板料成形CAE分析

板料成形性能及CAE分析课程设计摘要本文旨在介绍板料成形性能及CAE分析课程设计的内容，课程的目的是为学生提供了解板料成形性能与CAE分析方法的知识和实践技能。

课程包含三个组成部分，涵盖板料成形性能评估、板料成形试验、板料成形仿真分析等内容。

本文将分别从这三个方面进行论述。

板料成形性能评估板料成形性能评估是极为重要的一环，主要包括板料成形润滑和板料成形力学行为两个方面。

之所以需要进行板料成形性能评估是为了保证成形过程的顺利进行和成形产品的质量。

板料成形润滑试验目的是研究金属材料的不同成形过程中所需要的润滑条件，以寻找最佳的润滑条件使生产效率得到明显的提高。

板料成形力学行为试验的目的则是通过研究板料的力学性能，预测板料在成型过程中可能遇到的各种问题，以及寻找最佳成形工艺。

板料成形试验板料成形试验是课程的重点内容之一，主要是通过组织学生进行实验，让学生亲身体验和理解板料成形过程中所涉及到的实际问题，以及寻找最优的成形工艺。

板料成形试验一般包括三个基本部分：材料试样准备、试验数据采集及分析、试验成形过程观察。

其中数据采集和分析的重要性不言而喻，重点要关注数据如何采集以及如何用数据分析来获得实验结果。

板料成形仿真分析板料成形仿真分析是近年来快速发展的一门技术，它可以帮助产品设计师更好地削减成品开发成本，提高制造效率。

板料成形仿真分析主要分为两大类：一类是基于有限元程序的仿真分析，另一类是基于计算机辅助成形(CAE)的仿真分析。

因为仿真分析非常便捷、可重复、稳健，其应用范围得到了快速的发展，从而使得仿真分析在现代工业领域中应用越来越广泛。

总结通过本文对板料成形性能及CAE分析课程设的介绍，可以看出课程包含了板料成形性能评估、板料成形试验、板料成形仿真分析等三部分内容。

课程深入浅出，通过试验和仿真分析，使学生可以在实践中了解板料成形性能及CAE的应用。

“降低制造成本，提高制造效率”是现代制造的关键词，而板料成形性能评估和CAE分析正是帮助企业企业在老的生产模式上实现升级换代。

板料成形ca技术及分析软件可以在产品原型设计阶段进行工件坯料形状预示产品可成形性分析及工艺方案优从而有效地缩短模具设计周期大大减少试模时间帮助企业改进产品质量降低生产成本是由美国eta公司开发的用于板料成形模拟的专用软件包可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期不但具有良包括大量的智能化自动工具可方便地求解各类板料成形问可以预测成形过程中板料的破裂起皱减薄划痕回弹评估板料的成形性能从而为板软件的接口前后处理分析求解等所有功能
讨了 ＣＡＥ 仿真分析整个过程及其出现的问题， 做出了对应的 工艺参数调整， 实现了零件拉深工艺的优化， 从而节省大量 时间， 提高设计的可靠性。
通过零件的 ＣＡＥ 仿真分析， 可以预计覆盖件在成形时所 需的各项参数， 较之实际采用压力机进行冲压试验具有其难 以比拟的优越性。目前的 Ｃ Ａ Ｅ 技术不能完全替代实际冲压试 验过程， ＣＡＥ 仿真分析技术在不断完善， 随着计算机技术和 有限元理论的进一步发展， ＣＡＥ 技术将能够更迅速、更真实 地反应冲模成形过程中的各种问题， 从而能够更好地指导生 产实践。
［关键词］板料成型 Ｃ Ａ Ｅ 分析； 车身模具； 计算机数值模拟； 参数优化
一、引言
板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工， 获得质量 轻 、表 面 光 滑 ， 造 型 美 观 的 冲 压 件 ， 具 有 节 省 材 料 ， 效 率 高 和 低 成 本 等 优 点 。在 汽 车 、航 空 模 具 等 行 业 中 占 据 着 重 要 地 位 。 由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的， 长期以 来， 困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发 设计周期， 特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成 形的结果， 难预防缺陷的产生， 只能通过经验或类似零件的 现有工艺资料， 通过不断的试模、修模才能成功。某些特殊复 杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。

