一、网格筋壳片拉伸成型模拟的关键

基本的板料成形有圆筒件拉伸、凸缘圆筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、弯曲成型、翻边成型和胀型等。基本的板料成形，有一些经验公式和类似零件作为参考。由于在板料冲压成型过程中，通常模具的刚性远远大于板料的刚性，因此模具的变形相对板料的变形来说极小，可以忽略不计。板料成形需要解决的主要问题包括起皱、拉裂、回弹等缺陷预防、压边力确定、模具磨损的影响、润滑方案确定、成形力确定、毛坯尺寸确定和压延筋布置等。

在冲压成形过程的计算机仿真中应考虑的问题归结为板料成形的工艺主要有冲压工艺设计中的毛坯展开计算、分步成形计算、模具设计、冲压设备选择和成形缺陷预测与消除等。下文对某网格筋壳片冲压拉伸成型过程的有限元模拟分析进行简单介绍。

1.产品的结构特点

图3所示为该产品及其模具结构示意图。从中可以看出该壳片的主要特征是采用十字交叉的网格筋，且为薄壁圆锥面，该产品尺寸较大，冲压拉伸过程中模具运动行程较高，网格筋交叉处拉伸成型困难，容易出现缺陷。因此其模具投资费用较大，模具的投资风险也比较大。在模具设计和加工之前，对该产品的拉伸成型工艺性进行科学的分析是非常必要的。

图3 网格筋壳片及其模具示意图

2.求解目标

板料成形CAE技术及分析软件，通过对工件的成形工艺性分析，做出工件制造工艺性进行早期判断；通过对模具方案和冲压方案的模拟分析，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。通过缺陷预测来制定缺陷预防措施，改进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压方案的可靠性，从而减少生产成本。通过CAE分析可以择优选择材料，并对各种成形参数进行优化，提高产品质量。这样不仅可以弥补工艺人员在经验和应用工艺资料方面的不足，还可通过虚拟的冲压模拟，提高提高工艺人员的经验。

采用有限元对该网格筋壳片的冲压拉伸进行模拟，使其渗入零件及模具的设计中，及早地改善模具设计，优化工艺参数，甚至改进零件设计，才能缩短开发周期，降低开发成本。并有效地对成型过程及最终结果进行求解，包括该网格筋壳片材料的毛坯展开、成型后的厚度分布、成型极限图、拉延筋设计、板料的回弹等，借此进行该壳片的优化设计、模具的优化设计、冲压过程控制。