DYNAFORM数值模拟技术在汽车覆盖件成形中的应用_图文

1、上半月出版：§铸锻焊技术数值模拟技术在汽车覆盖件成形中的应用陈小芳，扶名福，袁志军（南昌大学机电工程学院，江西南昌）摘要：简要介绍了利用板料成形软件进行汽车覆盖件冲压成形的有限元仿真的一般步骤，并以某汽车覆盖件的拉深为例对其成形过程进行了数值模拟，根据模拟结果进行成形性分析，找出模具设计中的缺陷。从而对拉深工艺进行优化，改进模具设计方案。关键词：汽车覆盖件；数值模拟；中图分类号：文献标识码：文童编号：（）聊矗碍胁哪昭，心刎皿以矿，）：，：；汽车覆盖件较之一般的冲压件。又具有材料目前世界各大汽车公司对板料冲压成形模拟薄、形状复杂、结构尺寸大、表面质量要求高、曲面的投入都相当重视。欧美、

2、日本等发达国家在主要汽车多为空间曲面、配合协调性高等特点。如果采用覆盖件开发过程中全部都要经过仿真分析。常用板料传统的“试错法”【】设计模具，则反复的试模、修模成形模拟软件有：，）、过程将拖延新产品的开发，造成研发成本过高，从一、匣而在市场竞争中处于被动的地位。近年来随着计、，、但等田。算机的应用和发展以及有限元方法的成熟，板料其中悯软件是美国公司与成形数值模拟已经成为汽车工业的一个强有力的公司合作推出的针对板料成形数值模拟的工具。该技术使设计人员可以在成形尚未实现的专业化软件。该软件应用范围广，能模拟拉延、多生产准备阶段预见到成形中可能出现的问题，如步冲压、压边、弯曲、回弹、液压成形。还能进

3、行模起皱、破裂等，确定成形所需的工艺过程和技术参具设计等。在后处理中能查看冲压件的应力、应变数，验证并优化模具设计。每一次的仿真就相当分布，厚度分布，成型极限图和具有真实感的成形于一次试模过程。因此成熟的仿真技术不仅可以过程动画等减少试模次数在一定条件下还可以使模具和工本文基于间蹦软件中的模面工程艺设计一次合格，避免修模，从而大大缩短新产品（）模块，以某汽车后车门外板覆盖件为例，介的开发周期，降低开发成本，提高产品的品质和市绍了如何实现汽车覆盖件的型面参数化设计。模场竞争力。具型面设计好后通过有限元数值模拟技术，对成形过程进行了仿真模拟分析并根据分析仿真结收藕日期：果预测后车门外板覆盖件在成形

4、中可能出现的作者简介：陈小芳（）男。江西峡江人硕士；缺陷，以提出改进方案，优化模具设计，从而用于电话：；：娜指导模具的设计。热加工工艺年第卷第期金属铸锻焊技术！帅年月少要有到个网格单元过渡。划分好网格后还要对网格进行检查，主要检查模面是否完整，是否有重叠、漏洞，网格的法向是否一致，并修复有缺陷的单元。图所示为后车；板件划分网格后的有限元模型。成形模拟一般步骤基于的咸形模具快速设计过程大体可分为：首先在通用的软件（如、队）中进行产品造型，建立成形件的几何模型然后通过格式将几何模型导入软件中之后进行模面设计及有限元数值模拟。最后将优化后的设计结果输入到系统进行模具的数控加工。图所示为基于蝴的成形模

5、具快速设计框图。在通用软件中建立覆盖件模型。；二二：二：二二：二二：二二：】二二二：二二：二二：二二二二：二；一。；广划分网格修改圆角补洞、缝隙等冲压方向确定成形有缺图后车门外板件划分网格后的有限元模型压料面和工艺补充面设计； 零件内孔和外孔的填充布置拉深筋和工艺切口陷汽车覆盖件一般是先整体冲压成形然后再进行冲孔、翻边等工序因此需要将后车门外板件确定成形工艺参数中的内孔和外孔全部填充上。在模块中选择。以封闭曲线方式（）有限元分析形无缺陷二二二：二二：填补内部孔洞，以开放曲线方式（）填补外部孔洞。图为内、外孔填充后的后车门外板件有限元模型图。竺竺些鍪堡型呈竺！堕竺三窖竺；图基于的成形模具设计过程

6、后车门外板件数值模拟成形过程后车门外板件是汽车覆盖件中的外覆盖件整体尺寸较大，零件不对称，高低起伏较大，几何形状复杂，而且对外观质量要求比较高。成形时必篓要有苎鸶的璺伸力。芝能使材料警入竺兰变形，减少回弹，保证成形精度，而且材料要有很好的流动才能避免局部发生破裂。零件曲面模型的导入和网格划分将在中建好的零件曲面模型以的格式输入到中，并将其所在零件层命名为，然后用网格划分工具（）对导人曲面进行网格划分。一般来说，网格尺寸越小，模拟需要的时间也就越长；网格尺寸越大，模拟结果越不准确，所以网格大小要适当。网格还要尽可能的符合零件的几何形状。在模具圆角处至图内、外孔填充后的后车门外板件确定冲压方向冲压