板料成形性CAE分析报告标准CAE分析的目标是得到可接受的模拟结果；例如成形件无破裂，没有明显的起皱，以得到生产现场试模时减小调模工作量，提高制件质量的效果。

CAE结果分析必须采用或说明以下模拟条件(如特定客户有特定要求则以客户要求为准)；●拉延模模面设计等级（设计依据，实型依据还是加工依据）●成形模拟使用的材料和生产实际所用的材料及其机械性能●坯料尺寸的控制（以拉延后坯料轮廓不超过第一道拉延筋中心线为准）●摩擦条件u=0.15，采用更高的摩擦系数时也应该至少保证成型性至少有10%的成型裕度●计算精度（薄板料t<1.2mm, layer=5,厚板料t≥1.2mm layer=7）,外板fine，内板standard●压边力（注意依赖AUTOFORM计算压边力不准确，需要通过经验确定或DYNAFORM计算）●总成型力（单动--凸模最大受力+压边力，双动—凸模，计算结果准确度不够，需要通过经验公式确认）●单动和双动的必须按照实际冲压条件，压边圈最小行程（确定是否有凸模顶料）CAE结果分析报告中必须包括以下内容；●重力作用下板料的变形情况（仅压边圈曲度过大时需要，方便板料定位设计）●压边圈闭合后的板料变形情况，AUTOFORM计算应选择合适的算法drawingor binder wrap(incremental step=8)以保证压边圈闭合后情况符合现场（仅压料面曲率过大时需要）●成型后的坯料，带修边线，拉延筋和初始坯料，并标明各个区域的流入量inflow。

●成型性Formability●板料减薄率Thinning（必须严格控制减薄率，所有减薄率小于20%的区域都必须设法改善，厚度增加必须小于0.1mm）●成形到底前5mm板料的起皱情况，不能有明显的起皱现象●起皱趋势Wrinkling Criterion的判断压边圈小于0.05，成型区域小于0.02，平面区域小于0.001(外板)，内板小于（0.005）。

基于“板料成形CAD/CAE4”课程项目式混合教学改革的探索一、前言板料成形CAD/CAE课程是材料成形与控制工程专业的一门重要的专业核心课，在工程中能够缩短模具设计周期、节省成本，是制造业数字化、智能化的必需技术，也是当前大学生参与后续模具课程设计、毕业设计、各类创新大赛、互联网+大赛必须掌握的一项关键技术。

熟练操作CAD/CAE软件，已经成为工程设计人员不可或缺的基本能力[１]。

当前，此类课程的教学内容和方式主要以建模和有限元理论为基础。

结合CAE软件功能教学，学生依照教学步骤完成示范教学模型的建构和CAE分析。

通过多年教学发现，在此教学模式下，学生严重缺乏创新思维和创新能力。

此外，当前教学还面临学时有限、生师比高、实践教学欠缺、学习兴趣不高、创新能力不足等长期困扰教学的难题。

当前，世界范围内，新一轮的科技革命和产业变革以及席卷全球的新经济的蓬勃发展，对工程教育的改革和发展提出了新的挑战[２]。

国内工程认证和新工科建设又对教学质量和人才培养提出了更高的要求[３]。

课程现有教学内容及方法等难以体现成果导向、以学生为中心、持续改进的基本理念。

为适应这些需求，培养目标、教学内容和教学方式都需要转变，要更加注重提高学生的学习兴趣、学习参与度、学习效果和创新能力培养[４，５]。

为适应时代变化以及国家对高校教学提出的新挑战和新要求，本文针对材料成型与控制工程专业的CAD/CAE系列课程进行了教学改革探索。

二、针对项目式教学的内容再组织（一）基于项目式教学的内容重构当前，课程教材基本按照成形理论、成形工艺特点、有限元理论、CAE分析技术等内容编写，没有按照创新能力培养的特点对课程教学内容进行系统、深入研究。

成形理论和成形工艺相关知识大多已在“金属塑形成形原理”“材料科学基础”和“冲压模具设计”等课程内讲解；有限元理论部分知识过于枯燥，且需要投入较多的教学时间。

这导致CAE分析部分内容只能简单地作为一门计算机刘华，刘红生，尤芳怡（华侨大学机电及自动化学院，福建厦门361021）［摘要］针对当前板料成形CAD/CAE课程面临的主要问题及挑战，对专业课程进行了改革。

板料成形性能及CAE分析文献综述引言随着强度的提高，高强度钢板塑性变差、成形难度增加。

对典型高强度钢板，如DP 钢、TRIP 钢和BH 钢等在汽车上的应用情况进行介绍，介绍了目前处在实验测试阶段的TWIP钢，具有许多优良的性能，只是投入生产中还存在一些尚待解决的问题。

