CAE技术在汽车翼子板拉延模具设计中的应用

我为人狂

　3　翼子板成型过程的计算机仿真
　　翼子板属于汽车外覆盖件,要经过拉延、修边冲孔、整形、翻边等工序。由于外覆盖件对几何精度、强度、表面光洁度要求较高,所以在全套模具设计中拉延工序最为重要,也是难度最大的。工艺设计不当常常会产生拉裂、起皱等缺陷,给模具调试造成较大的难度。应用仿真软件CADEM可以模拟板料成型的全过程[6-10],及时预测可能出现的拉裂、起皱缺陷,为完善模面设计方案或修模提供依据。　　3 1　初始拉延工艺设计
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　　初始型面设计主要依靠工艺设计人员的经验完成。如图2是用ug软件完成的几何模型,它包括产品面、补充面、压料面和拉延筋。产品面是由零件的几何形状所决定的;补充面、压料面和拉延筋则是为使产品面达到成型要求而需增加的。因此设计合理的补充面、压料面和拉延筋是获得高品质产品的关键,工艺设计中通常主要考虑以下几方面。
　　3 1 1　压料面　
- k  A/ I8 `/ z( ]: Y　　拉延深度的大小在很大程度上决定了产品的成型性。对于外覆盖件来说,衡量成型性好坏,不仅要看产品部分是否有充分的塑性变形,而且要看变形的分布是否均匀。成型性越好,则产品件刚性越好,且回弹小,有利于后序整形获得精度较高的产品零件。压料面的位置是根据适当的拉延深度确定的。初步计算翼子板的拉延深度为50～70mm。
% ~" N8 z% @( a/ a. I　　3 1 2　补充面
　　做补充面前要去掉产品面中的翻边部分,如有后序整形,可以适当放大产品部分的圆角和降低补充面的斜度。补充面是指从产品面边缘延伸出来到压料面的过渡面,补充面的设计要使拉延面尽可能圆滑,有利于材料的流动。有时为了改善材料的流动状况而增加一些突起等结构。
3 K8 `* R( a6 J  x8 b　　3 1 3　凹模圆角
% m9 H7 @( b9 Y* Q3 ]" P　　依据经验初步设计凹模圆角半径为10mm。
　　3 1 4　拉延筋
  D# @+ Y, Y' L, j　　拉延筋是用来控制和改善材料流动状况的。初步设计拉延筋圆角半径为6ｍｍ,筋高5ｍｍ。为保证成型件的成型性,并便于调整,采用双拉延筋。因为翼子板是外覆盖件,对产品的表面质量要求很高,布置拉延筋的位置时,要避免产品部分出现啮痕线。
　　3 2　计算机仿真
　　仿真软件CADEM采用的是等效拉延筋模型,这对于修改工艺参数是有利的。因为修改拉延筋的形状和尺寸,是修模的主要手段之一。在初始型面数模中可以不画出拉延筋,通过仿真计算确定合理的拉延筋的尺寸和位置后,再在几何模型中增加拉延筋供加工。图3为凹模的有限元模型,凸模、压边圈的有限元模型是由凹模型面上相应的部分偏置板料厚度的110%派生而成。
! Y4 f/ ~8 I  R" H; _" H6 r& w) o　　按初设工艺条件进行仿真计算,板料厚度0.8mm,材料为日本标准的SPCE,摩擦系数取0.12,计算结果如图4所示。从图中可以看出翼子板整体成型性比较好,只是角部颜色较深处会拉裂。

　　4　工艺改进
　　为消除翼子板角部可能出现的拉裂现象,采取如下改进措施。
+ F2 y; F- q6 p+ d$ c　　(1)将拉裂的角上部圆角稍稍加大。该圆角为非产品部分,且还有后序整形,这一改动不会影响产品的最终尺寸要求。
　　(2)将角部的凹模圆角加大至Ｒ12mm,以利于角部材料向里流动。
8 y8 \! V6 [1 Q3 ]　　(3)将角部附近的拉延筋高度降低,减少材料向里流动的阻力。
  B5 [4 ]5 P9 o　　(4)可以适当修改坯料的形状,将坯料拉裂处的角部尖角剪去,也可改善材料的流动状况。
# r1 w" G% |/ W0 Y7 H　　图5为工艺改进后的仿真结果,拉裂现象得到有效消除。图6为实际冲压结果,可以看出与仿真结果非常一致。
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　　5　结论
　　应用CAE前后的模具生产流程见图7和图8。

　　由于在生产中引入了CAE分析技术,借助仿真软件CADEM,精确模拟了板料成型的全过程,准确预测了板料在成型过程中可能出现的缺陷,从而在模具加工前及时修改了冲压工艺方案,并通过仿真计算进行验证,提高了冲压工艺和模具设计质量,只需经过少量的修模就可获得高品质的模具,使得修模的工作量减少50%以上。这不仅降低了模具的开发成本,也大大缩短了模具的开发周期。

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不错，讲得很详细。

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GT40

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hongzs0708

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Sam-W

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