【正文】 511所示；打開 Advance Options ；從 Type 組中選擇 XZ SYMMETRY，如圖 511所示；點(diǎn)擊 Create 開始定義約束；點(diǎn)擊 OK 開始選擇對稱面上的節(jié)點(diǎn)；選擇 Select By window ；點(diǎn)擊以頂視圖來顯示模型；選擇節(jié)點(diǎn)；點(diǎn)擊 OK 退出 Select Node 對話框；點(diǎn)擊 OK 退出 Constraint對話框。該處材料通過凹模圓角 R時(shí)，經(jīng)歷了徑向和切向兩個(gè)方向的彎曲、反彎曲變形，使板厚嚴(yán)重變薄，承載能力下降；同時(shí)壓料面毛坯因切向壓縮變形和面內(nèi)彎曲而變厚，甚至起皺，使材料流動(dòng)阻力增大。一是直接作用在毛坯上的壓應(yīng)力引起的，也有可能是因?yàn)槊魇艿讲痪鶆虻睦ΧT發(fā)產(chǎn)生的 [9]。改進(jìn)措施： ? 采用強(qiáng)度極限高的材料； ? 加大傳力區(qū)凸模圓角； ? 凸模側(cè)壁留有一定的粗糙度并不加潤 滑。 圖 圖 拉延筋 拉延筋設(shè)置 43 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (1）點(diǎn)擊 PostProcess 進(jìn)入后處理界面 (2）打開“ ”，后點(diǎn)擊“ Forming limit diagram” ,得到分析極限圖，如圖 31 圖 (3） CAE 分析極限圖 開裂 有開裂趨向 安全 有起皺趨向 起皺 嚴(yán)重起皺 延伸不足 44 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (4）分析結(jié)果 從頂蓋的 CAE 分析極限圖可以看出，在拉延成形過程中，頂蓋零件整體成形效果不錯(cuò)，在頂蓋凸緣處略有開裂和起皺，而頂蓋的壓料面起皺較為嚴(yán)重。 沖壓方向調(diào)整 點(diǎn)擊 TIPPING (見圖 57)； 點(diǎn)擊按鈕 Yes 指定當(dāng)前的零件層作為工具 Die(見圖 57)在 Tipping Center中，輸入坐標(biāo)值 X： 0 、 Y： 2080 、 Z： 1460； 打開 Undercut 選項(xiàng) ；顯示如圖 58所示的結(jié)果圖；點(diǎn)擊按鈕 Exit 退出沖壓方向調(diào)整對話框；點(diǎn)擊 Exit 退出BSE Preparation 對話框。 其中網(wǎng)格劃分 (見圖 52)這一步很關(guān)鍵 ,而目的就是為了壓料面 (見圖 53),進(jìn)而得到工藝補(bǔ)充面。為了預(yù)測和控制汽車頂蓋的成形質(zhì)量 (特別是拉深質(zhì)量 ),改進(jìn)和優(yōu)化沖壓工藝 ,提高模具開發(fā)與設(shè)計(jì)的效率 ,本課題應(yīng)用 Dynaform 軟件 ,對頂蓋 (圖 51)的拉深成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬 ,分析可能遇到的質(zhì)量問題 及其產(chǎn)生原因 ,并給出相應(yīng)的拉深工藝方案和模面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。合理的沖壓方向，應(yīng)既滿足沖壓形狀的要求又適應(yīng)工藝補(bǔ)充、壓料面形狀的規(guī)范。沖壓方向設(shè)定后，應(yīng)使頂蓋拉深模具壓邊圈的壓力均衡，這樣便不產(chǎn)生側(cè)向力。如圖 46所示 : 通常應(yīng)適當(dāng)增大凸模接觸面積，以防止材料在點(diǎn)接觸處產(chǎn)生應(yīng)力集中而造成局部破裂。深度應(yīng)淺且均勻，深度均勻是保證頂蓋拉深模具壓料面各部位進(jìn)料阻力均勻的主要條件，進(jìn)料阻力不一樣，在拉深過程中，毛坯就有可能經(jīng)凸模頂部竄動(dòng)，產(chǎn)生線偏移，嚴(yán)重的會(huì)破裂和起皺。它不但決定能否生產(chǎn)出合格的沖壓件，而且影響到工藝補(bǔ)充部分的多少和壓料面 34 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 的形狀。