薄板冲压成型仿真软件— Autoform功用解析
Jason Hu YunBin
?前言
目前，在薄板冲压成型仿真领域，Autoform软件的市场占有率为全球第一。全球 90% 以上的汽车制造商在使用 AutoForm。全球前 20 家最大的汽车制造商 100% 在使用AutoForm。全球超过 100 家模具制造商与薄板冲压件制造商均在使用AutoForm。在德国， AutoForm 市场占有率为 90% 以上。在全球， AutoForm 市场占有率为 80% 以上。在国内，AutoForm目前拥有众多的行业用户，如上海大众汽车有限公司、一汽模具制造有限公司、东风汽车模具有限公司、成飞集成科技股份有限公司及天津汽车模具有限公司等。
Autoform自面世至今不过十来年，其进入中国市场也不过短短三、四年时间，却获得了业界的一片喝彩与赞誉，缘由何在？Autoform是一款CAE仿真软件，我们知道，CAE是计算机辅助工程（Computer Aided Engineer）的简称。对工程应用实际的辅助功能全面，操作简便，提高工程方案的可靠性，缩短方案制定周期等方面都具有强大的辅助功能，能实实在在的提高工作效率，使应用者对自己的工作方案在实施前就做到心中有底，有效减少实际工作中的不确定性，这些无疑都是评价一款CAE软件是否优秀的重要标准。
Autoform的出现，冲击和改变了许多传统的CAE仿真理念。其界面简单，操作简便，无需用户具备有限元知识，消除了一般工程技术人员对CAE 仿真分析的神秘感，促进了CAE分析的工业应用。由于在众多有限元技术上的突破，使得AutoForm在计算速度上具有很大的优势，也推翻了动态显式算法计算效率优于静态隐式算法的传统观念。其在接触处理算法上的突破，使得应用者从此无需再将大量宝贵的时间耗费在单元网格处理之中。其功能强大的模面设计模块，使得应用者无需再将大量时间耗费在繁冗的CAD数据处理之中，而将精力专注于方案本身。其在单元技术上的突破，使得用户可以选择多种单元类型，对成型过程进行精确模拟计算。其在自适应网格技术上的突破，使得用户能精确模拟出最细微处的材料变形流动情况。其完善的输入/输出接口，保证了不仅可以输入多种格式的外部数据，也可以将在Autoform中生成的曲面以多种格式输出，甚至可将仿真后产品的各种成型信息（如应力、应变等）以多种格式（如Nastran，Dyna、pam、Abaqus等）输出以备后续碰撞仿真分析使用。
?Autoform模块及特点
作为一款优秀的CAE仿真分析软件，Autoform主要分为以下模块：
从求解方式来讲，分为：
?一步法（OneStep）
主要用于快速成型仿真，快速方案评估，坯料展开等。
?增量法（Incremental）
主要用于精确模拟成型过程，精确评估方案。
?液压成型分析（HydroForming）
主要应用于管胀分析，弯管分析。
从模块上来讲，主要分为：
?工件设计模块PartDesigner
?模面设计模块DieDesigner
?坯料设计模块BlankDesigner
?排样设计模块Nest
?修边设计模块Trim
?工艺优化模块Optimizer
?管胀模具设计模块HydroDesigner
?快速分析模块OneStep
?精密分析模块Incremental
?液压成型分析模块Hydro
?项目管理模块ProjectManager
Autoform能够成为在薄板成型仿真领域工业应用最为广泛的一款CAE软件，主要具有以下特点：
1.全自动网格划分。传统意义上的分析师，都在对几何的网格划分上
具有较深的造诣，在一个方案的整个分析过程中，网格的处理，往
往占据了70%的精力。资深分析师的匮乏，严重影响了CAE分析
在工业界的推广应用。Autoform由于在接触算法上的重大突破，从
而在根本上改变了网格划分对技术人员所要求的内涵，其整个划分
过程全自动，无需用户干预，具有快速、准确、稳定和简单的特
点，不占用使用人员的精力。全自动网格划分，使得CAE分析的瓶
颈问题得到解决，对普通技术人员而言，CAE分析不再是一个神秘
领域，使得CAE工业应用的普及化真正成为现实。
2.全程工艺设计辅助。
3.计算速度快。Autoform对板冲压成型过程的仿真模拟计算速度超越
了传统意义上对板冲压成型过程进行模拟所需时间的理解。其计算
速度是同类CAE软件的几倍甚至几十倍。绝大部分制件的仿真分析
计算都能在几十分钟内完成，有些甚至只需几分钟。
4.模拟精度高。Autoform不仅在瑞士设有研发部门，而且在德国还专
