模具CAE技术在轿车发动机罩外板模具调试中的应用

阐述了基于汽车覆盖件板成形的有限元模型分析软件AutoForm的模具CAE技术,对其特点和功能作了阐述。以风神Bluebird发动机罩外板的模具调试为例阐述了其实际应用,对拉延模的模面设计方案进行了分析,对其拉延成形过程进行了模拟分析,并依此对拉延模的调试方案进行分析和判断,优化了改进方案,和现场取得了完全一致的结果。

一、前言

当代汽车和现代模具设计制造技术都表明。汽车覆盖件模具的设计制造离不开有效的板成形模拟软件。国外大的汽车集团,其车身开发与模具制造都要借助于一种或几种板成形模拟软件来提高其成功率和确保模具制造周期。

作者从2001年5月开始探讨AutoForm在解决汽车覆盖件模具制造中的应用,经过各个阶段的重点攻关,实现了:对汽车冲压零件产品的可冲压成形性进行分析,判定成形的难点和关键区域；对汽车冲压零件产品实现毛坯展开计算；对模具和工艺方案的确认进行有选择性和针对性的模拟分析,给模具调试提供量化的分析判断数据,对可进行的模具调试方案进行判别,并对可行的调试方案提供具体技术参数；对模具和工艺方案进行反复优化的多次模拟,用先于现场模具调试的模具CAE技术,对拉延模具设计的可行性和可靠性进行量化的分析和判断,对有欠缺的设计提出优化改进方案:

二、AutoForm的功能和特点

AutoForm提供了从产品的概念设计直至最后的模具设计的一个完整的解决方案,特别适合于复杂的深拉延和拉伸成形模的设计、冲压工艺和模面设计的验证、成形参数的优化、材料与润滑剂消耗的最小化、新板料(如拼焊板、复合板)的评估和优化。

从数据输人到后处理结果的输出,AutoForm融合了一个有效开发环境所需的所有模块,从前处理到后处理的全过程与CAD数据的自动集成,网格的自适应划分,所有的技术工艺参数设置的过程易于理解且符合工程实际。

AutoForm使用了许多现代模拟技术:应用新的隐式有限元算法保证求解的迭代收敛；采用自适应网格、时阶控制、复杂工具描述的强有力接触算法、数值控制参数的自动决定和使用精确的全量拉格朗日理论等保证求解快而且准确。它同时融人了许多工程应用技术,如考虑了加工硬化和应变率效应的各向异性材料模型；等效拉延筋阻力模型。

AutoForm对模拟结果融合了许多有效的解释:可以实时地观测计算结果；可观测应力、应变和厚度分布、材料流动状况；可计算工具应力、冲压力；可实现材料标记、法向位移的标识；可生成对破裂、起皱和回弹失效进行判定的成形质量图以及成形极限图；还可进行动画显示和截面分析等。

三、模面设计

在风神Bluebird发动机罩总成模具的设计与制造工作中,为保证模具的制造质量和周期,作者对其主要零件-发动机罩内外板进行了成形模拟分析,取得了良好的应用效果。以下主要对外板作一个说明。

1、产品介绍

发动机罩外板如图1所示。料厚:0.8(GB708-88)。材料:SP780-340。坯料尺寸:0.8*1540*1770。其冲压工艺是:开卷落料,外形定位拉延成形,外形与形状定位修边冲孔、吊楔修边,外形与形状定位翻边、吊楔翻边,检验夹具。

2、拉延成形模面设计

模面设计是根据冲压工艺和模具设计知识,完成优选冲压方向、压料面形状的确定、工艺补充面的设计以及拉延筋的设计与布置等,依其掌握的经验和知识,以获得最佳的材料流动,达到拉延出合格的拉延件的目的。
(1)冲压方向的确定.在保证没有冲压负角的情形下遵循平均法向原则、最小拉延深度原则、无冲压负角原则、确定冲压方向:绕坐标轴Z旋转+15。,如图2所示。

(2)压料面的设计.首先遵循平顺光滑原则,在具体设计策略上重点考虑拉延深度、压料面截面线轮廓的处理,压料面面轮廓的处理,压料面的位置确定。

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