对高强度钢板冲压生产时成形性差、回弹严重，以及冲模受力恶劣等常见问题进行了分析，最后对高强度钢板冲压成形性能研究现状和回弹影响因素进行了总结。

结果表明，高强度钢板成形性随材料、模具和工艺参数变化而波动，所以须综合研究三者的影响规律，从而提高高强度钢板的成形性能。

1 高强度钢板在汽车上的应用情况高强度钢板的拉伸强度一般在350MPa 以上，它不但具有较高的拉伸强度，还有较高的屈服点，具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点，在汽车上得到了广泛的应用[1]。

高强度钢板最初主要用于车身的前保险杠和车门抗侧撞梁。

近年来，随着高强度钢板的研制和开发，其成形性、焊接性、疲劳强度和外观质量都有所提高，现在高强度钢板已被广泛用来代替普通钢板制造车身的结构构件和板件[2]。

1. 1 双相钢( DP 钢)DP 钢是由低碳钢或低碳微合金钢经两相区热处理或控轧控冷而得到，其显微组织主要为铁素体和马氏体，马氏体以岛状弥散分布在铁素体机体上，DP 钢的显微组织示意如图1 所示[3]。

软的铁素体赋予DP钢较低的屈强比、较大的延伸率，具有优良的塑性; 而硬的马氏体则赋予其高的强度。

DP 钢的强度主要由硬的马氏体相的比例来决定，其变化范围为5% ～20%，随着马氏体的含量增加，强度线性增加，强度范围为500 ～ 1 200MPa。

目前大量使用的有DP590、DP780，热镀锌合金化DP980 的研发工作正在进行中[4]。

DP 钢具有低屈强比、高加工硬化指数、高烘烤硬化性能、无屈服延伸和室温时效等特点，一般用于需要高强度、高的抗碰撞吸收且也有一定成形要求的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等。

板料成形CAE技术及应用第一章：概述板料成形CAE技术是现代制造业中的重要组成部分。

CAE技术是计算机辅助工程技术的简称，可以通过模拟传统的试验方法来预测和优化产品设计的性能，从而提高制造效率。

板料成形是一种常见的加工方法，板料成形CAE技术的应用对于提高产品的质量、降低生产成本具有非常重要的意义。

第二章：板料成形CAE技术的基础理论板料成形CAE技术的基础理论主要包括有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）两个方面。

其中，有限元分析（FEA）是一种计算方法，它利用计算机对物体进行分割，将其分成小块，从而计算出每个小块的应变和应力，然后再将所有的小块加起来得到整个物体的应力分布。

对于板料成形的分析，需要将板料进行分割，并对每个小块进行单独的分析，然后再分析整个工件的形状和应力分布情况。

此外，计算流体力学（CFD）是一种计算流体行为的方法，利用数学模型模拟出流体运动的过程，在板料成型技术中，主要用于预测流体的流动情况。

第三章：板料成形CAE技术的应用1. 模拟板料成形过程板料成形CAE技术可以模拟板料的成形过程，包括板料弯曲、深冲和拉伸等工艺。

通过模拟模具的运动和板料的变形，可以预测板料成形过程中的应力分布、变形和应变等物理量，进而确定合适的加工参数和模具形状，从而达到优化加工效果的目的。

2. 优化模具设计板料成形CAE技术可以预测模具中的应力分布以及板料成形后的形状，可以优化模具的设计，提高模具的使用寿命和板料成形的质量。

3. 优化板料成形过程中的加工参数板料成形CAE技术可以根据模拟出的加工过程来优化板料成形过程中的加工参数，如板料的温度、压力、速度等，以达到最佳的加工效果，并提高板料成形的质量和效率。

