【正文】 的主要工作有通過 UG對汽車車門進行拉延模具的設計，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)驗和反復對試驗結(jié)果的驗證與分析后，重新設定相關(guān)系數(shù)，找到最合適的參數(shù)設置。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%，它的應用將越來越廣泛。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的井噴式發(fā)展，傳統(tǒng)覆蓋件模具的制造方式越來越不適應汽車產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的需求，嚴重阻礙汽車產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展模式。開裂、起皺和回彈等是在板料成形過程中常見的三種質(zhì)量缺陷，也是金屬板材拉延成形最關(guān)心的問題 [7][8]。在常用的UG、Catia 等三維軟件里建立其工藝數(shù)模速度慢、工藝合理性很難保證，在Autoform、Dynaform 等板料成形仿真軟件有幾何構(gòu)型模塊，具有快速生成較合理的工藝補充面功能，可以迅速造出凸模、凹模、壓邊圈、余肉等 [8]。 4）板料成形性能的評價金屬板料成形性能是評價汽車覆蓋件沖壓產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一，其成形質(zhì)量涉及沖壓成形板料是否有開裂，起皺高度是否在公差許用范圍內(nèi)，回彈量和剛度是否滿足精度要求。本課題選題的目的就是如何找到合理的最佳工藝參數(shù)組合，通過優(yōu)化 CAE 數(shù)值模擬分析參數(shù)，從而達到減少現(xiàn)場整改次數(shù)，降低生產(chǎn)成本，縮短設計周期，降低工人的勞動強度，推動整車的開發(fā)進程。即使是大型復雜制件，經(jīng)工業(yè)實踐證實是可行和可靠的。 在產(chǎn)品制造或工程施工前預先發(fā)現(xiàn)潛在的問題。（1）用 3D 軟件（如 UG、PRO/E 等）建立零件并導出 iges 文件。上世紀七十年代，馬薩爾教授和王首次提出了彈性有限元的格式，后來日本學者山田嘉昭推導出了材料小變形問題的彈塑性矩陣的顯示表達式。在此基礎上，人們又陸續(xù)研究了任意形狀材質(zhì)的拉深、非對稱沖壓模具的沖壓成形等問題。數(shù)值模擬技術(shù)的深入研究和廣泛應用，為金屬板料沖壓的模具產(chǎn)業(yè)帶來了翻天覆地的變化，使板料成形缺陷由憑靠經(jīng)驗進行判斷的不可預知變成了可提前預測。增量法實質(zhì)上是用一系列線性問題去近似模擬非線性問題，即采用分段線性的折線來代替非線性變化的曲線。其中 Barlat 屈服函數(shù)可以較好的對正交異性材料的各向異性塑性狀態(tài)進行描述，且其屈服函數(shù)所反映的應力/應變響應與多晶體塑性力學中的結(jié)果是相符的，因此 Barlat 屈服準則的精度比其它屈服準則的精度更高一些。 表示共轉(zhuǎn)軸坐標系 軸的單位向量，其表達式如下：3?ez? 圖 22 BT 單元局部共轉(zhuǎn)坐標系 （218）3?se? （219）421r? （220）33ss??定義單位向量 為 軸的單位向量1?ex （221）1s （222）32?)(er???定義 軸的單位向量為y? （223）132?e? 在共轉(zhuǎn)坐標系下，全局坐標和單元局部坐標之間的變換關(guān)系矩陣是由 這)?,(321e個三元向量在全局坐標系中的分量構(gòu)成。其中動力顯示格式最適合用于車身覆蓋件沖壓成形的有限元分析 [4547]。創(chuàng)建零件層后，系統(tǒng)會默認新建的零件層為當前工作的零件層。① 檢查重疊單元選擇模型檢查中的重疊單元選項，軟件會自動檢查和統(tǒng)計重疊單元，檢查結(jié)束后，彈出對話框是否“ 將失敗的單元添加到新的零件層中” ，選擇“是”。關(guān)閉“原始零件層 ”選項，參數(shù)設定可以采用默認值，單擊選擇曲面如圖 35，選擇要劃分的曲面后，單擊應用按鈕，系統(tǒng)自動劃分出網(wǎng)格，單擊“是” 接受劃分的網(wǎng)格。第 3 章 基于 Dynaform 模面前處理與參數(shù)設置19 / 70 模面前處理 Dynaform 初步處理先從 UG 中打開汽車車門的三維模型圖，在圖層中關(guān)閉含有多余的結(jié)構(gòu)、標注尺寸等的圖層，僅需保留需要進行模擬的內(nèi)板結(jié)構(gòu)。因此（234 ）式可記為0det? （243）?????B?它是應變速率與節(jié)點速度之間的變換關(guān)系，其中 （244）?Tyzxyx???? （245）??z????為應變速率節(jié)點速度矩陣，是一個 的矩陣。汽車覆蓋件自身具有的特點決定了沖壓成形有限元仿真的較優(yōu)選擇是殼單元，其擁有令人比較滿意的計算精度和計算效率。在汽車覆蓋件拉延成形中，為了方便描述金屬板材任意一個質(zhì)點的位置隨時間的變化狀況，本課題選擇了兩個固定重合的坐標系。該過程不但使得金屬板料在拉深和拉延的復雜應力作用下發(fā)生塑性流動、塑性強化，而且會引起金屬板料的起皺、開裂和回彈等問題 [9]。通常情況下，可以用兩種不同的表達方示來建立有限元函數(shù)式：第一種方式是所有的動力學、靜力學和運動學變量總是以初始構(gòu)形為參考基準，即在整個分析過程中，所有的參考構(gòu)型始終保持一致，不發(fā)生改變，這種方式稱為完全 Lagrangian 格式(即常說的 )；另一種方式是全部的動力學、靜力學和運動學變量都是以每一載荷或時間步長開始時的構(gòu)形，即在分析過程中參考構(gòu)形是不斷改變更新的，這種方式稱為更新的 Lagrangian 格式（即常說的 ） [9]。欽科維奇在上世紀七十年代中期提出了粘塑性有限元法，用不可壓非牛頓流體的材料力學理論和方法來分析金屬材料的塑性流動情況，同時他還第一次用有限元方法來進行數(shù)值模擬沖壓成形仿真過程。最后概況一下課題研究的主要內(nèi)容和課題的研究方案。首先在 Dynaform 中進行造型，同時生成必要的工藝補充，設置拉延成形工藝參數(shù)，采用正交試驗和極差分析，得出拉延成形過程中各工藝參數(shù)分別對汽車車門內(nèi)板各個單一評價指標最大變薄率、最大起皺高度和回彈量的影響規(guī)律，在此基礎上，使用綜合加權(quán)評分對拉延成形進行評價，建立目標函數(shù)，對實驗結(jié)果進行優(yōu)化，從而獲得拉延工序影響成形質(zhì)量的一組最佳工藝參數(shù)組合；最后實驗與實際對比驗證，找出零件出現(xiàn)問題的原因并給出合理的解決方案。在設計過程中，通過運用 CAE 技術(shù)，可以增加設計功能，借助計算機分析計算，確保產(chǎn)品設計的合理性，減少設計成本。本文著重探討 Autoform 及其應用。