倪洪啟等

摘要：隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，車輛車身開發(fā)也越來越注重性能、裝飾等細(xì)節(jié)，對(duì)于較為復(fù)雜的造型，零件拉延成形的難度也較大，在模具試沖壓以及調(diào)試、驗(yàn)證過程中產(chǎn)生的各種問題也引起了設(shè)計(jì)人員的重視。本文基于Dynaform軟件，對(duì)汽車覆蓋件拉深成形進(jìn)行數(shù)字模擬仿真，并對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以期提高模具制造的經(jīng)濟(jì)性和汽車覆蓋件的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Dynaform；汽車覆蓋件；拉深成形

汽車車身開發(fā)的基礎(chǔ)是覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和制造，這也是開發(fā)新型車面臨的主要瓶頸之一，汽車覆蓋件沖壓成形取決于覆蓋件設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這實(shí)際上是一個(gè)涵蓋幾何、邊界和材料非線性的大變形、大撓度的彈塑性變形過程。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，因模具設(shè)計(jì)不合理而引發(fā)的成形缺陷問題時(shí)有發(fā)生。如果借助常規(guī)試錯(cuò)法進(jìn)行糾正，不僅對(duì)資源造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)，也難以適應(yīng)產(chǎn)品快速更新的發(fā)展要求?；贒ynaform軟件，對(duì)汽車覆蓋件拉深成形進(jìn)行數(shù)字模擬仿真，有助于模具的開發(fā)，且能夠?yàn)樯a(chǎn)實(shí)踐提供一定的指導(dǎo)。

1.Dynaform軟件及在汽車覆蓋件方面的應(yīng)用

1.1 Dynaform軟件

Dynaform是當(dāng)前較為流行的一款板料成形分析軟件，具備強(qiáng)大的分析和處理功能，這些功能實(shí)現(xiàn)主要基于動(dòng)力顯式積分算法、板殼有限元理論、網(wǎng)格細(xì)化自適應(yīng)技術(shù)、多工步成形模擬技術(shù)以及有限元模型建立的若干技巧。該軟件可以對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)值進(jìn)行模擬，將板料變形過程中的應(yīng)變和應(yīng)力分布顯示出來，便于對(duì)各種成形缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

1.2基于有限元的汽車覆蓋件沖壓工藝

數(shù)據(jù)模擬技術(shù)在國內(nèi)模具工業(yè)的應(yīng)用還相對(duì)不足，與發(fā)達(dá)國家相比還存在很大差距，從目前覆蓋件沖壓工藝的發(fā)展情況來看，模具設(shè)計(jì)制造中，新模式正在逐漸取代舊模式，數(shù)字化塑性成形已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)，就拉延方案而言，最先要解決的問題就是拉延方向的確定，即要適當(dāng)改變凹形及反拉延的形狀，然后再在后續(xù)工序中對(duì)改變的部分進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到覆蓋件設(shè)計(jì)要求?；贒ynaform軟件的沖壓方向，其在確定時(shí)要考慮到以下問題：一是在調(diào)整沖壓方向時(shí)應(yīng)先計(jì)算零件的最大寬度或最小拉延深度；二是在檢查沖壓方向時(shí)應(yīng)從選擇拉延深度、沖壓負(fù)角和拔模角度入手，以此來確定沖壓方向[1]。

2.基于Dynaform的覆蓋件拉深成形仿真分析

2.1拉深成形工藝參數(shù)分析及拉延件設(shè)計(jì)

在對(duì)覆蓋件壓料面以及工藝進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定拉延方向，為拉深成形奠定基礎(chǔ)，再有，拉延筋對(duì)調(diào)節(jié)材料流動(dòng)，以及提高拉延件的剛度和覆蓋件的質(zhì)量也至關(guān)重要，因此，有必要對(duì)這些基礎(chǔ)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于需要拉深的部位，通過凸?？梢淮纬尚?，剛開始拉深時(shí)，應(yīng)盡量讓兩側(cè)進(jìn)入凹模的材料保持均勻，在接觸凸模時(shí)應(yīng)采取多點(diǎn)分布的方式，使拉深深度既淺又均勻。

