冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用

冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用（精选4篇）

篇1：冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用

在模具设计、调试阶段引入冲压成形CAE技术, 其作用与效果是毋庸置疑的。目前, 冲压成形CAE技术在国内模具制造企业中的应用已日趋成熟, 其技术水平与国外汽车行业相比差距也在不断缩小。冲压成形CAE技术的应用为我国模具工业的进步起到了积极的推动作用。在汽车工业比较发达的国家, 并行工程在汽车车身研发流程及成本控制方面所起到的作用是非常显著的, 目前国内汽车工业的研发流程在这一方面做得还不够理想, 主要表现在生产制造部门的技术人员于产品研发阶段所起到的作用没有达到预期效果。

我国汽车市场目前的环境是, 原材料价格上涨的趋势已成定局, 国家政策法规的约束在不断加强, 人们对汽车类产品的质量要求也在日益提升, 国内外汽车行业间的竞争趋于白热化。面对如此严峻的外部环境, 如何有效控制汽车成本将成为各大汽车厂商首先要解决的难题。就汽车冲压零件而言, 其成本构成如表1。

研究结果表明, 汽车冲压零件的成本主要取决于成本构成中的材料成本和工具成本两大部分, 而对于这两部分的成本比重则主要决定于冲压零件可加工性的优劣及其材料消耗水平的高低。因此, 在汽车研发阶段就要保证冲压零件的结构工艺性, 另外还应注意在满足零件设计功能及力学要求的前提下尽可能减少材料消耗 (包括零件自身质量的消耗) 。汽车研发阶段的成本意识决定着汽车最终成本控制的成败, 在这一认识上, 国内外的各大汽车厂商是一致的。

2 冲压成形CAE技术在汽车研发流程中的应用

如何在汽车产品设计中更加有效地进行成本控制, 这就需要解决在并行工程中生产制造人员和工艺人员如何于产品研发环节充分发挥其工艺评定和成本、质量评估方面的作用。就其执行层面上考虑, 即在产品研发流程中如何将冲压成形CAE、KBE等虚拟制造技术充分利用起来, 并对产品成本控制和缩短研发周期等方面起到积极促进作用。

虚拟制造工程中应用程度较高的冲压成形CAE技术在产品研发流程中的作用主要表现在以下方面:a.评定冲压零件的可成形性;b.对工艺成本 (材料成本和工具成本) 进行评估;c.为工艺验证或快速试制模具提供模面、毛坯和基本工艺参数。为工艺验证或快速试制模具提供模面数据和基本工艺参数不仅可以缩短研发周期、降低试制成本, 而且试验反馈可以对数值计算结果进行修正并提高分析人员业务能力和实践经验。

图1为汽车冲压零件的可成形性评估, 图2为用于零件材料成本评估的毛坯展开及排样, 图3为某新型轿车后轴托盘零件试制。

目前, 国内外汽车产品更新换代的周期在不断缩短, 因此在汽车冲压零件设计阶段要求工艺人员对上述3个方面作出快速反应, 这就决定了冲压成形CAE技术在产品研发中的工作模式与模具制造企业有所不同。研发流程中的冲压成形CAE技术通常只进行冲压零件结构工艺性的评判及材料成本的估算, 这也是其工作性质决定的。这一环节中的冲压工艺分析的重点是对影响零件结构工艺性及成本方面的结构设计要素进行分析和说明, 并提出改进方案和措施供设计人员进行参考。研发流程中的冲压工艺分析通常要求时间比较急, 必须在短时间内完成由零件到工艺、工艺到模面、模面到计算的3个阶段工作, 并且存在工艺方案的改进及相关模面修改的工作。因此, 一般情况下也只能针对拉延工序及可能存在问题的翻边工序进行分析和计算。如何快速、高效地完成上述分析任务, 除了在技术人员配备上要满足一定要求外, 还需要建立相应的技术标准和规范作为基础支撑。通常需要建立以下标准和规范:a.拉延工艺设计;b.拉延模面造型;c.数值分析计算;d.工艺成本分析。另外, 还应当包括用于冲压零件结构工艺性评估的标准和规范, 该标准或规范将主要用于一般冲压零件或较复杂冲压零件非拉延工序的工艺性判定。建立关于冲压零件结构工艺性方面的标准或规范对于汽车研发阶段的成本控制意义重大, 这些标准或规范除了可以对冲压零件结构工艺性做出评估外, 还将作为设计人员进行冲压零件结构设计时的参考依据和设计准则。这就要求该类标准或规范的建立应保证适应性广、方便实用, 作为一般的设计人员在具有少量冲压知识的条件下即可熟练使用, 以达到提高冲压零件结构工艺性、降低工艺成本的目的。