流行的頂蓋表面是平坦的，或是帶有淺形的裝飾線，這使制件變形不充分，容易造成制件中部塌陷凹坑的產(chǎn)生。 加強(qiáng)拉深筋的作用，基本上不使毛坯的周邊產(chǎn)生拉深變形，而主要由毛坯的中間部分的脹形機(jī)理使毛坯成形。通常汽車覆蓋件拉深時(shí)既有曲面形狀的內(nèi)部脹形和外周拉深的復(fù)合變形特點(diǎn)，也有變形沿零件的周邊分布不均勻的特點(diǎn)。由于外觀表面質(zhì)量要求高，因此要求對變形材料進(jìn)行充分成形，才能拉制出光滑并具有剛性的零件。車門外板兩面棱線、筋條等，只能在拉深工序中形成，否則很難保證其幾何形狀的一致性和表面光滑。設(shè)計(jì)水平低、制造及調(diào)試周期長，嚴(yán)重阻礙了汽車工業(yè)的快速發(fā)展 。我國汽車車身開發(fā)領(lǐng)域 CAD/CAE的應(yīng)用，多數(shù)廠家正處于開發(fā)階段，尚未完全在開發(fā)過程中應(yīng)用。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)資料 汽車頂蓋示意圖見圖 41. 圖 頂蓋所用材料： DC04,料厚： ,其成型類型：單動(dòng)拉延 。 設(shè)置 1條長筋和 2條短筋 小外凸圓弧 塑性流動(dòng)阻力大，應(yīng)讓材料有可能向直線區(qū)進(jìn)行一定的分 流 保持 80到 120的夾角 小內(nèi)凹圓弧 將兩相鄰側(cè)面擠過來的多余材料延展開，保證壓料面下的毛坯處于良好狀態(tài) 兩段短筋 直 線 補(bǔ)償變形阻力不足 根據(jù)直線長短設(shè)置 13條拉深筋，（長者多設(shè)，并呈塔形分布，短者少設(shè)） 29 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 頂蓋工藝設(shè)計(jì) 頂蓋是典型的汽車覆蓋件之一，一般都帶有裝飾性，要求美觀大方，例如帶有連貫性裝飾棱線，裝飾筋條，裝飾凹坑，加強(qiáng)筋等。 除了要考慮目的，拉深筋位置的確定還要根據(jù)拉深件的形狀特點(diǎn)、拉深深度、材料的流動(dòng)情況以及凹?？诘男螤畹纫蛩貋泶_定。首先，布置拉深筋時(shí)一定要保證拉深筋的方向與拉深毛坯的流動(dòng)方向垂直。對于圓角半徑較小的筋，易出現(xiàn)板料在筋內(nèi)的卡死自鎖現(xiàn)象。圖 39常用拉深筋種類 26 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 所以，要根據(jù)不同的拉深情況選擇不同形式的拉深筋。在拉深成形中使用最多的是圓形筋和矩形筋。在相同幾何參數(shù)的前提下，重筋產(chǎn)生的阻力要大于單筋，三重筋要大于雙筋。根據(jù)斷面形狀，拉深筋又可分為圓筋（包括半圓筋、劣半圓筋和優(yōu) 半圓筋）、矩形筋、 25 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 三角筋和拉深檻等。 （ 5）降低對壓邊力的要求。通過改變壓料面上不同部位拉深筋的參數(shù)，可以改變不同部位的進(jìn)料阻力的分布，從而控制壓料面上各部位材料向凹模內(nèi)流動(dòng)的速度和進(jìn)料量，滿 足毛坯塑性變形和塑性流動(dòng)的要求，調(diào)節(jié)拉深件各變形區(qū)的拉力及其分布，使各變形區(qū)按需要的變形方式、程度變形。而壓料面的作用力的大小主要是由 拉深筋的參數(shù)決定的。因此， 拉深筋的設(shè)計(jì)是汽車覆蓋件拉深件設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要內(nèi)容。如圖 37 的工藝補(bǔ)充。工藝補(bǔ)充面就 可以 改善了拉深條件。 確定壓料面形狀必須考慮以下幾點(diǎn)： （ 1）降低拉深深度 圖 35 示是降低拉深深度的示意圖。為此，必須滿足如下關(guān)系 ： LL1， αβ 式中 L—— 凸模形狀展開長度 L1—— 凹?？谝詢?nèi)壓撩面展開長度 α —— 凸模夾角 β —— 壓料面夾角 明確壓料面展開長度與圖模展開長度的關(guān)系 凸模夾角與壓料面夾角的關(guān)系 ③ 同時(shí)，為了使壓料可靠，壓料面與拉深方向之間的夾角 θ 一定是 θ≥60 0=900最理想的狀態(tài)。