接下來要對(duì)壓面料和工藝補(bǔ)充部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，二者是構(gòu)成拉深成形工藝參數(shù)的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，有助于改善拉延條件。壓料面對(duì)拉深工作影響很大，其形狀是確保材料順利流入凹模的首要條件，沒有壓料面難以拉深出符合質(zhì)量要求的覆蓋件，在設(shè)計(jì)中，壓料面長度應(yīng)小于相應(yīng)的凸模頂部的表面長度，以消除凸模頂部波紋，同時(shí)將頂面接觸毛坯，這樣成形更容易；在接觸毛坯時(shí)，從中間向外擴(kuò)展，會(huì)增加中間部分張力，制件剛性也會(huì)提高[2]。對(duì)于工藝補(bǔ)充面的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮拉深進(jìn)料條件、修邊工序要求以及壓料面形狀。在此，通過對(duì)基于Dynaform的覆蓋件拉深成形的仿真分析，可以提前預(yù)測(cè)出板料成形過程中存在的破裂、劃痕、起皺等缺陷，并對(duì)板料成形性能進(jìn)行評(píng)估，這些功能主要通過模面處理模塊來實(shí)現(xiàn)，該模塊為設(shè)計(jì)人員提供簡潔、易操作的用戶界面，導(dǎo)入產(chǎn)品零件數(shù)模后，便能夠完成整個(gè)模面工藝設(shè)計(jì)。

2.2覆蓋件拉深成形方案設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)仿真工序步驟

基于Dynaform的覆蓋件拉深成形方案，主要包括前處理、后處理和板料成形三項(xiàng)內(nèi)容，分別通過前處理模塊、后處理模塊和板料成形模塊實(shí)現(xiàn)。前處理模塊是用來構(gòu)造和修改模型的，單元模型的產(chǎn)生也由此來完成，并能夠?qū)π扪a(bǔ)模型和與之相關(guān)的添加邊界條件進(jìn)行檢查，將在此模塊中設(shè)計(jì)好的模型參數(shù)以及加載條件輸入分析菜單中，并提交給基于有限元逆算法的模擬，覆蓋件拉深成形方案的前期設(shè)計(jì)也基本上得以完成。利用Dynaform軟件對(duì)覆蓋件拉深成形進(jìn)行仿真分析，其工序步驟可分為以下三步：第一步是拉延的基礎(chǔ)工藝處理，這需要在仿真分析前完成，然后建立數(shù)字化拉延模型，該模型的建立要符合工藝方案設(shè)計(jì)要求；第二步為數(shù)模導(dǎo)入，數(shù)模應(yīng)與沖壓方向一致，以便于計(jì)算時(shí)拉延坯料的輸入和輸出，以及后續(xù)調(diào)整，這也是拉深成形方案的前處理部分；第三步為仿真結(jié)果分析，完成凸模、凹模以及壓邊圈的定義，這是拉深成形方案的后處理部分[3]。

3.結(jié)論

基于基于Dynaform的沖壓模擬仿真，保證坯料外形的合理性能夠有效改善破裂、起皺等缺陷，而合理設(shè)置拉深筋，調(diào)整其高度和阻力，則有利于保證汽車覆蓋件的成形性。由此可見，利用Dynaform軟件對(duì)汽車覆蓋件拉深成形進(jìn)行數(shù)字模擬仿真，優(yōu)化工藝參數(shù)，有利于沖壓成形工藝的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳轉(zhuǎn)萍.基于DYNAFORM的汽車覆蓋件典型零件的成形工藝研究[D].西安石油大學(xué)，2011.

[2]劉細(xì)芬，黃位健.基于Dynaform的汽車覆蓋件拉延成形仿真研究[J].熱加工工藝，2013，11（3）129-131.

[3]朱澤華.基于DYNAFORM平行流蒸發(fā)器側(cè)板拉深工藝優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)[D].湘潭大學(xué)，2012.