目前, 冲压成形CAE技术应用于汽车产品研发阶段存在的主要问题是, 在冲压零件结构设计的早期如何确保用于冲压工艺分析的拉延工艺设计或拉延模面设计的正确性, 即如何确保用于冲压工艺分析的拉延工艺方案与未来生产中的实际工艺方案保持一致。尤其对于那些并行工程开展得相对欠缺的研发设计部门, 这一问题尤为突出。针对上述具体问题, 只能通过以下办法加以改善和解决:a.提高冲压工艺分析人员自身专业技能, 加强实践;b.借助以往相似零件的拉延成形工艺设计方案;c.与业主单位的工艺人员及时沟通并进行方案确认。

从目前一汽技术中心在这方面工作的经验来讲, 如下工作模式是比较理想的。首先, 冲压工艺分析人员与业主单位工艺人员确定冲压工艺方案, 由研发部门冲压工艺分析人员结合以往相似零件的拉延工艺设计方案, 并充分考虑零件具体结构特点进行拉延工艺模面设计。冲压工艺分析人员完成首轮拉延模面设计后应由业主单位工艺人员进行确认, 然后才能进行有限元计算。通过多轮的冲压工艺分析计算和调整, 将最终分析结果提供给产品设计人员及业主单位工艺人员, 以便进行下一轮的产品设计改进和工艺调整。这样做的结果是充分利用了业主单位工艺人员的实际经验和研发部门冲压工艺分析快速化、专业化手段, 使其作用和效果达到最优。业主单位工艺人员直接参与冲压工艺分析方案的确定, 可以充分考虑到业主单位设备资源和生产条件的实际情况, 使得冲压分析方案的制定能够符合实际要求。不考虑实际生产条件的约束, 而只是追求最佳工艺方案和最优成本控制, 目前在国内汽车制造业中还有一定难度。

另外, 在进行冲压零件工艺成本评估时同样需要与业主单位工艺人员进行协作。拉延工艺分析完成后的拉延制件可以作为工艺成本评估的依据, 但材料成本评估时所涉及到的初始板坯选择应由业主单位提供相关信息。由于工具成本的评估涉及到大量的工序制定、模具结构、标准件选择等方面内容, 通常也需要与业主单位进行联合, 即便如此, 目前其准确程度也是很难保证的。但是, 工具成本又是零件成本的重要组成部分, 只有通过不断的积累与合作, 才能逐步提高其估算精度。

汽车产品研发过程中冲压零件工艺、成本分析的流程如下。

(1) 设计人员提出零件分析任务。包括提供零件数模、材料以及具体要求。

(2) 工艺人员进行拉延工艺设计。通常设计阶段的冲压成形工艺分析只进行拉延成形以及存在问题的翻边成形计算。

(3) 工艺人员进行拉延模面造型。用于拉延成形工艺分析的模面应由业主单位工艺人员进行确认, 或在制定拉延工艺时与业主单位工艺人员进行及时沟通。

(4) 分析人员进行成形工艺分析。

(5) 分析人员及工艺人员依据分析结果进行相关的工艺及模面调整。

(6) 分析人员及工艺人员完成零件工艺分析报告, 报告内容应包含以下方面。

a.零件设计的可成形性评估。

b.零件设计的材料成本评估。

c.基于可成形性评估和材料成本评估, 对原始零件设计提出改进设计方案。改进设计方案应包括如何有效提高材料利用率的建议。通常有些冲压CAE分析结果处于临界状态, 而生产情况又对工艺成败的影响较大, 此时只能给出改进设计的建议, 由零件设计人员综合考虑设计要求进行零件设计更改。

d.零件成形工艺特点的说明。通常会就零件成形的工艺特点进行分析和说明, 其目的在于让设计者了解零件的加工工艺过程, 帮助设计者提高零件设计水平、增进冲压工艺知识。