同時(shí)，盡可能降低拉深深度，保證進(jìn)入凹模里的材料不皺不裂，獲得合格的拉深件。 圖 32拉深深度與拉深方向 19 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ④保證凸模開始拉深時(shí)與拉深毛坯有良好的接觸狀態(tài)。 圖 31拉深方向確定實(shí)例 ②有利于降低拉深件的深度。 如圖 a，若選擇沖壓方向 A，則凸模不能全部進(jìn)入凹模 ,造成零件右下部的a 區(qū)成為 “ 死區(qū) ” ,不能成形出所要求的形狀。在制定拉深工藝時(shí)，可以加大過渡區(qū)域或過渡圓角、工藝切口等方法，改善材料的流動(dòng)和補(bǔ)充條件。 （ 1） 選用合理經(jīng)濟(jì)的覆蓋件的材料 汽車覆蓋件的拉深工藝是以金屬的塑性性能為基礎(chǔ)的沖壓加工方法，因此，一般選用屈服點(diǎn) σs 和屈服強(qiáng)度比 σs/σb 較低，而伸長率 δ、厚向異性指數(shù) n 較高的薄板材料。這就決定了覆蓋件拉深工藝的編制到 沖壓 模的設(shè)計(jì)，必須全面仔細(xì)地考慮，才能有效地避免覆蓋件的起皺、開裂、拉毛回彈現(xiàn)象。 圖 22工藝孔和工藝切口 ④ 汽車覆蓋件 沖壓 工藝的正確選擇 從汽車覆蓋件 沖壓 工藝設(shè)計(jì)依據(jù)到設(shè)計(jì)原則的分析 ，確定了正確的汽車覆蓋件 沖壓 工藝的方案，汽車整車外形是由許多輪廓尺寸較大且具有空間曲面形狀的覆蓋件焊接而成的。 防 16 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 裂措施 ：為了防止開裂，應(yīng)從覆蓋件的結(jié)構(gòu)、成形工藝以及模具設(shè)計(jì)多方面采取相應(yīng)的措施。 ①起皺及防皺措施 原因： 覆蓋件的拉深過程中，當(dāng)板料與凸模剛開始接觸，板面內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生 壓應(yīng)力，隨著拉深的進(jìn)行，當(dāng)壓應(yīng)力超過允許值時(shí)，板料就會(huì)失穩(wěn)起皺。 ③ 形狀復(fù)雜。 圖 21 是幾個(gè)典型的汽車覆蓋件簡圖。覆蓋件的制造是汽車車身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然后由板料成形數(shù)值模擬軟件生成求解器的輸入文件 ,提交給求解器進(jìn)行計(jì)算。 在 dynaform 中定義毛坯時(shí) ,材料屬性可以用 1 2 3 3 39 號材料模式來 13 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 模擬 ,18 號材料是冪指數(shù)塑性各向同性材料模型 ,24 號材料時(shí)分段線形材料模型 ,目前使用較多的時(shí) 36 號或 37 號材料來進(jìn)行沖壓成形分析 ,36 號材料為各向異材料 ,平面應(yīng)力狀態(tài)、屈服應(yīng)力為指數(shù)硬化方式 。 eta/DYNAFORM 具有良好的工具表面數(shù)據(jù)特征，因此可以比較好地預(yù)測覆蓋件沖壓成形過程中板料的破裂、起皺、減薄、劃痕、回彈，評估板料的成形性能，從而為板料成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供幫助。同時(shí)， eta/DYNAFORM 也最大限度地發(fā)揮了傳統(tǒng) CAE 技術(shù)的作用，減少了產(chǎn)品開發(fā)的成本和周期。 Dynaform 軟件簡介 eta/ 是由美國工程技術(shù)聯(lián)合公司（ ENGINEERING TECHNOLOGY ASSOCIATES,INC.） 開發(fā)的一個(gè)基于 LSDYNA 的板料成形模擬軟件包 [8]。 (2)提高分析能力 隨著仿真技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不斷增加，需要進(jìn)行分析的成形情況也越來越 11 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 復(fù)雜，對仿真技術(shù)的能力也提出了越來越高的要求。