第四章：发展趋势随着计算机技术和数值模拟技术的发展，板料成形CAE技术将会迎来新的发展机遇和挑战。

未来，板料成形CAE技术将不断提高计算精度和效率，同时也将不断拓展其应用范围。

例如，在高腐蚀、高温、高压等极端环境下的板料成形技术中，板料成形CAE技术也将扮演着越来越重要的角色。

铸造工艺课程设计软件
华铸CAD
(二)三维工艺CAD
二维工艺CAD系统虽然可以帮助技术人员甩 掉红蓝铅笔、绘图板，并且习惯于纸面介质 绘制工艺的工程师也可以较快适应CAD方式 的电子绘图。 但是二维工艺CAD的致命缺陷正是它的二维 描述方式，不能为后续的CAE、CAM乃至 RPM提供必要的三维信息。 如果说甩红蓝铅笔、甩绘图板需要二维工艺 CAD的话，那么实现CAD／CAE／CAM一体 化就必须要求铸造工艺CAD的立体化。因此 三维工艺CAD是铸造工艺计算机辅助设计的 必然发展方向。
液态成型工艺CAD根本功能是应能完成工 艺基本要素的设计与绘制(造型)任务，这些 要素包括浇注系统、冒口系统、分型面、 加工余量、起摸斜度、砂芯及芯头、冷铁、 不铸孔、铸造圆角、工艺卡等等，可以顺 利地完成铸造工艺设计。
因为铸造行业的特殊性，液态成型工艺的 标准没有统一，不同国家、不同行业、不 同工厂所采用的标准和习惯都不一致。这 一现状导致了铸造工艺CAD系统的开发极 其困难，普适性问题至今无法彻底解决。 因此，与液态成型CAE、 CAM比较，工艺 CAD发展相对滞后，在实际生产中的应用 还很少。
摆脱这一困境的途径主要有两条： 一是加紧制定铸造行业的技术标准，规范工艺设 计的各个环节； 二是借助于迅速发展的计算机技术，搭建强大、 灵活的铸造工艺CAD系统框架，利用此框架可以 迅速、方便地生成适合于某一行业、某个工厂的 铸造工艺CAD。 就目前而言，第一条途径困难重重，很难制定一 个大家都能接受、可以迅速推广应用的技术标准。 而第二条路线虽然困难也很大，但随着计算机软、 硬件及信息技术的快速进步，会逐步克服掉各种 障碍，使铸造工艺的设计实现“无图纸”化、计 算机化甚至远程网络化。
2、塑性成形CAE 主要是利用有限元技术对塑性成形的应力、 应变进行模拟分析，预测应力集中、开裂、 变形等缺陷。对于热锻过程的模拟还存在着 传热过程和再结晶过程的模拟分析。 3、塑性成形CAM 模具对于塑性成形而言具有非常重要的地位， 因此塑性成形CAM技术主要是研究如何利用 数控、电火花等加工手段，快速、精确地制 造出塑性成形用模具。

VACUUM VESSEL END FLANGE CAE分析报告产品名称：VACUUM VESSEL END FLANGE分析软件：Autoform4.2分析材质：14301实质材质：304L料厚：3mm成形类型：拉延毛坯尺寸：φ2010产品及工艺补充形状：产品成形性评估分析结果（Draw）板料变薄量图结论：由于现有的材料库没有304L,现用14301进行替代模拟，分析结论本零件拉延基本成功。

THERMAL SHIELD END FLANGE CAE分析报告产品名称：THERMAL SHIELD END FLANGE分析软件：Autoform4.2分析材质：6016 T4实质材质：6061 T6料厚：6.35mm成形类型：拉延毛坯尺寸：φ2124产品及工艺补充形状：产品成形性评估分析结果（Draw）板料变薄量图结论：由于现有的材料库没有6061-T6,现用6016-T4进行替代模拟，分析结论本零件拉延基本成功。

下面是赠送的团队管理名言学习，不需要的朋友可以编辑删除谢谢1、沟通是管理的浓缩。

2、管理被人们称之为是一门综合艺术--“综合”是因为管理涉及基本原理、自我认知、智慧和领导力；“艺术”是因为管理是实践和应用。

3、管理得好的工厂，总是单调乏味，没有任何激动人心的事件发生。

4、管理工作中最重要的是：人正确的事，而不是正确的做事。

5、管理就是沟通、沟通再沟通。

6、管理就是界定企业的使命，并激励和组织人力资源去实现这个使命。

界定使命是企业家的任务，而激励与组织人力资源是领导力的范畴，二者的结合就是管理。

7、管理是一种实践，其本质不在于“知”而在于“行”；其验证不在于逻辑，而在于成果；其唯一权威就是成就。

8、管理者的最基本能力：有效沟通。

9、合作是一切团队繁荣的根本。

10、将合适的人请上车，不合适的人请下车。

11、领导不是某个人坐在马上指挥他的部队，而是通过别人的成功来获得自己的成功。

12、企业的成功靠团队，而不是靠个人。

板料成形CAE技术与其应用完整(可以直接使用，可编辑优质资料，欢迎下载）板料成形CAE技术及应用长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于某些特殊复杂的板料成形零件，甚至制约了整个产品的开发进度，而板料成形CAE技术及分析软件的出现，有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高了企业的市场竞争力。