3 对CAE软件提出的新要求

(1) CAE软件应具备快速重力、压边和翻边计算的分析模块。由于汽车冲压零件在研发阶段时间要求很短、任务相对较重, 对分析计算流程中意义不大且相对耗时的环节应进行简化处理, 在满足一定精度要求的前提下尽可能缩减时间。就分析计算阶段而言, 重力、压边和翻边在时间上所占比重较大, 尤其对于动力显式算法的软件, 其时间比重更大, 而对于这3块分析工作, 其计算精度又是非关键性的, 因此对于上述3个阶段的计算方法进行合理简化, 使之在分析效率与计算精度之间实现最佳匹配。

(2) 开发智能化模面设计模块, 即基于工艺经验知识的智能模面设计和生成方法。从目前技术发展水平来讲, 模面设计智能化在零件结构相对规范时实施才有现实意义。以汽车外覆盖件为例, 由于形状相对规范, 工艺模面的设计在一定程度上有规律可循。为此提出上述研发要求, 但具体有多大现实意义还要视软件最终进展情况而定。

(3) 基于模型试验技术、数值模拟技术及神经网络技术, 建立专门用于汽车冲压零件上局部结构可成形性评定的成形极限图表供研发设计人员使用。

篇2：冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用

由于冲压制品的优良性能和巨大市场潜力, 被广泛应用于汽车工业。然而, 制造业有三个主要目标:改善产品质量, 降低开发成本, 并减少研发所需时间。为了实现这些目标, 新技术的引进必不可少。

从制造业的角度看, 主要要求对于大多数板材具有好的的成形特性。由于零件表面变得更复杂, 存在更尖锐的边, 我们需要采取成形分析的优势, 了解他们的冲压性能。1963年, 基勒和巴科芬介绍了成形极限图的概念。他们分析了蚀刻圆的形状和大小, 以及金属板材网格。这种技术被广泛应用于金属薄板成形性分析。最近, 有限元法已被用于分析和模拟钣金成形过程。牧野内用成形分析软件来分析4个冲压件:挡泥板, 行李箱盖外板, 侧架外板, 和轮胎磁盘车轮, 分析其几何回弹, 板材厚度, 残余应力等。

由于模具结构越来越复杂, 我们在模具设计中必须使用实体模型, 以避免任何潜在的干扰组成因素。此外, 实体模型可用于建筑设计和估算模具结构的脆性。因此, 有必要使用三维CAD/CAE/CAM系统, 以建立实体模型, 以完善数控刀具路径的程序, 并分析模具结构的特点。

2 汽车冲压模具开发程序

接到一个冲压零件设计任务, 从汽车制造商, 到模具制造商, 都有一个设计思想初始化的过程。模面设计是一种利用3D软件创建三维复杂曲面的过程, 这其中包括冲压零件表面、拉延筋和靠破面孔。分析其冲压成形性能, 设计师可能需要不断修改, 直到获得最佳拉丝模面。

布局图的设计是完成模具设计图的第二步。根据冲压件表面模型, 确定中央参照点, 确定拔模的方向, 确定每个进程的功效等, 这些分析能够得到模具的闭合高度, 并确定冲压中心。

由于汽车冲压模具模型通常很大, 它们需要通过转换处理, 以尽量减少其重量和成本。三维CAD/CAE软件设计的实体模型, 目的就是避免存在任何潜在的干扰组成因素, 其中包括内腔, 冲孔, 加强肋, 标准件, 上、下模, 凸、凹模等。

模具设计过程完成后, 设计人员如果发现有问题, 将执行的三维实体方案及分析模型做进一步修改。此外, 冲压力非常大, 在必要时需对模型进行结构分析, 修改不适之处并对应加强模具结构。理解模具动过程是必要的, 因为模座结构是由铸造方法来处理的。在确定需要创建三维实体模型时, 设计者应给出数控刀具路径程序并指出使用数控机床的类型。

模具制造者负责检查所有零件参考面和设计漏洞。设计师使用3D CAM软件设计工具的路径, 包括粗加工, 精加工方式及粗、精加工刀具路径。此外, 切削仿真能够检查加工过程的可行性。刀具路径确定后, 他们将模型到数控机床上做进一步处理。如果符合所有设计要求, 就可以大规模生产。