7、方向是拉深工序中应首先确定的参数，调整冲压方向时，要考虑零件便于成形及放置。利用中的自动调整（）及手动调整（）功能进行调整，以保证没有凸模接触不到的“死区”及尽可能减小拉延深度差为原则确定冲压方向。创建压料面与工艺补充面，上半月出版金属铸锻焊技术压料面是指位于凹模圆角半径以外的那一部把图中的工艺补充面（零件层）分坯料，是工艺补充的一个重要组成部分，对覆盖添加到零件层后就可以进行成形快速设置。件的拉深成形起着重要作用。为了便于成形，压料选择菜单（快速设置）中的（拉面的形状不能有异常凸起或凹坑，要求平滑、光顺，延模）进行快速设置。本文采用正装双动拉延形状尽量简单化。压料面设计得是否合理，直接影（）

8、成形方式，自上而下分别是凸模、响到压料面毛坯向凹模内流动的方向与速度，毛坯压边圈、毛坯、凹模，如图所示。各模拟参数分别变形的分布与大小、破裂起皱等问题的产生。为：接触方式工艺补充面是指零件边缘延伸到压料面的过。板料单元公式渡面，工艺补充面的设计要使拉伸面尽可能圆滑，元），摩擦系数，凸模移动速度，压有利于材料的流动。边力，并且在压边圈上布置一圈等效拉延在本例中内压料面类型为平面压料面（筋，拉延筋阻力大小为，如图所示。该）外压料面类型为双曲面压料面零件毛坯材料为冷冲压钢板料厚为（）；内工艺补充面截面线类型为，其材料力学参数见表。完成这些设置后就外工艺补充面截面线类型为可以提交任务进行计算。并且采用

9、自适应网格。压料面与工艺补充面创建完后再进行压（、的网格划分方法料面的裁剪。图为创建完压料面与工艺补充面后的凹模有限元模型。罔后车门外板件仿真模型袭材料力学参数旧密度扬氏模量柏松强度系数强化屈服函数各向异性参数体。比，口指数指数网创建完压料面与工艺补充面后的凹模有限元模型彤钟毛坯尺寸估计及生成毛坯网格本例中所用板料毛坯是用刚中数值模拟结果分析及方案改进的（毛坯尺寸估计）模块计算完成后。在的后处理程序通过计算得到毛坯的轮廓形状。在计算之前先要中打开拉深模拟所得到的结果文件对零件和工艺补充面（屏幕中只，就可以对模拟结果进行分析与评价。图显示这两个零件层进行为拉深模拟完成后板料的成形极限图。严格的网

10、格检查否则难由图可以看出。图中出现了破裂区、起皱趋以算出毛坯的轮廓。毛坯势区、起皱区，最主要的是图中出现了面积比较大轮廓计算出来以后还要对轮廓进行偏置放大这里把轮廓曲线向外偏置，然后对偏置后的曲线进行网格划分得到墨；勰毛坯网格最后得到的毛坯网格如图。图成形极限图快速设置及任务提交热加工工艺年第卷第期 金属铸锻焊技术：删的变形不充足区域，而且是在后车门零件上。变形不充足会使覆盖件的一些部位刚性差。受振后产生空洞声。用这样的覆盖件装车。则会在汽车行驶中产生振动造成覆盖件的早期损坏。为了解决这些问题，需要对成形工艺参数进行优化。一般解决汽车履盖件拉延成形中出现破裂、起皱、变形不充足等缺陷的方法有【叼

11、：选取加年月合理的压边力：通过改变拉延筋阻力的大小与分布控制压料面上各部位材料向凹模内流动的速度、进料方式和进料量，调节拉深件各变形区的拉力及其分布，使各变形区按需要的变形方式、变图工艺优化后的厚度分布图（）（）度为，表明此处实际变薄了。变薄率为：在厚度图中标出的最大厚度出约为，增厚了，增厚了约。一般认为在成形部分增厚不超过。减薄不超过【】，都是可以接受的。通过分析知道，本例增厚率超过了要求，但由于本文的最大增厚分布在零件的边缘处，在后面的修边工序中要切掉。因此并不影响该零件的成形质量。可以认为所冲出的零件是合格的。形程度变形；合理增大出现破裂倾向区域的模具特征过渡圆角半径。本文采用改变拉延筋

12、阻力的大小与分布方法通过反复的模拟与比较把原来的一条拉延筋改为段拉延筋。其分布情况与拉延筋阻力大小见图和表。最终得到了较为满意的设计方案，相应的成形极限图见图。从图中可看出内工艺补充面上发生了细小的破裂在实际生产设计中可合理增大内工艺补充面的导角即可消除补充面处的开裂：零件周围起皱但多发生在零件边界以外在后面的修边工序中要切掉所以并不影响覆结束语（）本文通过用软件对某汽车后车门外板的冲压成形进行数值模拟研究，直观地了解了冲压成形的过程和结果。（）经过反复模拟和对数值模拟结果进行分图拉延筋分布情况绝大部分都得到了充分的拉深。表善譬竺景苎；要兰竺析，找出了合理的冲压成形工艺参数和拉延筋分布情况及拉延筋阻力大小。达到了优化成形结果的目的从而为实际覆盖件的冲压确定合适的冲压工艺品拉延筋阻力大小参数，为冲压工艺的规划和模具的设计提供指导，从而缩短生产制造周期，降低成本，提高车身质量。拉延筋序号拉延筋阻力（蚴）参考文献：【】焦学健，柴山，孔祥贵轻型载货汽车驾驶室顶部覆盖件成形过程的计算机仿真阴拖拉机与农用运输车（）：【