的成形，同时调试凸、凹模间隙，采用变拉深筋使D区域的直鼙部分和拉深深度较人的B域对应的拉深筋强度小些，其他域的拉深筋强度人些，从而使D区域的直壁和区域不发生破裂，而、C域能很好的成形。零件最终拉深成形结果和成形极限如8所示，经分析，零什最小厚度为0868726MM，人084MM，最人厚度为12096MM，小丁1212MM，零什的最_人、最小厚度在成形极限厚度的合理范同内，符合零件成形要求。此外，零件D又域的直肇厚度较均匀，没有过度减薄，虽然零什有微小的接近破裂区和存在压应力，还有少鼙的拉深不足域，但零件人部分处于安全状态，说明零什成形质量合格。L薹L帅F1州9嘴0棚口N图8零什最终拉深成形结利成形极限完成零什的冲压成形优化后，采刚单动拉深T艺，极料尺寸为463RAM550MM，拉深过程中的各LR艺参数为摩擦因数01，压边力1100KN，凸、凹模间隙12MM，拉深筋采用环形变拉深筋。拉深筋形状及强度系数如图9所示，其中，尸，剑P之间拉深模具工业2015年第4L卷第8期筋强度系数为035，P4到P，之间的拉深筋强度系数由02过渡到035，尸3到之间的拉深筋强度系数由015逐渐过渡到02，P到P之间的拉深筋强度系数由015过渡剑035拉深筋强度系数类似于摩擦冈数，拉深筋强度系数越大，拉深筋对板料流动阻力越人。图9拉深筋形状及强度系数选择压力机时，首先需要确定零件成形力的大小，通过模拟得到成形力为2108KN，选择安全因数为16，压边力人小为1100KN，则压力机要能提供的压力为2108X16110044728KN，因此选择吨位为5000KN的压力机。采用上述分析的71艺参数进行零件冲压成形，得到了质合格的零件，零件实物如图10所示。图L0零件实物7结束语采用AUTOFORM模拟软件对某汽车左前侧围后上加强板成形过程进行数值模拟，以最大、最小厚度为考察指标，利用正交试验对成形过程中的各个参数进行设置，并在正交试验结果的基础上进行了优化，得到最佳成形_艺参数，节省了人力、物力和财力，提高了企业经济效益。参考文献1李松，张少辉，谷晓玉基于AUTOFORM的高强板大粱成形工艺分析及优化【J模具工业，2013，39944462郝洪艳基于AUTOFORM的汽车覆盖件拉深成形数值模拟研究FJ模具工业，2009，3514L一45I31张兰，喻航，易波，等如何提高板料成形数值模拟精度FJ模具1二业，2011，3632427一一一。一”一”一”一一。一一一”专利名称粉末冶金侧孔成形模具；J专利申请号CN201410747313_3公开号CN104384513A申请日20141209J公开日20L503041申请人常熟市华德粉末冶金有限公司J本发明公开了一种粉末冶金侧孔成形模具，包括上冲、中模、芯棒及下冲，上冲设置在上模板的底面，中模设置在中模板上，中模极可上下活动地嵌在中模框板内，中模框板的下方设置有底板，底板的上方设置下冲板