3 CAD/CAE/CAM系统的应用

冲压模具CAD/CAE/CAM技术系统包括一套面对模具的CAD设计软件, 一套冲压成形性分析软件, 一个CAD/CAE软件, 一个CAM软件, 一套集成冲压模具设计知识的产品数据库。

曲面设计是冲压零件表面的设计过程。这些辅助表面不属于冲压表面的一部分。因此, 模具制造商负责模面设计。为了确保冲压零件表面和模型表面之间的一致性, 必须使用专业曲面设计软件。

汽车零部件的表面非常复杂, 一般无法套用以往的设计经验。为了确保产品质量, 设计人员需要在冲压模具设计执行阶段就进行模具成形分析, 即CAE。目前, 该种软件包括DYNAFORM和ANSYS。汽车冲压模具的结构包括冲头, 型腔, 加强肋, 凸等。由于汽车冲压模具结构复杂, 应该用数控机床来制造。因此, CAM软件应该能够协助设计师生成工具的路径, 并提供切削仿真。有许多CAM软件能够支持上述功能, 包括MASTERCAM、CADCEUS及POWERMILL等。

模具冲压和型腔面是由成千上万个细小碎面组成。这些也使设计工作极其复杂繁琐。因而, 在设计初始阶段, 设计布局图来表达模具布局就显得十分重要。布局设计包括表面形成的经验公式如表面厚度参数, 模具间隙, 鱼片半径和材料参数, 如由于弹性模量, 应变指数和各向异性等。模具设计包括模具设计程序, 以及设计标准和设计标准的每个组件。信息在整个过程中, 表达的是存储在数据库中的产品, 它可以通过本地网络访问系统所有节点。此外, 为了让用户能够准确, 高效地访问数据, 所有信息包括详细的文件名, 版本信息, 日期等均存储在数据库中。在该系统中, 所有的CAD/CAE/CAM软件和以冲压设计知识为基础的数据库均放在IBM服务器的1.0 GHz的奔腾3处理器, 1024MB内存, 128MB图形和Windows NT操作系统平台上, 网络连接是1千兆网卡 (局域网) 。

布局图的设计是使用CATIA开发模具设计图。为了设计模具结构, 需要转换车辆的坐标系, 并将其纳入冲压模具的坐标系。模具中心应接近车辆中心的位置, 尽量缩短模具行程。此外, 在定制过程中设计模具工艺步骤, 包括拉深、剪切、冲压和翻边等。然后, 修整线, 工位数, 裁切位置和刀具长度都应综合考虑后确定。

(1) 初步设计:设计人员需要收集一套模具的最基本参数, 包括面孔, 冲开线 (POL) 及模具设计图。在模具设计图中, 我们可以得到模具排样图的大小, 模具的闭合高度, 送料机构, 排料机构, 加工中心, 模具中心等。

(2) 骨架设计:对骨架的主要部分进行设计, 包括主体模具结构尺寸, 上、下模座和卸料装置, 条带布局和搭边值等。

(3) 功能单元的设计:功能单元设计是通过模具中各个职能机构支持整个模具的工作。这些功能单元包括U型槽, 键槽, 挂钩等。

(4) 标准件的设计:如滑动板、弹簧、螺栓等。这些标准件可根据位置有不同的大小需求。

综上所述, CAD/CAE/CAM冲压技术系统通过对设计任务分析, 基础模型的构建, 模具结构的思考, 加工制造的仿真, 标准间库的使用, 就可以完成一个复杂冲压系统的CAD/CAE/CAM设计任务, 其中对骨架的设计, 功能单元设计和标准模块设计是完成计算机辅助冲压模具设计的关键所在。

参考文献

[1]富壮.徐成林, 等.冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用[J].汽车工艺与材料, 2009, 2:16-19.

[2]王丽敏, 计小辈, 等.模具设计制造中的CAD/CAE/CAM技术的应用研究[J].现代制造技术与装备, 2008, 4:72-74.