门设有工业应用部门，其与欧洲的一些著名的汽车生产商和模具生
产商之间也已建立了良好的联系和反馈机制。经过多年的工业应用
反馈积累改进和版本升级，目前，Autoform的模拟精度已经在世界
范围内得到了广泛认可，这一点也已经在NUMISHEET’2002的试
题结果中得到了很好的反映。
5.模拟结果稳定性高。Autoform诸多内置参数来源于工业实际，无需
用户外部干预。与传统CAE软件比较，其计算结果不依赖于操作者
的FE经验，不会因人而异，稳定性非常好。这一点已经在
NUMISHEET’2002的试题结果中得到了很好的反映。
6.界面简洁，操作性好。Autoform的前、后处理所有功能都集成于一
个界面之中，但整个界面简单明了，给人以井井有条之感。其所有
模块都兼具向导功能，用户只须按部就班将设置填好即可。若用户
有错误或疏漏的地方，Autoform会以警示颜色标出，方便用户检查
及修改。
7.全参数化驱动，各模块无缝集成。Autoform中的所有涉及模面设计
及几何操作的地方，都是参数化驱动，用户修改任意一处，相应的
其它地方都自动改变。不同模块无缝集成，在任意一模块中都可调
用其它模块中所获得的结果。
?Autoform功用解析
Autoform的主要工业应用方面体现在：
?冲压件、管胀件及弯管件的成型工艺性分析。应用Autoform，可以精确快速的对每一种工艺方案进行模拟分析。通过对仿真结果的分
析解读，可以快速判断工艺方案的可靠性，找出问题所在。针对可
能会发生的问题，提前制定相应的对策及方案修改办法，将问题消
弭在前期技术工作中，使用户所在单位的整个工作流程更加畅通。
图1 成型性分析结果
? 工件设计。在产品设计阶段，设计工程师需快速评估产品工艺性及加工性是否合理，若不合理，能否快速修改产品而无需依赖在CAD 系统中进行繁冗的操作。借助于Autoform 的OneStep 功能，设计师可以快速评估产品设计的合理性。借助于Autoform 的PartDesigner
模块，可以使设计师快速完成诸于产品倒角、特征修改、孔洞填充及左、右件之间连接型面的生成的操作。
? 模面设计。在工艺规划设计阶段，传统上工艺师都是依靠已积累的经验进行工艺规划，在CAD 系统中完成模面设计。这种方法对工
艺人员的经验要求太高，并且在CAD 系统中进行模面设计工作耗
时费力，修改甚难，一旦工艺方案被否定，在CAD 系统中所作的
模面设计工作难免前功尽弃，不能不使模面设计工程师郁闷异常。Autoform 的DieDesigner 模块将成为工艺人员的强大助手。应用
AutoForm 的DieDesigner 模块，可以进行精细模面设计。用户通过
将产品零件的数模导入到AutoForm 中，通过DieDesigner 模块可完成一个完整的工艺设计过程。其模面设计功能是全参数化的，操作
简便，操作者只需将精力集中于工艺方案本身，可方便的通过
Autoform 快速将工艺人员的定性工艺思路以量化的方法表达出来。
依靠DieDesigner 模块提供的功能，工艺人员可以在短时间内（一般30分钟内）快速完成一种方案的工艺补充。借助于DieDesigner 模
块，可以快速对不同工艺方案进行比较，选择出其中的最优方案。 ? 排样设计
Filleting
Double-attached
图2 PartDesigner
图3 Autoform 中DieDesigner 功能
?优化设计
?方案管理
?全工艺方案辅助设计
?典型案例
此案例中产品，运用传统方法在CAD系统中进行工艺分析并做出工艺补充型面，差不多要一个星期。并且，依据工艺人员的经验状况，还不一定能保证工艺方案的正确性。
采用Autoform进行工艺方案设计及模面设计工作，设计者可在一天之内确定出最佳工艺方案并完成模面设计工作。设计者即使经验不足，也可对自己的工艺方案的准确性充满信心。
此模型工艺性及几何特诊均较复杂，在车身覆盖件中达到此难度的并不多。对于一般难度的制件，完成工艺方案确定及模面设计和模拟计算所耗时间远远较此为少。
任何疑问，欢迎探讨：jasonhyb@https://www.doczj.com/doc/8c2973417.html,
调整冲压方向
时间：约1分钟
孔洞填充
工艺补充生成
时间：约15
分钟
初次模拟计算
时间：约45修改工艺补充
时间：约15分钟
形成最终方案
修改次数：16次
时间：一天内
压料面生成及调整
边界光顺
时间：20秒
CAD 数据读入
自动网格划分
单元数：49090
时间：约1分钟
应用Autoform 形成一个完整工艺方案过程