薄板冲压数值模拟技术在汽车覆盖件制造中的应用 -(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-03 原文发表:2007-07-03 人气:2

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3. BK-6440后门内板冲压有限元分析

首先建立起BK-6440后门内板曲面模型。该模型曲面比较复杂，由于分析软件中建模工具功能的局限性，因此我们通过UG18建立覆盖件模型后用IGES接口将其导入PAM-STAMP 2G 2004中，进行模型特征检查从而发现原来设计的不合理部分（有过切现象等）。然后通过对模型在CAD及CAE中的修改，得到消除过切与缺陷的曲面模型，并在PAM-STAMP 2G 2004中进行必要的工艺补充及前处理，通过模块PAM-DIEMAKER(快速模面设计与优化模块)最后建立起凸模、凹模及压边圈分析模型(如图2所示)进行分析。

图2 BK-6440后门内板冲压CAE分析模型

图3 冲压完成后板料变薄云图

图4 冲压完成后板料FLD图

在采用周围封闭式等效拉延筋形式时，板料冲压模拟完成后计算得到的最薄壁厚为t＝0.213mm（在实际冲压过程中已经破裂），但板料大部分冲压后的厚度在0.87mm～1.03mm之间。在图4所示的FLD图中可以看到，在该冲压条件下板料的冲压在某些部位会破裂，而且角部起皱的现象比较严重，冲压效果不好。我们可以从以下分析与实物的对比中发现理论计算与实际冲压结果的吻合度是很高的。而以往对于复杂的覆盖件拉伸件，用传统设计方法难以准确计算材料的塑性流动情况，并且很难准确预测工艺条件改变后材料流动的状况。

图5 起皱与断裂模拟与试验结果对比

图6 断裂模拟与试验结果对比

为了消除拉裂现象，我们应降低拉裂区的拉应变值。可采取调整压边力，改善润滑条件等方法以改变法向接触力和切向摩擦力的分布，以改善材料的流动状况。起皱是由于局部压应力过大引起薄板失稳所致，可通过增加起皱处的法向接触力，同时考虑避免导致零件其它部位拉裂的状况下进行工艺参数调整，使材料的流动趋于合理。通过分析计算，我们对模具曲面、工艺补充面、拉延筋的形状与布置等方面重新进行了调整与修改：在材料容易流动的地方加拉延筋，使板料在拉延时进料阻力均匀。改善板料在冲压过程中的流动条件（修改工艺补充面等），使变形趋于均匀，防止板料起皱现象的发生。该工况下冲压状况得到了一些改善：特别是起皱现象得到了有效的改善，然后通过调整压边力的大小（将压边力降为800kN）与压延筋形式等冲压工艺参数使破裂状况有了显著改善。

图7 修改过后的底模和拉延筋模型

四、结论

汽车覆盖件模具制造由于其形状的复杂性及模具轮廓尺寸大的特性，生产一套冲压模的生产成本是很高的，而且通常具有特殊的工艺补充曲面，用于零件曲面定型的主模型和样架制造工艺复杂、制造周期长并且需要有大型加工设备。

覆盖件冲压工序对模具有很大的依赖性，靠传统经验设计出来的模具的调整工作量大，周期长。因此通过运用先进的科学技术手段来设计此类模具是相当有必要的。板料数值成形技术应用于汽车制造业不但可以缩短模具的设计制造及调试周期，还可大幅度降低模具生产成本。目前板料数值成形技术在汽车覆盖件制造领域的应用越来越广泛，我们通过该项目的分析计算及生产验证，证实了通过数值仿真板料成形过程优化冲压工艺参数及模具形状从而指导实际生产过程的方法是切实有效可行的。

--《CAD/CAM与制造业信息化》 (

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