篇3：冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用

1 热冲压成形技术相关概述

1.1 热冲压成形技术的基本原理

所谓的热冲压成形技术, 指的就是利用在高温状态之下, 金属的屈服强度会快速降低, 而其延展性与塑性会快速增强的这一特性, 使金属在模具的帮助下, 变成零件的一种工艺技术[2]。其基本原理为:加热特殊的硼合金钢 (具备较高的强度) , 使其完全性的奥氏体化, 之后把红热的板料置于模具 (冷却系统) 中进行冲压成形, 且冷却淬火, 进而使得钢板组织从奥氏体向马氏体转化, 最终获得具备超高强度比的钢材。该技术因具备能够提升安全性、减轻质量的优点, 所以, 已经被一些发达国家广泛用于工业生产当中, 尤其是用于高强钢的生产上。

1.2 热冲压成形技术的优点

和冷成形技术相对比, 热冲压成形技术拥有许多优点, 具体表现为以下几点。

第一, 经由迅速冷却淬火, 热冲压成形之后的零件, 其强度得到了极大的提升。如果就将这种零件用在汽车上, 那么可以在保证车身碰撞安全性能的基础之上, 控制零件的数量与厚度, 达到减轻车身重量的目标。

第二, 有比较好的成形性。在高温状态之下, 材料有比较好的塑性, 且延伸率相对较高, 能够形成极为复杂的零部件, 而这一点是冷冲压成形所无法实现的;另外, 一些零件如果采取冷成形技术进行加工, 那么需要数道工序与模具, 但是热成形只需一次就可成形。

第三, 缩减压机吨位。在热成形时, 材料的流变应力受温度的影响极大。温度在800℃以上时, 材料的流变应力将随之下降, 大约为200 MPa, 所以, 在高温状态之下, 迅速成形能够降低成形力, 缩减压机吨位, 最终达到降低设备投资成本的目的。

第四, 有比较高的尺寸精度。利用冷成形技术制造零件时, 回弹时常会使零件出现缺陷, 特别是在高强钢制件成形以后, 有极大的回弹。但是, 利用热成形技术进行零件生产时, 则不会出现回弹的情况, 因而可以获得几何精度相对较高的产品。

第五, 采取热成形技术所制成的零件, 其表面的刚度、硬度以及抗凹性都比较好。

虽然如此, 热冲压成形技术也有一些缺点, 即生产节拍比较慢、热冲压模具的能耗相对比较大, 投资热冲压生产线的成本较大, 等等。

2 热冲压成形技术在汽车车身中的应用

2.1 高强度板材的优点

在现今汽车轻量化的发展趋势之下, 高强度板、超高度板得到了广泛的运用, 经由热冲压成形技术所制成的高强度板, 能够在保证制件强度的基础之上, 降低材料的厚度, 减轻质量。有关资料表明, Arcelor (全球最大的钢铁公司) , 其所制造的冷却硬化钢30Mn B5, 在经过冷却之后, 其强度将有所提升, 达到1400MPa, 如果用这种钢材所制造的汽车零部件, 与刚度、强度相同的零件相比, 其重量要轻很多。

2.2 高强度板材热冲压成形的模具设计

首先, 选择模具材料。与冷冲压成形相比, 热冲压成形对模具材料的要求更为严格, 要求其必须具备较好的耐磨性、疲劳性, 以及较高的硬度与强度, 并且可以确保成形件的尺寸精度。通常情况下, 对模具材料进行选择时, 应依据模具的加热温度, 同时结合热锻用热作模具钢, 选择合适的模具材料。

其次, 设计模具的凹模与凸模。由于存在热胀冷缩的缘故, 冲压成形时所得到的零件尺寸和最终零件的尺寸, 两者之间存在一定的误差, 所以, 为了确保零件尺寸的精度, 在进行热冲压成形零件时, 应当将热胀冷缩的影响考虑其中, 对模具凹模与凸模的尺寸进行科学的设计。

最后, 设计冷却机构。在对热冲压成形之后零件的冷却机构进行选择时, 不但需要确保有充足的零件冷却速度, 以便使奥氏体能够迅速向马氏体转变, 进而确保零件的强度;同时还必须防止零件与模具由于过快的冷却速度, 而出现开裂的情况。一般情况下, 采取在模具中倒入冷却水的办法, 对热冲压成形之后的制件予以冷却处理。

2.3 高强度板材热冲压成形的基本流程

依据一系列相关参数, 例如板料厚度、加热过程中高强度板材的流动应力、成形件尺寸等等, 据此对板材成形过程中所需要的压力予以精确的计算, 进而对设备所需的吨位予以明确, 之后再予以成形。板材热冲压成形的基本流程具体为:落料、预成形、加热、冲压成形、保压 (确保制件形状的稳定) 、去氧化皮、激光切边冲孔、涂油。