一、前言计算机辅助设计技术以其强大的冲击力，影响和改变着工业的各个方面，甚至影响着社会的各个方面。

它使传统的产品技术、工程技术发生了深刻的变革，极大地提高了产品质量，缩短了从设计到生产的周期，实现了设计的自动化。

板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工，获得质量轻、表面光滑、造型美观的冲压件，具有节省材料、效率高和低成本等优点，在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。

由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的，长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成形的结果，难以预防缺陷的产生，只能通过经验或类似零件的现有工艺资料，通过不断的试模、修模，才能成功。

某些特殊复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。

板料成形CAE技术及分析软件，可以在产品原型设计阶段进行工件坯料形状预示、产品可成形性分析以及工艺方案优化，从而有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高企业的市场竞争力。

板料成形CAE技术对传统开发模式的改进作用可以通过图1 和图2进行对比。

图1 传统板料成形模具开发模式图2 CAE 技术模具开发方式通过比较，就可发现板料成形CAE技术的主要优点。

(1)通过对工件的可成形工艺性分析，做出工件是否可制造的早期判断；通过对模具方案和冲压方案的模拟分析，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。

(2)通过缺陷预测来制定缺陷预防措施，改进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压方案的可靠性，从而减少生产成本。

收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ － ０ ６
作者简介 ： 田野 （ １ ９ ８ ６ 一 ） ， 男， 吉林 长春人 ， 硕士研究生 ， 主要从事机械制造及 其 自动化方面研究 。 黄根哲 （ １ ９ ６ ２ 一 ） ， 男， 吉林延吉人 ， 教授 ， 博士， 主要从事仿 生技术及摩擦热处理技术方面研究。
Ｏ 引 言
冷 冲 压模 具技 术 在 当今 社 会有 着 广 泛 的应 用 ， 在整个模具行业 内， 占有 近半 数 的 比例 。但 是 由 于模 具本 身 的一 些 缺 陷和 技术 水 平 的 限制 ， 使 得 在 应 用 于 实 际 生 产 中会 存 在 一 些 困难 ， 如 某 些 零 部 件 的 排 料 不当， 会 使 材料 的利 用率 有所 降 低 ， 导 致成 本偏 高 ； 部 件 外 型 的扭 曲程 度 过 大 ， 会 令 连 续 的料 带 在 连 料 和 加工 工 艺 上存 在 困难 ； 对 于某 些 孔 的位 置 度 以及 精度 有 特殊 要 求 的模 具 ， 会 需 要 加入 斜 契 冲孔 ； 工 件 尖 角 处两 侧余 料 过 小 ， 不 易压 料 ， 需 要加 入 氮 气 弹 簧 进行 辅 助 压 料 ， 这 些 价 格 较 高 的 特殊 部 件 的加 入 ， 也 会 使 成本 上 升 等等 。 由此 可 见 ， 模 具 对 技术 的要 求 较 高 ， 而 且 必 须 要 重 视 利 润 。要 想 成 功 的为 一 件板 料 零 部 件设 计 级 进模 具 ， 需 要考 虑 多种 因素 ， 特别 是 在 实 际的 生产 中要 想 获 得一 件 合 格 的零 件 ， 都需 要 进 行 反 复 的调 试 与 实验 ， 同时 也需 要 一批 经 验 丰富 的模 具设 计 师 和模 具 钳 工才 能完 成 ， 在 不 断 的修 模 和设 变 中 ， 时 间 和金 钱 也在 大量 的流失 。而 且 随着金 属 材 料 的不 断发 展 ， 汽 车 产业 也 在 寻求 大量 的新 型 材料 以满 足 和

成型CAE实验报告完整版一、实验目的本次成型 CAE 实验的主要目的是通过模拟分析来研究材料在成型过程中的行为和性能，以便优化成型工艺参数，提高产品质量，降低生产成本，并缩短产品开发周期。

二、实验原理成型 CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程）是利用计算机软件对成型过程进行数值模拟和分析的技术。

