【正文】 部相對減薄率 37圖 412 AVI 電影錄制 37 圖 413 壓縮程序?qū)υ捒? 37 圖 51 工件尺寸標注在外側(cè)的情況 41圖 52 工件尺寸標注在內(nèi)側(cè)的情況 41 圖 53 凸模(俯視)三維模型 42圖 53 凸模(仰視)三維模型 42 圖 54 凸模座三維模型 43 圖 55 凹模 43 圖 56 壓邊圈 44圖 57 總裝圖 44列表清單VII / 70表 51 凹模圓角半徑與凹模深度(mm) 40表 52 間隙系數(shù) n[10] 401 / 70引 言 發(fā)展汽車，模具先行 [1]。CAE 數(shù)值分析仿真結(jié)果也十分準確，在中國仿真率達到 97%，在國外達到 100%，它的應(yīng)用將越來越廣泛。本課題設(shè)計的意義是拉延成形 CAE分析可以提前預(yù)測沖壓產(chǎn)品的缺陷，幫助工程技術(shù)人員對拉延成形工藝進行優(yōu)化，以減少反復(fù)試模修模的次數(shù)，縮短產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)周期。完成的主要工作有通過 UG對汽車車門進行拉延模具的設(shè)計，再根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點制定合理的成形工序，采用Dynaform 軟件對拉深成形過程進行數(shù)值模擬，查看模擬結(jié)果中的板料流入量，根據(jù)經(jīng)驗和反復(fù)對試驗結(jié)果的驗證與分析后，重新設(shè)定相關(guān)系數(shù)，找到最合適的參數(shù)設(shè)置。關(guān)鍵詞：拉延成形。汽車覆蓋件 95％以上為沖壓沖壓產(chǎn)品，只有少量的是注塑產(chǎn)品，因此汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù)是汽車車身制造技術(shù)的核心部分，直接影響到車身產(chǎn)品質(zhì)量和整車的開發(fā)進程。工業(yè)的迅猛發(fā)展對仿真軟件的需求越來越迫切。通過 CAE 分析可以預(yù)知板料的開裂位置、起皺高度、回彈量以及沖擊線和滑移線的位置等等，這為前期優(yōu)化模具工藝和模具結(jié)構(gòu)提供了可靠依據(jù)，對保證模具質(zhì)量、提高材料利用率、縮短開發(fā)周期、降低鉗工工作量和生產(chǎn)成本具有不可替代的地位。主要表現(xiàn)為拉伸失穩(wěn)材料的撕裂、壓縮失穩(wěn)余料的堆積和壓力卸載后應(yīng)力釋放產(chǎn)生的回彈，它們直接影響到板料的成形質(zhì)量和尺寸精度，尤其是拉延工序，其對后序能否順利進行以及能否生產(chǎn)出合格的零件至關(guān)重要。近年來，隨著汽車工業(yè)以超過 20%的增幅發(fā)展，在一定程度上帶動了模具水平的提升，CAE 技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，并取得較好成果 [1112]。該系列軟件通常采用參數(shù)驅(qū)動的模式，可以針對數(shù)模中不合理部位局部快速進行修正。3）板料成形缺陷的預(yù)測和消除板料成形質(zhì)量缺陷主要有開裂、起皺、回彈、沖擊線、滑移線、剛度不足等，其中開裂、起皺、回彈和剛度不足缺陷均可在數(shù)值模擬后處理云圖中進行測量，同時由云圖的色彩直觀的表示出來 [1316]。其中，沖壓后板料剛度與塑性變形過程中材料的流入量多少直接相關(guān)，以往是憑靠經(jīng)驗值來調(diào)節(jié)板料流入模具型腔的量，人工無法準確確定沖壓件的剛度大小，數(shù)值模擬中板料流入量可以準確測量出來，且在后處理的成形性能圖中可以直觀清晰的看到各個部位剛度的好與差 [5]。CAE 參數(shù)設(shè)置不合理，板料就會出現(xiàn)起皺、開裂和超過可接受范圍的回彈，這些缺陷的存在說明生產(chǎn)現(xiàn)場極大的存在這種可能性，如果不給予解決，模具生產(chǎn)制造將面臨較大的工作量、較低的效率、和較大的投入的問題。 