汽車行業(yè)中的板材沖壓Autoform計(jì)算機(jī)仿真

2017-01-04  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

前言 
沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝,隨著工業(yè)水平的不斷進(jìn)步,沖壓技術(shù)和設(shè)備日益完善,已在汽車、航空、模具等行業(yè)沖壓加工占據(jù)著重要的地位。 
眾所周知,汽車大部分構(gòu)件都是薄板沖壓件,國(guó)外各大汽車廠商很早就開始采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)用于指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。沖壓數(shù)值仿真的發(fā)展主要依賴于各種板成形軟件的涌現(xiàn)和進(jìn)步,這些CAE 軟件大多可以利用CAD 生成的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和工藝過(guò)程仿真,為新產(chǎn)品的開發(fā)提供參考依據(jù)。 
DYNAFROM 軟件特點(diǎn) 
DYNAFROM 集聚了美國(guó)三大汽車公司二十余年積累的豐富板成形仿真工程經(jīng)驗(yàn),在程序中固化了大量經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的專家經(jīng)驗(yàn),對(duì)于不同成形工藝給出了最優(yōu)的仿真參數(shù)如:質(zhì)量比例參數(shù)、速度和阻尼系數(shù)等,大大降低對(duì)使用者的要求,成為模具及工藝設(shè)計(jì)人員的工具。其主要組成模塊如下: 
· 前后處理模塊(Pre /Post)。 
· 仿真工程模塊(FS) 
· 模面工程模塊(DFE) 
· 板料尺寸工程(BSE) 
· 精確求解器模塊(LS-DYNA) 
DYNAFROM 作為專業(yè)板成形軟件,致力于解決最復(fù)雜板成形工藝,廣泛應(yīng)用于世界各大汽車公司、模具廠和高校以及研究機(jī)構(gòu)。由于DYNAFORM 在現(xiàn)有板成形分析軟件原有的顯式基礎(chǔ)上增加了隱式分析功能,可以實(shí)現(xiàn)板成形從沖壓到回彈的完整工藝過(guò)程模擬,顯隱式分析做到無(wú)縫轉(zhuǎn)換,從而令板成形仿真更為便捷和高效。目前在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)安汽車、南京汽車、上海寶鋼、中國(guó)一汽、上海匯眾汽車公司、洛陽(yáng)一拖等知名企業(yè)得到成功應(yīng)用。 
DYNAFORM 應(yīng)用實(shí)例 
汽車設(shè)計(jì)的瓶頸是車身覆蓋件模具設(shè)計(jì)與制造周期,所關(guān)心的主要問(wèn)題是由拉裂、減薄、環(huán)狀滑移線、起皺與回彈引起的工件缺陷。汽車裝配質(zhì)量差的主要表現(xiàn)是車輛整體幾何形狀不精確協(xié)調(diào)。 
仿真軟件的應(yīng)用大大減少了試模的次數(shù)。奔馳公司采用前每套模具大致需試模3~4 次,采用DYNAFORM 后僅1~2 次就足以防止起皺和破裂。豐田汽車在引入DYNAFROM 后減少了模具設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中46%的試驗(yàn)工作。 
下面簡(jiǎn)單列舉兩個(gè)國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)利用DYNAFORM 進(jìn)行工藝優(yōu)化的工程案例: 
· 案例1-國(guó)內(nèi)某整車廠某車型前底板成形工藝優(yōu)化 
該零件采用原始工藝加工時(shí),在成形過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)起皺、疊料及開裂問(wèn)題,造成廢品率居高不下,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度,增加了產(chǎn)品成本。 
以下四個(gè)圖例顯示的是該零件原始工藝過(guò)程不同階段仿真變形特點(diǎn):

 

 

 

 

針對(duì)該零件在成形過(guò)程中產(chǎn)生的上述缺陷,該廠模具工程師利用DYNAFROM 從以下方面去進(jìn)行了方案改進(jìn)及模擬仿真: 

·調(diào)整拉延筋形狀和鎖模力解決局部裂紋 
·調(diào)整坯料尺寸、增加材料的支撐、減小材料拉出延遲來(lái)解決起皺和疊料 
·增加整形工序(如成形時(shí)增加角度和圓弧)徹底解決開裂問(wèn)題 

通過(guò)采用上述措施進(jìn)行模擬優(yōu)化,最終獲得了滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。如下所示。

 

國(guó)內(nèi)某整車廠輪罩成形工藝優(yōu)化工程案例 

該原始工藝成形過(guò)程存在的最大的問(wèn)題是材料減薄不均,局部減薄過(guò)大,甚至造成局部材料破裂,降低了產(chǎn)品合格率,增加了產(chǎn)品成本。 

以下三個(gè)圖例顯示了該零件原始工藝各階段零件變形特點(diǎn):

 

 

 

針對(duì)該零件在成形過(guò)程中產(chǎn)生的上述缺陷,該廠模具工程師利用DYNAFROM 通過(guò)下列措施對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)模擬: 

· 調(diào)整拉延筋形狀、壓邊力和鎖模力改善成形狀態(tài) 
· 調(diào)整坯料尺寸可以改善成形和節(jié)約材料

 

經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)模擬獲得了優(yōu)化后的產(chǎn)品,如下FLD 圖所示,產(chǎn)品各部分成形較為均勻,避免了材料的過(guò)度減薄的現(xiàn)象。

 

結(jié)論 
由上述案例可知,利用DYNAFROM 軟件可以優(yōu)化汽車覆蓋件的成形工藝,縮短模具設(shè)計(jì)和開發(fā)周期,降低開發(fā)成本并提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

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