其基本原理是基于材料力学、流体力学、传热学等相关理论，通过建立数学模型和有限元分析方法，对成型过程中的应力、应变、温度、流速等物理量进行计算和预测。

在成型 CAE 中，通常需要输入材料的性能参数（如弹性模量、屈服强度、热导率等）、成型工艺参数（如模具温度、注射速度、保压时间等）以及模具结构等信息。

软件会根据这些输入条件，自动生成网格模型，并进行求解计算，最终输出成型过程中的各种结果数据和图形。

三、实验设备与材料（一）实验设备1、计算机：配置较高的工作站或服务器，用于运行成型 CAE 软件。

2、成型 CAE 软件：选用了市场上较为成熟和广泛应用的_____软件，版本为_____。

（二）实验材料1、选用了_____材料，其主要性能参数如下：密度：＿____弹性模量：＿____屈服强度：＿____热导率：＿____四、实验步骤1、建立几何模型使用三维建模软件（如_____）创建成型产品的几何模型，并将其导入到成型 CAE 软件中。

2、划分网格在成型 CAE 软件中，对几何模型进行网格划分。

选择合适的网格类型（如四面体网格、六面体网格等）和网格尺寸，以保证计算精度和效率。

3、定义材料属性根据实验材料的性能参数，在成型 CAE 软件中定义材料的力学、热学等属性。

4、设置成型工艺参数根据实际的成型工艺条件，设置模具温度、注射速度、保压时间、冷却时间等工艺参数。

5、边界条件和加载确定模型的边界条件，如模具的固定约束、流体的入口和出口等，并施加相应的载荷。

6、求解计算运行成型 CAE 软件进行求解计算，等待计算完成。

第一节 板料成形性基本理论
二、板料成形应力、应变问题
• 从本质上看，板料成形就是在力的作用下使板料产生相应的塑性变 形，所以变形区内的应力状态和变形性质是决定板料成形性质的基本因 素。根据变形区应力状态和变形特点进行的板料成形分类方法，可以把 成形性质相同的成形方法概括成同一个类型并进行体系化的研究。 • 绝大多数板料成形过程中，变形区均处于平面应力状态。通常在板料 表面上不受外力的作用,可以认为垂直于板面方向上的应力为零。使板 料毛坯产生塑性变形的是作用于板面方向上相互垂直的两个主应力。由 于板厚较小，通常都近似地认为这两个主应力在厚度方向上是均匀分布 的：基于这样的分析,可以把所有各种形式的冲压成形中的毛坯变形区 的受力状态与变形特点，在平面应力坐标系中(板料变形应力图)与相应 的两向应变坐标系中(板料变形应变图)以应力与应变坐标决定的位置来 表示。图1-1和图1-2分别简要描述一下板料成形中的应力应变问题，表 示为板料成形应变图与板料成形应力图。把各种应力状态在板料成形应 力图和板料成形应变图中所处的位置以及两个图的对应关系列于表11，表（1-2）中列出了伸长类变形与压缩类变形在板料成形工艺方面的 特点。
第一节 板料成形性基本理论
• 1）弯曲变形的过程和特点 • 以V形件弯曲为例说明弯曲的变形过程，V形件弯曲是一种很普通的板 料弯曲，其弯曲过程如图1-3所示。
图1-3 弯曲过程 • 研究材料的冲压变形规律，常采用画网格的方法进行辅助分析。如图 1-4所示，先在板料毛坯侧面用机械刻线或照相腐蚀的方法画出网格， 观察弯曲变形后网格的变形情况，就可分析出板料的变形特点。
第一节 板料成形性基本理论
图1-1 板料成形应变图 图1-2 板料成形应力图
第一节 板料成形性基本理论

冲压成形工艺中的CAE分析长期以来，我国汽车覆盖件模具的设计和制造是在以往经验的基础上，通过模具制造后期的反复调试并最终完成的。

这种凭经验和试制的方法不仅使模具制造周期过长，而且成本过高，质量也得不到保证。

随着冲压产品的逐步复杂化以及对其精度要求的不断提高，建立一套科学的板料成形分析系统来分析、预测冲压件的变形状态和材料流动行为并将其作为模具设计时的依据是非常必要的。

图1：汽车覆盖件零件成形仿真分析结果长期以来，我国汽车覆盖件模具的设计和制造是在以往经验的基础上，通过模具制造后期的反复调试并最终完成的。

这种凭经验和试制的方法不仅使模具制造周期过长，而且成本过高，质量也得不到保证。

随着冲压产品的逐步复杂化以及对其精度要求的不断提高，建立一套科学的板料成形分析系统来分析、预测冲压件的变形状态和材料流动行为并将其作为模具设计时的依据是非常必要的。