Autoform 軟件簡介當隨著計算機技術(shù)的普及和不斷提高，CAE 系統(tǒng)的功能和計算精度都有很大提高，各種基于產(chǎn)品數(shù)字建模的 CAE 系統(tǒng)應(yīng)運而生，并已成為 PXX 車型側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要工具，它在設(shè)計階段對其進行模擬預(yù)測分析，一定程度上保證設(shè)計方案的可行性，使其達到預(yù)期的性能指標，其中 Autoform 軟件在這方面尤為突出。Autoform 的特點：一、它提供從產(chǎn)品的概念設(shè)計直至最后的模具設(shè)計的一個完整的解決方案，其主要模塊有 UserInterface(用戶界面 )、 Automesher(自動網(wǎng)格劃分)、Onestep(一步成形)、DieDesigner(模面設(shè)計)、Incremental(增量求解)、Trim(切邊)、Hydro(液壓成形 )，支持 Windows 和 Unix 操作系統(tǒng)。四、Autoform 帶來的競爭優(yōu)勢：因能更快完成求解、友好的用戶界面和易于上手、對復(fù)雜的工程應(yīng)用也有可靠的結(jié)果等，Autoform 能直接由設(shè)計師來完成模擬，不需要大的硬件投資及資深模擬分析專家，其高質(zhì)量的結(jié)果亦能很快用來評估，在縮短產(chǎn)品和模具的開發(fā)驗證時間、降低產(chǎn)品開發(fā)和模具成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量上效果顯著，對沖壓成形的評估提供了量的概念，給企業(yè)帶來明顯的競爭優(yōu)勢和市場機遇。 縮短設(shè)計和分析的循環(huán)周期。 模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經(jīng)費等。 圖 11 汽車門內(nèi)板零件各章節(jié)主要內(nèi)容如下：第一章、闡述了汽車覆蓋件沖壓模具數(shù)值模擬技術(shù)研究現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，以及Dynaform 軟件的簡介與本論文的主要內(nèi)容和課題是的研究方案；第二章、論述了某款新型汽車覆蓋件車門內(nèi)板沖壓模具拉延成形數(shù)值模擬技術(shù)的有限元理論；第三章、用 Dynaform 進行前處理，導(dǎo)入 Dynaform 選拉延類型和接觸方式，再進行有限網(wǎng)格劃分，劃分后再網(wǎng)格檢查與修復(fù)確保網(wǎng)格合理無誤，接下來定義成形工具（凹模、凸模、壓邊圈等）和材料屬性，選擇材料模型及單元公式，預(yù)估毛坯外形，劃分毛坯網(wǎng)格，設(shè)置成形參數(shù)；并提交求解器進行仿真計算；第四章、用 Dynaform 進行后處理，進行應(yīng)力應(yīng)變、厚度分析,出成形極限圖 FLD，最后坯料與工具間距離，錄制變形過程、厚度、應(yīng)力應(yīng)變過程的錄像。（2）打開 Dynaform 進行前處理，導(dǎo)入 Dynaform 選拉延類型和接觸方式，再進行有限網(wǎng)格劃分，劃分后再網(wǎng)格檢查與修復(fù)確保網(wǎng)格合理無誤，接下來定義成形工具（凹模、凸模、壓邊圈等）和材料屬性，選擇材料模型及單元公式，預(yù)估毛坯外形，劃分毛坯網(wǎng)格，設(shè)置成形參數(shù)；（3）提交求解器進行仿真計算（4）打開 Dynaform 進行后處理，進行應(yīng)力應(yīng)變、厚度分析,出成形極限圖 FLD，最后坯料與工具間距離；（5）查看結(jié)果是否滿意，如不滿意找出現(xiàn)場與 CAE 分析的不符之處，并將其反饋給CAE，改進方案進一步指導(dǎo)現(xiàn)場模具的調(diào)試，直到調(diào)出合格的拉延模具。7 / 70第 2 章 汽車覆蓋件拉延成形理論 汽車覆蓋件拉延成形有限元仿真理論概述 在上世紀六十年代初期，克拉夫教授發(fā)表“有限元法分析平面應(yīng)力” 著名論文，在該篇論文中首次提出了“ 有限元 ”一詞 [24]。在上世紀七十年代西比特、馬薩爾和賴斯成功建立了 、大變形的彈塑性有限元法。