因此單憑經(jīng)驗很難預先估計成形質(zhì)3 / 70量合格與否，往往要等到模具加工后試模時才能暴露出來，給模具調(diào)試造成極大困難，甚至導致模具報廢。此外，目前不但可以進行冷沖壓數(shù)值模擬，而且沖壓熱成形技術(shù)也逐步走向成熟，在國內(nèi)一些知名模具公司已經(jīng)開始探索性應用。隨著 CAD/CAE/CAM 等新興技術(shù)的廣泛應用，使得汽車覆蓋件沖壓模具及其工藝設計近乎全線突破了傳統(tǒng)的設計思路 [10]。目前，CAE 分析的準確性已得到實踐的驗證，板料成形 CAE 軟件在企業(yè)中得到了深入廣泛的運用，已經(jīng)成為板料成形不可或缺的前期預測工具。 Dynaform SoftwareIII / 70目 錄引 言 ....................................................................1第 1 章 緒論 ...............................................................2 沖壓數(shù)值模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .................................2 沖壓模具 CAE 數(shù)值模擬分析的目的 ......................................2 AUTOFORM軟件簡介 ......................................................3 課題研究的主要內(nèi)容 ..................................................4 課題的研究方案 ......................................................6 本章小結(jié)： ..........................................................6第 2 章 汽車覆蓋件拉延成形理論 .............................................7 汽車覆蓋件拉延成形有限元仿真理論概述 ................................7 汽車覆蓋件拉延成形數(shù)值模擬有限元理論 ................................8 幾何非線性 .......................................................8 Barlat 屈服準則 ..................................................9 汽車覆蓋件沖壓成形單元模型 ......................................11 有限元控制方程的求解 ............................................16 本章小結(jié) ...........................................................18第 3 章 基于 DYNAFORM 模面前處理與參數(shù)設置 .................................19 模面前處理 .........................................................19 Dynaform 初步處理 ...............................................19 創(chuàng)建 DIE.........................................................19 創(chuàng)建 PUNCH 零件層 ................................................22 創(chuàng)建 BINDER 零件層 ...............................................23 創(chuàng)建 BLANK 零件層 ................................................25 板料成形設置 ....................................................26 凸凹模、壓邊圈定位 ..............................................28 參數(shù)設置 ...........................................................29 設置工序、控制參數(shù) ..............................................29 動畫預覽 ........................................................30 Dynaform 求解器計算 ............................................30 本章小節(jié) ..........................................................32第 4 章 CAE 分析數(shù)值模擬仿真結(jié)果 ...........................................33 讀入結(jié)果文件到 ETA/POST.............................................33 繪制變形過程 .......................................................33 成型極限圖 FLD......................................................34 厚度變化情況 .......................................................36 錄制 AVI 成形過程 ...................................................37 本章小結(jié) ...........................................................38第 5 章 拉延模結(jié)構(gòu)設計 ....................................................39 拉延模工作部分計算 .................................................39 凸模圓角半徑 ....................................................39 凹模圓角半徑 ....................................................39 凹模工作深度計算 ................................................40