Dynaform与Autoform在汽车模具设计中的应用

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研究与开麓 072
算结果文件大,但是非常精确。一般用作精算,建议应用高配 置计算机作为专门的运算服务器。
参考文献 【I】夏卫华.汽车开发中CAE技术应用的现状和发展[J].汽车
制造业,2007(10). 【2】王孝培.冲压手册[M].北京:机械工业出版社,1988. 【3】武晓红.板料弯曲回弹的机理分析及减少回弹的措施[J】.
(1)材料的机械性能。材料的屈服点越高,弹性模数越 小。回弹越大。
(2)材料的相对弯曲半径R/t。弯曲半径尺越大。材料厚 度t越小,则R/t越大,回弹越大。
(3)弯曲处校正力的大小。校正力越大,回弹越小。 (4)模具弯曲间隙。间隙越大,回弹越大。间隙小于料厚 时有可能出现负回弹。 (5)弯曲的形状。弯曲件直边过短时,回弹较大。V形比 U形弯曲件的回弹大。 (6)凹模有形状和尺寸。凹模深度过小时回弹很大。 解决措施是调整模具形状和尺寸(做回弹补偿)。增大或 减小角度值和调整模具结构,但是精确地计算一般冲压件的回 弹量是非常困难的事。通过Dynaform的回弹计算可以得到较为 准确的回弹量。但是大多数的公司主要还是以此作为参考,而 以钳工在检具上测量的实际回弹数值为准。 Dynaform软件拥有强大的后处理功能,它可以提供包括 FLD曲线图、厚度和变薄率、最大和最小主应变、材料边界流 动、板料位移(主要用于回弹量的检查)等来指导参数的修 改,进行产品的优化设计,如图4、5所示。
由于机盖外板是车身重要的外覆盖件,须达到A类曲面的 要求。在逆向建面过程中必须符合相邻曲面间的间隙在 0.005ram以下,切率改变在0.16度以下。曲率改变在0.005 度以下的标准。
2确定工艺方法 像机盖外板件这样的产品显然是通过拉延成形的,所以先
将逆向完成的机盖外板导入UG软件中,做好拉延工艺补充面, 如图2(绿色为产品)所示。注意,在做工艺面的时候,一定 要保证面的质量,面与面的间隙不能太大(UG软件中默认的 公差是0.025 4mm),尽量减少碎面,不能有叠面,否则会影 响CAE软件中网格的划分和模拟时求解器的运算精度,甚至使 运算无法继续下去。初步确定工艺方法:第一序为拉延成形, 二序为剪边,三序为翻边、整形,四序为包边,其中关键步骤 和最容易出现问题的是拉延成形,以下针对这一工序做模拟与 仿真分析。使模具模面达到优化设计。目前世界上流行的板料 成型分析软件有很多。其中比较著名的有美国ETA公司的D),· naform和瑞士Autoform公司的Autoform软件。
图1 机盖外板件逆向产品
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万方数据
研究与开发
图2拉延工艺补充
3应用Dynaform软件进行拉延模拟并对结果作出 评估 3.1 拉延成形
采用最常用的单动压力机(Single Action)进行拉延,将 曲面以igs格式导入Dynaform工作界面,首先对曲面进行有限 元网格划分,然后检查网格质量,去除和修改失败的网格,设 置好工具,Die、Binder、Punch的位置分别设为一200、80、0. 冲压方向为z轴的负方向,设置工具的摩擦力系数为0.125, 压边圈压力估算为70吨(压边圈面积乘0.25),选取的模拟材 料是DC04,板料尺寸为1 540ram×1 030mm,厚度1.0mm,静 摩擦系数0.1。软件用LS—DYNA求解器运算,其运算结果与 实际的现场试验相比有非常高的精度,可以输出连续的动画模 拟成形过程。最后的拉延成形结果如图3(绿色为成功。红色 部分为开裂,紫色为起皱。灰色是拉延不充分)所示。
sentially. Keywords:Simulation;Automobile mold;Dynaform;Autoform
O 引言 CAE技术对板料成型分析已非常专业和实用。在指导模具
模面设计的过程中效果显著,可以大大提高模具制造质量。缩 短调试周期。一次成功率会大大提高。随着新产品推出的速度 越来越快,CAE在汽车行业的应用越来越多,水平也在逐步提 高。统计结果表明…,应用CAE技术后,新车开发期的费用 占开发成本的比例从80%~90%下降到8%一12%。例如:美 国福特汽车公司2000年应用CAE后。其新车型开发周期从36 个月降低到12—18个月;开发后期设计修改率减少50%;原 型车制造和试验成本减少50%;投资收益提高50%。
从事汽车NVH研究与开发。电话:0772—3750364,E-mall:Weibing.
Zhu@sgmw.coin.cn。
收稿日期:2009—03—03
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模具技术,2002(5):45—48.