由于汽车覆盖件尺寸较大，形状复杂，且多为空间自由曲面，所以其成形过程涉及大量几何非线性、材料非线性以及复杂的接触和摩擦等问题。

随着非线性理论、有限元分析方法和计算机软硬件技术的迅速发展，车身覆盖件冲压仿真技术逐渐从实验室走向工业实际应用，成为国内外汽车及其模具厂家缩短车身开发和模具制造周期的有效工具。

覆盖件成形仿真分析可以在多方面为企业的冲压生产提供有力的支持：在设计工作的早期阶段评价覆盖件及其模具设计、工艺设计的可行性；在试冲试模阶段，进行故障分析，解决实际问题；在批量生产阶段进行缺陷分析，以改善覆盖件生产质量，同时还可以被用来调整材料等级，降低生产成本。

以有限应变弹塑性有限元方法为基础的CAE技术通过对汽车覆盖件成形过程进行计算机模拟来预测某一工艺方案成形的可能性以及可能出现的问题，对提高覆盖件模具的加工精度，缩短模具制造周期起着非常重要的作用。

我公司汽模工程部对板料成形有限元模拟分析技术进行了深入研究，并将其用于指导模具设计和生产实践：1、板料成形过程模拟的基本流程。

TRB板料及其热冲压CAE成型分析与模具设计关键点阿龙2015.04.01汽车轻量化是对当前环保来说是至关重要的课题，而TRB对汽车轻量化也提供可行性工艺方案。

本文介绍一下TRB（连续变截面轧制）的定义及生产流程，并以B柱为案例，利用AutoformR3.1软件进行热冲压分析。

一、TRB（连续变截面）定义及生产流程定义：TRB是通过一种新的轧制工艺——柔性轧制技术而获得的连续变截面薄板。

即在钢板轧制过程中，可以通过计算机实时控制和调整轧辊的间距，以获取沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板材。

如图1：生产工艺：TRB板材生产是通过控制上、下轧滚组之间的间隙，按照PC设定的连续、周期变化的间隙，轧出厚度连续变化的板材。

与传统板材轧制相比，对于轧制后的卷材收卷方式，由于轧制后的厚度是变化的，对板材的收卷有一定的困难。

因此，目前生产工艺是：TRB轧制后，直接进入多工位压机设备，进行级进落料，最终得到生产所需的板料。

如图2：图2：TRB板材生产工艺流程；二、B柱产品工艺分析产品厚度布局；考虑到零件深度较大，直接成型，法兰边的质量不好控制（如图3）。

因为在两边加两个Blankhold控制法兰边的起皱。

注：热冲压模具中，一般不建议使用压边圈，因为，考虑到板料的热辐射、热传递和热对流这三个热量传递因素，压边圈的增加会让成型时，板料过快冷却，对材料的流动有一定的影响。

因此，实际中压边圈是不起压边作用的，只是控制起皱，同时压边圈与上模之间的间隙一般比料厚大50丝。

图3；同时，图4中两个红色圈内，反坎较大，成型的时候会有内皱和成型不充分，因为设计时，此处增加两个PAD先成型。

图4；三、B柱热冲压Die Layout设计压边圈型面采用零件本身的法兰面，制作B柱Die Layout如下图5：图5；B柱Die Layout；四、CAE成形分析1、板料展开利用Autoform板料生成器，初步展开板料如图6，T=1.2，过度区域T=1.8图6Blank；注意：T=1.2的两个厚度的长度优化和排样的时候，一定要考虑轧制的连续周期性。

成型CAE实验报告完整版引言实验目的1.使用CAE软件进行实际产品的成型仿真分析；2.评估成型过程中的变形、应力分布等工艺参数；3.提供数据支持，为产品工艺设计提供参考。

实验原理成型仿真分析主要借助CAE软件，通过建立产品的几何模型、材料属性及边界条件等，对成型过程中的变形、应力分布进行仿真预测。

常见的CAE软件有ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA等。

实验内容本实验选择一种实际产品进行成型仿真分析，以下是具体步骤：1.准备工作：收集实际产品的设计图纸、材料参数等；2.建立几何模型：使用CAE软件导入设计图纸，建立三维几何模型；3.材料属性：根据实际产品的材料参数设置材料属性；4.网格划分：对几何模型进行网格划分，生成有限元网格；5.设置边界条件：根据实际情况设置边界条件，如加热温度、压力等；6.进行仿真分析：运行仿真计算，获取成型过程中的变形、应力分布等数据；7.结果分析：对仿真结果进行分析，评估成型过程中的工艺参数。