采取热冲压成形工艺所制成的零部件, 在其表面上往往会存在一层氧化皮, 应当对其进行有效的处理。其中, 可采取酸洗的办法对氧化皮进行处理, 而在清洗过程中, 可以发现其他清洗办法无法发现的问题与缺陷, 进而得到质量相对较高的表面。

3 结语

未来, 人们对汽车的要求会更加高, 尤其是在安全性、舒适性、节能性、环保性等方面, 而要想达到这一目标, 在汽车车身上利用高强钢冲压件, 就不失为一种不错的方法。高强钢能够经由缩减钢材厚度, 来达到减轻汽车零部件重量, 达到车身轻量化, 进而实现车辆节能、减排的目标;另外, 高强钢较高的强度, 又可提升车辆的安全性。而利用高强钢制造汽车零部件, 就必须使用到热冲压成形技术。在当前形势之下, 进一步加强对热冲压成形技术的研究与开发, 具有极为重大且现实的意义。

参考文献

[1]伍宏昆.热成形技术在汽车冲压领域的应用[J].汽车工艺与材料, 2010 (4) :10-14.

篇4：冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用

1 CAE软件的优点

CAE软件实现了计算机与设计人员相互作用, 计算机技术发挥其高效率的特长, 设计人员发挥其灵活性特点, 这样就使模具的制作流程更加灵活, 并且提高了模具的生产效率。CAE软件采用计算机技术把设计方案优化, 使模具在制作过程中结构合理, 工艺参数精确。CAE软件可以提高企业的生产率, 节省时间。CAE软件实现了设计计算的自动化和图样绘制的精确化, 这样就大大节省了设计人员的时间, 而且使设计的精确度提高。CAE的使用使设计到制作的时间减少, 从而降低了劳动力和材料的成本。计算机的运转提高了绘图的效率, 计算机进行设计的优化时考虑到原材料的使用问题, 确保原材料得到充分利用, 节省了企业成本, 提高了企业的经济效益。

2 散热器罩的工艺分析

2.1 覆盖件冲压工艺的主要特征

在进行覆盖件的冲压过程中, 尽量运用一道工序就可以完成任务, 使覆盖件的轮廓清晰, 如果覆盖件在两次工艺才成形的话, 会导致成形不完整的问题, 使覆盖件的质量降低。当覆盖件的形状确定后, 尽可能使覆盖件表面平滑均匀, 使各个部位的变形程度能够达成统一, 在不同的工序完成时, 能够确保各个工序能够相互调整, 使工序的状态良好。覆盖件上的孔是在各个工艺完成后再制作, 以免在孔的形成过程中产生畸变问题。当覆盖件成型以后, 就可以进行翻遍等工作, 先确定好工料的形状和尺寸, 然后对成形的工艺进行分析, 对模具的结构进行分析, 然后分析在模具成形过程中需要的零部件。

2.2 散热器罩冲压工艺分析

2.2.1 结构工艺介绍

散热器罩在形状设计的过程中是对称的, 在覆盖件的制作中, 在水平面上形成X和Y两个方向, 这两个方向在制作的过程中设计的深度是不一样的, 这就导致了在设计覆盖件的时候, 确定形状会存在很多的问题, 按照覆盖件制作的特点, 为了能够提高制作的效率, 就要减少相关的工序, 可以将冲孔与两边的工艺在统一的模具中完成, 运用水平修边的方法, 使修边与侧壁的冲孔工艺同步进行。

散热器罩是沿着Y方向对称的, 而且其顶部形成一个较为平缓的面, 在冲压的时候可以运用正装的方式, 这样就不会出现凸模的死角, 使模具的形状可以顺利地形成, X边的深度比较大, 在制作的过程中需要进行压边操作。

2.2.2 冲压方案的确定

在进行冲压的过程中, 一般都会经过成形、修边这两个步骤, 在成形的过程中, 在X方向因为深度比较大, 因此要采用拉伸的方式, 在修边的过程中一般会采用单工序的方式, 在拉伸成形的时候, 在覆盖件的制作中一定要注意, 一定要在一副磨具中完成, 这样才能够确保拉伸的质量。