图5板料位移
4应用Autofo瑚软件重新进行拉延模拟
Autoform软件同Dynaform功能基本差不多。也有强大的后 处理功能。在此就不一一列举了,它们各有优缺点,从运算速 度上讲,前者要快很多,并且其自动生成比较高质量的网格。 不需要有划分网格的操作,对于参数的设置也要简便一些,但 是从精度上讲,后者要好些。这里仍然采用单动压力机(Sin. sle Action)拉延,其它参数设置不作变动,工具的摩擦力系数 改设为0.35,更改压边圈压力为980kN,增大了拉延坎处R 角,从咒增大到民,静摩擦系数重新拉延为0.1。拉延成形 结果如图6所示。
3.3成形缺陷的常见修改方法 一般拉裂产生在深;中工艺。通常由薄板平面内的过度拉胀
引起局部拉应变过大引起的。解决办法是改变法向接触力和切 向摩擦力的分布。以降低拉裂区的拉应变值,具体为调整压边 力、改善润滑条件、增加辅助工序(整形等)、调整拉延筋。
万方数据
图4圆栅格冲压试验
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参考文献 【I】兰靛靛,李传兵.LMS Test.1ab在整车隔吸声性能评价中的应
用[c].LMS首届中国用户大会论文集,2006. 【2】NVH与汽车开发[EB].http://www.xici.net/b6d4000/
d38371451.htm.
作者简介:朱卫兵(1983一),男,湖北天门人,工学学士,
1 用逆向的方法取得产品造型
一些汽车制造公司为了加快新产品更新换代的速度,提高 质量,广泛应用逆向工程软件来进行产品设计,这样不仅降低 成本,还能大大缩短产品开发周期。逆向工程不仅仅是仿形设 计和制造技术。而且是在原型产品的基础上进行二次设计和加 工。是更高层次的设计技术。这一技术使产品模型得到精确的 表达和再现,为产品的进一步分析、优化和制造确立了统一的 对象,在产品快速设计开发和复杂型面数控加工方面都具有重 大的意义。图1为发动机盖外板件。是利用著名的逆向软件 Imageware来进行设计的,其原理是依据扫描的点云建面。使 面逼近点云且达到曲率方面的要求。
图3拉延成形
从模拟的成形结果图和FLD曲线中可以发现,在以上设置 的参数条件下拉延结果并不理想,产品上存在拉延不充分区 域,并且有起皱和开裂现象。本产品为汽车外板件。需要有光 滑精美的外观。并且要控制反弹量,以便做反弹补偿,确保精 度。需要的拉延结果为“全绿(safe)”,为此,首先就板料成 形存在的缺陷和常用的修正方案做一下讨论。
作者简介:张正法(1982一),男,汉族,硕士研究生,研究 方向:模具CAD/CAE/CAM软件开发与应用。电话:15000564171,
E-mail:2002zhengfal999@163.tom。
收稿日期:2009—03—03
(上接第64页) 通过以上测试还可以确定待测车辆运用同种隔吸音材料时
降噪效果的排序:中排地毯>后排地毯>前地毯>轮罩>后侧 围装饰板>尾门装饰板>座椅框地毯。
Dynaform与Autoform在汽车模具设计中的应用
张正法,祁文军,卢大平
(新疆大学机械工程学院,新疆乌鲁木齐830008)
摘要:介绍了CAE软件在汽车模具设计过程中的仿真与模拟应用,并用两种典型实用的分析软件D),naform和Autoform对模拟 结果做了仿真对比,进而对模具的设计参数做了必要的改进。
同时,从分析中还可以确定中排地毯对于行驶状态下的高 频噪声、怠速状态下的低频噪声非常重要,后排地毯对于后桥 的噪声辐射也是有着十分重要的作用。而对后侧围装饰板与尾 门,在设计上则可以更多地运用一些密封性的内饰材料,以增 强对中、低频噪声的隔声效果。
图6拉延成形
从图6中可以看出。拉延成形结果非常成功。CAD数模可 以直接用来做CAM加工了。虽然这是一个型面比较简单的拉 延例子,但因是外板件,对于拉延的效果要求高。对于其它成 形比较困难的例子,在模具模面设计的指导上更能彰显其作用 了。
起皱是由于局部压应力过大导致薄板失稳所致,正好与拉 裂的产生原因相反,其后果是影响零件的精度和美观性和下一 道工序的正常进行。解决办法:一是增加起皱处的法向接触力 (有导致其它部位被拉裂的危险);二是准确预测材料的流动情 况。本例中。明显的起皱比较厉害.将压边力增大到980kN。
由于弹性变形的存在导致卸载后零件发生回弹,其后果是 导致冲压件的尺寸和模具的工作表面尺寸不符。影响回弹的因 素主要有"1:
3.2板料拉延成形的常见缺陷‘21 (1)由于局部拉应力过大引起的破裂。 (2)由于局部压应力过大导致薄板失稳所致的起皱。 (3)残余应力导致卸载后零件发生回弹。 (4)还有一些常见的缺陷,比如表面质量。
传统计算方法难以准确预测给定条件下的复杂塑性流动和事先 判别深拉工序是否产生拉裂缺陷,要准确预测工艺条件改变后 的材料流动情况。找到有把握的解决办法将非常困难。本例 中。拉延坎处开裂,料边有起皱的现象,那么,应该加大压边 力,同时,增加润滑条上的分布不均衡也可能引起局部受力过 大。产生局部拉裂。
5结束语 将软件计算的结果与现场的实际试模试验作比较.证明了
Dynaform和Autoform所模拟的结果有非常高的精度,完全可以 准确地指导模具设计。Autoform有着超快的运算速度,适合单 机运算,通常作为粗算工具,而nynaform运算较慢。产生的运