汽車覆蓋件沖壓成形的數(shù)值模擬

1、 汽車覆蓋件沖壓成形的數(shù)值模擬 一、引言對于制造業(yè)來說 , 21 世紀(jì)競爭的核心將是新產(chǎn)品的競爭。圍繞新產(chǎn)品的競爭 , 一場以信息技術(shù)為特征的新的制造業(yè)革命正在全球波瀾壯闊地展開。如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、短周期的新產(chǎn)品開發(fā) , 是贏得這場競爭的關(guān)鍵。汽車覆蓋件與一般薄板拉伸件相比 , 具有材料相對厚度小、結(jié)構(gòu)尺寸大、形狀復(fù)雜、尺寸精度和表面質(zhì)量要求較高的特點(diǎn)。其零件大多是由復(fù)雜的空間自由曲面組成 , 成形時(shí) , 坯料上各部分的變形復(fù)雜、差別較大 , 各處應(yīng)力也很不均勻 , 使零件的沖壓工藝性較差 , 拉伸過程中容易產(chǎn)生起皺或破裂現(xiàn)象。車身覆蓋件的成形過程涉及幾何非線性、材料非線性和復(fù)雜的接觸與

2、摩擦等問題 , 在傳統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)過程中 , 無論是覆蓋件模具的設(shè)計(jì)、制造 , 還是坯料形狀和尺寸的確定 , 沖壓工序、工藝參數(shù)的規(guī)劃 , 都要設(shè)計(jì)制造原型 , 經(jīng)過多次試生產(chǎn)和多次調(diào)試修正才能確定 , 這是一個(gè)試錯(cuò)逼近的過程 , 造成人力、物力和財(cái)力的大量消耗 , 生產(chǎn)成本高 , 周期長 , 質(zhì)量不易控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展 , 計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAE) 已廣泛應(yīng)用于板料成形過程分析 , 不僅可用于后期的工藝分析及模具設(shè)計(jì) , 也可用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段 , 以確保零件具有較好的沖壓成形工藝性。預(yù)先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)過程模擬 , 可在計(jì)算機(jī)屏幕上觀察毛坯的成形過程 , 預(yù)示汽車覆蓋件零件

3、沖壓成形的可行性 , 然后通過少量試模驗(yàn)證 , 就可得出較可靠的可行性結(jié)論?，F(xiàn)使用法國 ESI 公司開發(fā)的 PAM-STAMP2G商業(yè)化專業(yè)板料沖壓成形軟件對汽車后蓋內(nèi)覆蓋件進(jìn)行沖壓模擬分析。二、數(shù)值模擬1 、PAM-STAMP2G軟件簡介PAM-STAMP 2G軟件的新的系統(tǒng)框架可以在各模塊之間進(jìn)行無縫數(shù)據(jù)交換 , 還提供了可以客戶化的應(yīng)用程式編程界面。PAM-DIEMAKER 通過參數(shù)迭代的方法獲得實(shí)際的仿真模型 , 能在幾分鐘內(nèi)生成模面和工藝補(bǔ)充面 , 并快速分析判斷零件有無過切 ( 負(fù)角 ) , 并計(jì)算出最佳的沖壓方案 , 然后可非常簡單地對模面和工藝補(bǔ)充面的幾何形狀進(jìn)行修改 , 并參

4、數(shù)化地完成所有前期模具設(shè)計(jì)的控制。PAM-QUIKSTAMP提供的是一個(gè)快速成形分析, 在精度、計(jì)算時(shí)間、計(jì)算結(jié)果三者之間折衷出最優(yōu)的方案 , 能讓模具設(shè)計(jì)師快速檢查和評估其模具設(shè)計(jì) , 包括模面和工藝補(bǔ)充部分以及其他模具設(shè)計(jì)的合理性。PAM-AUTOSTAMP可為用戶提供在實(shí)際工業(yè)條件下 , 如考慮重力影響、壓料過程、多步成形、各種拉伸、切邊、翻邊和回彈等復(fù)雜情況下的可視化沖壓成形模擬。2 、汽車覆蓋件沖壓成形數(shù)值模擬流程汽車覆蓋件沖壓成形數(shù)值模擬流程見圖 1。3 、汽車覆蓋件拉伸工藝及選擇參數(shù)應(yīng)注意的問題(1) 選用合理、 >'target='_blank'

5、class='infotextkey'>經(jīng)濟(jì)的覆蓋件材料。汽車覆蓋件的拉伸實(shí)際就是以金屬的塑性性能為基礎(chǔ)的沖壓加工,因此一般選用屈服點(diǎn) s 和屈服強(qiáng)度 s/ b 較低 , 伸長率 、厚向異性指數(shù) n 較高的薄板材料。(2) 覆蓋件的拉伸深度。在符合產(chǎn)品尺寸的條件下盡可能平緩均勻 , 讓各處的變形程度趨于一致。(3) 拉伸方向。覆蓋件拉伸方向的確定 , 不但決定能否拉伸出滿意的拉伸件 , 而且影響到工藝補(bǔ)充部分的多少和壓料面的形狀 , 合理的拉伸方向應(yīng)從以下幾方面考慮 :a) 保證凸模能夠進(jìn)入凹模 , 當(dāng)覆蓋件有局部凹形或反拉伸要求時(shí) , 覆蓋件本身的凹形和反拉伸要求就決定

6、了拉伸的方向。a) 凸模與毛坯在開始拉伸時(shí) , 應(yīng)保證良好的接觸狀態(tài)。拉伸開始時(shí) , 凸模與毛坯保持較大的接觸面積 , 并位于凸模中心部分 , 這樣毛坯才不易發(fā)生局部應(yīng)力集中而使零件產(chǎn)生破裂 , 而且材料能均勻地拉入凹模 , 不會因毛坯發(fā)生挪動而影響拉伸質(zhì)量。圖 1 汽車覆蓋件沖壓成形數(shù)值模擬流程毛坯能完整地貼緊凸模 , 拉伸后可獲得完整的凸模形狀。(4) 正確確定壓料面的形狀。壓料面是覆蓋件工藝補(bǔ)充面的一個(gè)組成部分 , 即位于凹模圓角半徑以外的那一部分毛坯。拉伸前 , 壓料圈將要拉伸的毛坯壓緊在凹模壓料面上 , 不形成皺紋或折痕 , 在拉伸過程中 , 壓料面逐步進(jìn)人凹模內(nèi) , 同時(shí)盡可能降低拉伸深度 , 保證進(jìn)入凹模的材料不皺、不裂 , 獲得合格的拉伸件。因此確定壓料面要做到如下幾點(diǎn) :a) 壓料面盡可能為平面、圓柱面、圓錐面或曲率很小的雙曲面等可展面 , 當(dāng)毛坯被壓緊時(shí) , 不應(yīng)該產(chǎn)生皺紋或扭曲現(xiàn)象 , 以便材料向凹模內(nèi)順利流動。b) 壓料面與拉伸凸模的形狀應(yīng)保持一定的幾何關(guān)系 , 保證在拉伸過程中毛坯始終處于拉脹狀態(tài) , 拉入凹模內(nèi)的材料不會多料 , 也就不會產(chǎn)生皺紋。(5) 合理增加工藝補(bǔ)充面。工藝補(bǔ)充面的作用在于改善覆蓋件拉伸時(shí)的工藝