1977 年在美國通用汽車公司舉行的關(guān)于板料沖壓成形力學(xué)分析討論會上，由小林和王共同提交的關(guān)于沖壓板料成形有限元分析論理論的發(fā)展，開創(chuàng)了現(xiàn)代沖壓成形有限元仿真研究的先河。上世紀八十年代中期，韓廉和小林使用殼單元理論，首次運用剛性有限元法分析了方形盒的拉深過程，標識著有限元沖壓成形三維數(shù)值模擬仿真的開始。針對大位移、大轉(zhuǎn)動、小應(yīng)變的非線性問題的分析常常采用 T. ；而對于大位移、大轉(zhuǎn)動、大變形的非線性問題，運用 。這一變革不但大大減輕了工人的工作強度，而且更重要的是極大的提高了沖壓板件的質(zhì)量，有效的縮短了生產(chǎn)周期，同時降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，因此數(shù)值模擬技術(shù)的出現(xiàn)被公認為沖壓產(chǎn)業(yè)的標識性里程碑。沖壓模具拉延成形過程是金屬板料成形過程中幾何非線性、材料非線性、邊界條件非線性等多重非線性的復(fù)雜多體接觸力學(xué)問題。當沖壓板料的材料應(yīng)力超過屈服極限時，其將呈現(xiàn)彈塑性的性質(zhì)，這種彈塑性的產(chǎn)生與加載力的大小、應(yīng)變速率、材料性能等因素相關(guān)。其中一個用大寫字母 來iX)3,21(?表示參考構(gòu)形 V 的坐標系，另一個用小寫字母 來表示現(xiàn)時構(gòu)形 的坐標系，)3,21(?ixv如圖 21 所示?？紤]平面應(yīng)力條件下材料面內(nèi)各向異性，Barlat 等人建立了對應(yīng)的屈服函數(shù)表達式： （29）nnnKcaKaf ?22121 ?????上式中：， （210）1yXh?222)(xyyXPh?上式中 分別表示板料的扎制方向和橫向； 表示的是沿扎制方向的等效應(yīng)力；yx, ?表示的是與金屬板材晶體形狀相關(guān)的指數(shù)，對于體心立方材料 ，對于面心立方m 8?m材料 ； 分別是描述塑性各向異性的材料參數(shù)，由各向異性系數(shù) 確6?phca, 9045,r定：， ， （211）90012r??ac??2901rh?值無法由顯式給出，必須進行隱式求解方能獲得?；谶@一點，作者 [43]對幾類基于梅德林（Mindlin）理論的 型殼單元的綜合性能進行了比較，認為 BT 殼單元是最適合用于0C汽車覆蓋件模具金屬板料拉延成形數(shù)值模擬仿真分析的。假設(shè)全局坐標下的某一向量為 ，??TzyxA?則與之對應(yīng)的局部坐標系的向量為 ，則坐標變換為??TzyxA???13 / 70 （224）????AqeAzyxzyxzyx ??321??????????????上述變換的逆變換為 （225）??qT??（2）應(yīng)變速率與節(jié)點變形速度之間的關(guān)系根據(jù)梅德林（Mindlin）的板殼理論，殼中任一點的速度矢量可以表示為 （226 ）????3?ezm上式中 表示的是 BT 殼單元中面的速度矢量； 表示的是角速度矢量；? 表示的是該點沿殼單元厚度方向距中面的距離。B205?（3）應(yīng)力合成和節(jié)點力由式（243 ） ，并結(jié)合彈塑性本構(gòu)關(guān)系，可以確定出在局部坐標系中的應(yīng)力 ；????對應(yīng)力 沿殼單元厚度方向進行積分，可獲得在局部坐標系下的單元內(nèi)的應(yīng)力合力????與合力矩 ，即RfRm （246）zdf?????? （247 ）RR??利用虛擬功原理，對上述單元內(nèi)的應(yīng)力合力和合力矩進行一點積分，可獲得局部坐標系下的節(jié)點力和節(jié)點力矩，為 （248）????????????????)??(? )??(?41414141iiRyziRxzixiixyiyiyiiRxyiRxix fNfAf fff fff （249）???????????0? )?4??(?4141z RxzxyiiRxiiy yzxyiiyiixmfkmNAf式（249 ）中，A 表示單元的面積，k 表示剪切系數(shù)。采用 ，利用虛功原理建立的非線性大變形有限元控制方程為： （252）cextfFKCxM????式中，M 表示質(zhì)量矩陣 （253）???????dNTnee??N 表示單元總數(shù)， 表示插值