总结了冲压数值模拟过程中考虑拉伸工艺性时应注意的几个问题.通过冲压成形数值模拟与实际冲压结果的比较 ,证实了采用 PAM-STAMP数值模拟软件对汽车后盖内覆盖件进行数值模拟的准确性 ,并据此进行了工艺参数的调整和优化.
一、引言
对于制造业来说, 21 世纪竞争的核心将是新产品的竞争。围绕新产品的竞争, 一场以信息技术为特征的新的制造业革命正在全球波澜壮阔地展开。如何实现高质量、低成本、短周期的新产品开发, 是赢得这场竞争的关键。汽车覆盖件与一般薄板拉伸件相比, 具有材料相对厚度小、结构尺寸大、形状复杂、尺寸精度和表面质量要求较高的特点。
其零件大多是由复杂的空间自由曲面组成, 成形时, 坯料上各部分的变形复杂、差别较大, 各处应力也很不均匀, 使零件的冲压工艺性较差, 拉伸过程中容易产生起皱或破裂现象。
车身覆盖件的成形过程涉及几何非线性、材料非线性和复杂的接触与摩擦等问题, 在传统的冲压生产过程中, 无论是覆盖件模具的设计、制造, 还是坯料形状和尺寸的确定, 冲压工序、工艺参数的规划,都要设计制造原型,经过多次试生产和多次调试修正才能确定, 这是一个试错逼近的过程, 造成人力、物力和财力的大量消耗,生产成本高,周期长,质量不易控制。随着计算机技术的不断发展, 计算机辅助工程(CAE) 已广泛应用于板料成形过程分析,不仅可用于后期的工艺分析及模具设计, 也可用于产品设计阶段, 以确保零件具有较好的冲压成形工艺性。预先在计算机上进行实际生产过程模拟, 可在计算机屏幕上观察毛坯的成形过程, 预示汽车覆盖件零件冲压成形的可行性, 然后通过少量试模验证,就可得出较可靠的可行性结论。
现使用法国ESI 公司开发的PAM-STAMP 2G商业化专业板料冲压成形软件对汽车后盖内覆盖件进行冲压模拟分析。
二、数值模拟
1、PAM-STAMP 2G软件简介
PAM-STAMP 2G软件的新的系统框架可以在各模块之间进行无缝数据交换, 还提供了可以客户化的应用程式编程界面。
PAM-DIEMAKER 通过参数迭代的方法获得实际的仿真模型, 能在几分钟内生成模面和工艺补充面, 并快速分析判断零件有无过切(负角) , 并计算出最佳的冲压方案, 然后可非常简单地对模面和工艺补充面的几何形状进行修改, 并参数化地完成所有前期模具设计的控制。
PAM-QUIKSTAMP 提供的是一个快速成形分析,在精度、计算时间、计算结果三者之间折衷出最优的方案, 能让模具设计师快速检查和评估其模具设计, 包括模面和工艺补充部分以及其他模具设计的合理性。
PAM-AUTOSTAMP 可为用户提供在实际工业条件下, 如考虑重力影响、压料过程、多步成形、各种拉伸、切边、翻边和回弹等复杂情况下的可视化冲压成形模拟。
2、汽车覆盖件冲压成形数值模拟流程
汽车覆盖件冲压成形数值模拟流程见图1。
3、汽车覆盖件拉伸工艺及选择参数应注意的问题
(1) 选用合理、经济的覆盖件材料。汽车覆盖件的拉伸实际就是以金属的塑性性能为基础的冲压加工, 因此一般选用屈服点σs 和屈服强度σs/ σb 较低,伸长率δ、厚向异性指数n 较高的薄板材料。
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