r 值愈小 ,材料厚向變形愈容易 ,即愈易變薄或增厚。 5)厚向異性指數(shù) r:薄板制件的寬向?qū)嶋H應(yīng)變與厚向?qū)嶋H應(yīng)變之比。 n值在數(shù)量上還等于 (或近似等于 )單向拉伸時(shí)材料剛要出現(xiàn)頸縮時(shí)的實(shí)際應(yīng)變。均勻伸長率的大小反映了薄板變形開始發(fā)生頸縮時(shí)的變形量?？估瓘?qiáng)度σ b的大小決定了薄板成形中所能施加的最大載荷。同時(shí) ,塑性加工中的摩擦是在高壓、高溫條件下發(fā)生的 ,并且伴隨著工件的塑性變形 ,因此其機(jī)制十分復(fù)雜 ,影響因素多 ,如接觸面上的 潤滑條件、模具表面狀態(tài)、變形溫度以及材料化學(xué)成分、性能等。 邊界條件 根據(jù)模具與變形工件的作用情況 ,工件的外表面可以分為自由表面和接觸表面兩大部分 [3]。隱式方法計(jì)算回彈的模型有兩種 :無模法和有模法。板料成形數(shù)值模擬中精確模擬拉延筋的影響還是比較困難的 ,主要是因?yàn)槔咏畛叽巛^小 ,形狀復(fù)雜 ,要精確考慮板料與拉延筋的接觸 ,則必須將拉延筋模型劃分成非常細(xì)小的單元網(wǎng)格 ,這會(huì)增大很多計(jì)算工作量 ,因此這種做法是不現(xiàn)實(shí)的匯創(chuàng)。而采用殼體單元?jiǎng)t板面內(nèi)的單元可以不受板厚的限制 ,從而可減少單元數(shù)量。一般而言 ,采用彈塑性模型可以模擬金屬各類成形方式 ,可以得到整個(gè)變形體內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變分布的實(shí)際情況 ,考察模具的受力、變形情況。 大變形彈性有限元法 變形體在外載荷作用下 ,經(jīng)變形后達(dá)到平衡 ,因此用現(xiàn)時(shí)位形的歐拉應(yīng)力表述平衡方程是很自然的。 小變形彈塑性有限元法 金屬塑性加工是不可逆的 ,因?yàn)樽冃喂Φ囊徊糠洲D(zhuǎn)變成熱能。 在塑性變形過程中 ,如果彈性變形不能忽略并對成形過程有較大的影響時(shí) ,則為彈塑性變形問題 ,板料成形就屬于典型的彈塑性變形問題。 6 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 計(jì)算機(jī)模擬沖壓成形理論 用于板料成形數(shù)值模擬的有限元方法分為彈 (粘 )塑性有限元法和剛 (粘 )塑性有限元法 :粘塑性有限元法主要應(yīng)用于熱加工 ,而剛塑性有限元法在板料成形中應(yīng)用有限 [3]。近年的國際形勢表明，沒有自主的研發(fā)能力，企業(yè)就不可能在激烈的市場競爭中生存下去。它代表了一個(gè)企業(yè)開發(fā)和制造能力。汽車車身沖壓成形技術(shù)的關(guān)鍵是沖壓工藝與模具技術(shù)。 當(dāng)今世界汽車行業(yè)普遍認(rèn)為，汽車車身沖壓成形技術(shù)是汽車制造技術(shù)的重要組成部分，每次汽車車身的更新?lián)Q代都需要開發(fā)相應(yīng)專用模具和增加必要的生產(chǎn)線。 隨著非線性理論、板料成形有限元理論的完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展 ,薄板沖壓成形的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)日漸成熟 ,使零件在批量生產(chǎn)前 ,對其成形過程進(jìn)行模擬成為了可能 ,并在制定工藝和模具設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來越大的作用。眾所周知 ， 汽車沖壓件中頂蓋是最大的沖壓件 ， 頂蓋質(zhì)量的好壞直接影響整車的外觀和質(zhì)量 。 addendum design。通過拉深工藝分析，并在CAD/CAE 軟件中進(jìn)行工藝補(bǔ)充，構(gòu)建工藝補(bǔ)充面。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它 教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用