实验结果根据仿真分析，我们可以得到成型过程中的变形、应力分布等工艺参数。

这些数据可以为产品工艺设计提供参考，例如优化几何形状、调整材料参数等，以提高产品的成型质量和工艺效率。

结论通过本实验的成型CAE仿真分析，我们可以全面了解实际产品在成型过程中的工艺参数，为产品工艺设计提供参考。

这种基于计算机辅助的工程方法能够有效提高产品设计的准确性和工艺的优化程度，为实际工程提供有力的支持。

[1]张三，李四.CAE在零件成型工艺设计中的应用研究[J].机械工程学报。

[3]孙五，王六.成型CAE分析方法研究综述[J].计算机辅助工程。

板料成形CAＥ技术及应用长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于某些特殊复杂的板料成形零件,甚至制约了整个产品的开发进度,而板料成形CＡE技术及分析软件的出现,有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量,降低生产成本,从根本上提高了企业的市场竞争力。

ﻭﻭ一、前言计算机辅助设计技术以其强大的冲击力,影响和改变着工业的各个方面，甚至影响着社会的各个方面。

它使传统的产品技术、工程技术发生了深刻的变革,极大地提高了产品质量,缩短了从设计到生产的周期，实现了设计的自动化。

板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工,获得质量轻、表面光滑、造型美观的冲压件，具有节省材料、效率高和低成本等优点,在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。

由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的，长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成形的结果,难以预防缺陷的产生，只能通过经验或类似零件的现有工艺资料,通过不断的试模、修模,才能成功。

某些特殊复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。

ﻭ板料成形CＡＥ技术及分析软件,可以在产品原型设计阶段进行工件坯料形状预示、产品可成形性分析以及工艺方案优化，从而有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量,降低生产成本,从根本上提高企业的市场竞争力。

板料成形ＣＡE技术对传统开发模式的改进作用可以通过图1 和图2进行对比。

图１传统板料成形模具开发模式图2 ＣAE 技术模具开发方式ﻭ通过比较，就可发现板料成形CAＥ技术的主要优点。

ﻭ(1)通过对工件的可成形工艺性分析,做出工件是否可制造的早期判断;通过对模具方案和冲压方案的模拟分析,及时调整修改模具结构，减少实际试(2）通过缺陷预测来制定缺陷预防措施，改模次数，缩短开发周期。

ﻭﻭ进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压方案的可靠性,从而减少生产成本。

CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用摘要：现阶段，我国工业水平发展速度日渐加快。

衡量国家加工水平的重要指标之一就是模具设计。

在模具实际投入生产之前，通过CAE分析可以发现许多问题，然后技术人员可以根据CAE分析的数据结果合理调整模具设计的方案，从而达到缩短模具生产周期的目的。

本文主要研究CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用情祝。

关键词：CAE分析；板料成型冷冲压模具设计；应用引言冷冲压模具技术在当今社会有着广泛的应用，在整个模具行业内，占有近半数的比例。

但是由于模具本身的一些缺陷和技术水平的限制，使得在应用于实际生产中会存在一些困难，如某些零部件的排样不当，会使材料的利用率有所降低，导致成本偏高；部件外型的扭曲程度过大，会令连续的料带在连料和加工工艺上存在困难；对于某些孔的位置度以及精度有特殊要求的模具，会需要加入斜契冲孔；工件尖角处两侧余料过小，不易压料，需要加入氮气弹簧进行辅助压料，这些价格较高的特殊部件的加入，也会使成本上升等等。

由此可见，模具对技术的要求较高，而且必须要重视利润。

要想成功的为一件板料零部件设计级进模具，需要考虑多种因素，特别是在实际的生产中要想获得一件合格的零件，都需要进行反复的调试与实验，同时也需要一批经验丰富的模具设计师和模具钳工才能完成，在不断的修模和设变中，时间和金钱也在大量的流失。

而且随着金属材料的不断发展，汽车产业也在寻求大量的新型材料以满足和完善汽车的一些新的需求，因此按照过去传统的经验和对模具在实际生产中不断实验的方法，无法估测出新型材料的一些性能，使得模具在设计的过程中就会遇到很多困难，占用更多的时间，令实际的成本变得更高。

企业为了实现利润最大化，都在缩短生产周期，提高模具质量上下工夫，CAE技术也自然而然的被引用到了实际的生产之中。

1．板料冲压成型过程中存在的缺陷板料冲压成型过程中受到多方面因素影响和限制，其中主要需要面对的问题是，是否能够依据预期规定的轨道来对材料进行变形。