加強板沖壓工藝制定及CAE分析

2013-06-16  by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

沖壓工藝設計是薄板沖壓成型技術的關鍵,由于沖壓成型過程非常復雜,工件形狀各不相同,使得沖壓成型過程的計算相當困難。傳統的工藝設計是以簡化計算和假設為基礎,依靠經驗進行初步設計計算后,再通過反復試模、修模來保證沖壓零件的質量。傳統工藝設計不僅計算時間長、費用高,而且難以保證沖壓零件的質量。應用CAE 技術不僅可以分析板料拉延過程中每一時刻制件的形狀及力學特性,還可以分析修邊、翻邊過程中制件的形狀及力學特性,為確定合理的沖壓工藝提供科學的理論依據。對第一汽車集團公司某型載貨汽車左/右前扶手下加強板的產品結構進行了分析,確定了沖壓工藝,應用CAE 技術對成形過程進行了分析,檢驗了沖壓工藝設計的合理性。

2 產品形狀和特點

左/右前扶手下加強板的形狀如圖l 所示。其材料為B250PI ,料厚t=2.0 mm ,長×寬X高=151 mmX11O mmx60 mm。左/右件完全對稱。

    該產品屬于汽車內表面件,高低起伏大,翻邊深,不允許存在波紋、皺紋、裂紋等質量缺陷。

3 沖壓工藝制定

    成形過程分析:

    a. 由于該產品為左/右件且完全對稱,所以采用成雙拉延工藝。這樣,在拉延過程中,板料不但受力均勻,而且由于采用一模兩件,因而提高了沖壓效率及材料的利用率。

    b. 設計拉延件的形狀。將產品翻邊展開,并進行工藝補充。為了修邊,拉延件只能找拉延。利用CATIA 軟件設計的拉延件的形狀如圖2 所示。

    C. 確定修邊線的形狀和尺寸。根據拉延件及產品的形狀和尺寸,計算出修邊線的形狀和尺寸。

    d. 因每個制件上需要沖出2個孔,而且修邊線的形狀比較復雜,修邊廢料需要滑出模具之外,所以修邊沖孔的過程需要修邊沖孔和修邊切開2 道工序完成。

    e. 經成形工序得到最終產品。根據以上成形過程分析,確定沖壓工藝為:成雙拉延→修邊沖孔→修邊切開→成形。此沖壓工藝是根據經驗確定的,是否合理需要通過CAE 分析進一步確定。

4 CAE 分析

根據沖壓工藝可以看出,該產品的沖壓難點在于拉延和成形。要保證板料在拉延過程中不起皺、不破裂,保證成形出合格的產品形狀,這些根據經驗無法確定,所以利用Autoform軟件分析該產品拉延、修邊、成形過程,以獲得合理的沖壓工藝。

4.1 模擬步驟

    a. 利用CATIA 軟件設計拉延件,并輸出該拉延件的*.igs文件和修邊線的*.igs文件;設計成形模的凸棋、凹模、壓料板,并輸出成形模的凸模、凹模、壓料板的*.igs文件。

    b. 應用Autoform 軟件,利用幾何體生成器(Geometry generator)輸入拉延件的*.igs文件和成形模的凸模、凹模、壓料板的*.igs文件;利用曲線管理器(Curve manager)輸入修邊線的*.igs文件;利用Tip菜單定義沖壓方向。

    c. 選擇增量法(Incremental) 為模擬類型(Simulation type)。

    d. 利用輸入生成器(Input generator) 輸入模擬參數。定義拉延凸模、凹模、壓邊圈,成形凸模、凹模及壓料板;定義拉延毛坯的形狀、尺寸、料厚以及材料;定義潤滑條件:定義成形過程。

    e. 計算模擬,生成*.sim 文件。

    4.2 模擬結果分析

    4.2.1 拉延分析

    a. 圖3為凹模與壓料圈問合時板料的形狀。該時刻可以檢查壓料面設計的是否合理,由圖3可以看出,板料光順無皺紋,可確認壓料面設計合理。

    b. 圖4 為經CAE 分析后、拉延結束時拉延件的形狀。從圖4可以看出,制件變形充分,無皺紋、波紋及裂紋,說明拉延件設計合理。若發現有皺紋、波紋或者破裂,就需要更改拉延件的形狀,然后再進行CAE 分析。

    4.2.2 修邊切開分析

將計算展開的修邊線輸入到Autoform 的曲線管理器中,利用該曲線修剪拉延件,得到修剪后的工序件如圖5 所示。此分析能夠檢查修邊線展開的是否準確,如果利用該修邊錢修邊后得到的工序件進行最后的成形時能夠獲得理想的形狀,表明修邊線展開合理、準確,否則說明修邊線不合理,需重新計算修邊線的形狀及尺寸。

    4.2.3 成形分析

圖6是經CAE成形分析得到的制件形狀。由圖6 可以看出,制件無皺紋、波紋及裂紋。通過對圖6和圖1 (產品圖)的比較可以看出,制件與產品完全一致,說明利用該沖壓工藝能夠得到合格的產品形狀,表明該沖壓工藝正確合理,修邊線展開準確。

5 結束語

    a. 根據CAE 分析可知,該制件無起皺、波紋及裂紋,因此驗證了上述沖壓工藝是完全可行的。由此說明利用CAE 模擬技術可以驗證沖壓工藝的準確性、可行性,避免了依靠經驗確定沖壓工藝的不準確性,使沖壓工藝確定、模具設計與制造一次合格。

    b. 避免了傳統方法需要進行試模及發現問題后反復多次修模,以至造成無法修模而使模具作廢及重新設計和制造而造成的巨大浪費。

    C. 應用CAE 模擬技術可以大大縮短新產品開發周期。與傳統工藝設計方法相比,開發周期可縮短20%-50%,開發成本可降低10%-30%。

相關標簽搜索：加強板沖壓工藝制定及CAE分析 Ansys有限元培訓 Ansys workbench培訓 ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經典教程 ansys資料下載 ansys技術咨詢 ansys基礎知識 ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