3 散热器罩拉伸成形的CAE分析

3.1 CAE仿真分析的功能

在对汽车的覆盖件进行设计时, 运用CAE软件, 实现了软件的制作的仿真, 在运用CAE软件进行仿真的过程中, 首先要运用三维建模的方法, 建立一个曲面的模型, 然后将零部件的模型放到仿真软件中, 分析二者是否可以匹配。按照冲压设备在设计中拉伸的效果, 从而对接触的方式进行确定。在模具冲压的过程中, 可以在参考力学模型的基础上, 运用有限元的相关知识, 建立有限元的模型, 加入零部件的曲面模型中没有确定补充面, 这时, 就要运用CAE软件进行模型表面的设计, 从而能够运用软件自动生成补充面。在CAE软件中, 由于网格的自动划分功能并不能很好地实现求解器的需求, 当网格被划分完成后, 就可以运用CAE对网格进行检测, 将那些不合格的网格检查出来。CAE仿真步骤如图1所示:

通过对模具的类型进行分析, 从而建立分析模型。通过对零部件的分析, 从而能够计算出毛坯的尺寸, 运用CAE软件对毛坯的尺寸进行进一步的计算, 从而确定毛坯的形状, 运用CAE软件分析毛坯的主要轮廓, 从而能够制作出毛坯的主要模型。

在对拉伸筋进行定义的过程中, 可以分析出金属的流动状况, 能够在制作模具的时候防止起皱问题的发生, 从而能够制作出更加平整的模具, 运用拉伸筋能够将成形的数据进行模拟和分析, 运用拉伸筋建立几何模型, 这种方法在计算数据时精确度比较高, 但是, 这种方法在建立拉伸筋模型时需要耗费很多时间, 而且在建立拉伸筋模型的过程中容易出错。也可以运用建立等效的拉伸筋模型的方法, 这种方法能够按照尺寸建立出等效的模型, 比较灵活, 能够对数据进行准确地分析, 被广泛地应用。

3.2 散热器罩的CAE仿真分析

在散热器罩的CAE仿真分析的过程中, 在对单元进行划分的时候一定要格外注意, 一般都是运用四边形单元, 而且要根据模型, 设计合理的划分方法, 在对自动的网格进行划分后, 其中四边形单元占单元总数的大部分。

在分析冲压方向的时候, 一般都会运用CAE来确定, 确保没有死区的产生, 而且尽量可以使拉伸的深度减小。

为了能够使拉伸成形更加得成功, 就必须要对模具的工艺进行完善, 要对补充面进行设计, 并且要分析压料面的问题, 在对压料面进行设计的时候, 不能出现凹凸不平的问题, 要使压料面保持平整, 而且要尽量简化压料面制作的流程。对压料面的工艺进行完善, 要确定好压料面的拉伸方向和位置, 从而能够使压料面的各个部位都能够均匀分布。

在进行压边设计后, 确定了拉伸筋的结构后, 运用CAE的分析, 对模具的起皱问题进行考量, 模具的内部如果出现了起皱的问题, 可以发现, 模具出现起皱的部分几乎都在模具的中心部分, 在模具的中间部分, 在压边的过程中由于受力不足, 而且, 在拉伸筋设计的环节存在一定的问题, 因此, 在解决这种问题的时候, 可以运用强化压边力度, 或者是增加拉伸筋的数量, 对拉伸筋的位置进行调整, 将拉伸筋调整到模具的中间部位, 也可以通过使用润滑剂, 从而能够减小摩擦系数。

在对模具进行计算的过程中, 一般来说, 模具的厚度在0.8毫米的时候, 能够形成一个较大的节点, 这时不会发生模具起皱的问题, 而且不会影响模具的美观度, 也不会出现模具出现局部开裂, 给汽车带来安全隐患的问题。

4 结语

CAE是借助计算机软件, 对人们对于模具的生产起到辅助作用, 有助于技术人员可以可以采用计算机技术对模具的结构、模具的加工进行制作和设计。随着计算机技术的高速发展, 计算机强大的软件和硬件系统为促进了CAE的进一步完善, 为模具行业提供了强有力的保障。在运用CAE进行散热器罩进行制作的过程中, 能够实现对制作流程的仿真分析, 能够实现对模型表面的设计, 从而能够运用软件自动生成补充面, 确保冲压方向没有死区的产生。

参考文献

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