加強(qiáng)板沖壓工藝制定及CAE分析

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

沖壓工藝設(shè)計(jì)是薄板沖壓成型技術(shù)的關(guān)鍵,由于沖壓成型過程非常復(fù)雜,工件形狀各不相同,使得沖壓成型過程的計(jì)算相當(dāng)困難。傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)是以簡化計(jì)算和假設(shè)為基礎(chǔ),依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算后,再通過反復(fù)試模、修模來保證沖壓零件的質(zhì)量。傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)不僅計(jì)算時(shí)間長、費(fèi)用高,而且難以保證沖壓零件的質(zhì)量。應(yīng)用CAE 技術(shù)不僅可以分析板料拉延過程中每一時(shí)刻制件的形狀及力學(xué)特性,還可以分析修邊、翻邊過程中制件的形狀及力學(xué)特性,為確定合理的沖壓工藝提供科學(xué)的理論依據(jù)。對第一汽車集團(tuán)公司某型載貨汽車左/右前扶手下加強(qiáng)板的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,確定了沖壓工藝,應(yīng)用CAE 技術(shù)對成形過程進(jìn)行了分析,檢驗(yàn)了沖壓工藝設(shè)計(jì)的合理性。

2 產(chǎn)品形狀和特點(diǎn)

左/右前扶手下加強(qiáng)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。

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該產(chǎn)品屬于汽車內(nèi)表面件,高低起伏大,翻邊深,不允許存在波紋、皺紋、裂紋等質(zhì)量缺陷。

3 沖壓工藝制定

成形過程分析:

a. 由于該產(chǎn)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(shè)計(jì)拉延件的形狀。將產(chǎn)品翻邊展開,并進(jìn)行工藝補(bǔ)充。為了修邊,拉延件只能找拉延。利用CATIA 軟件設(shè)計(jì)的拉延件的形狀如圖2 所示。

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C. 確定修邊線的形狀和尺寸。根據(jù)拉延件及產(chǎn)品的形狀和尺寸,計(jì)算出修邊線的形狀和尺寸。

d. 因每個(gè)制件上需要沖出2個(gè)孔,而且修邊線的形狀比較復(fù)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(jīng)成形工序得到最終產(chǎn)品。根據(jù)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(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的,是否合理需要通過CAE 分析進(jìn)一步確定。

4 CAE 分析

根據(jù)沖壓工藝可以看出,該產(chǎn)品的沖壓難點(diǎn)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(chǎn)品形狀,這些根據(jù)經(jīng)驗(yàn)無法確定,所以利用Autoform軟件分析該產(chǎn)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(shè)計(jì)拉延件,并輸出該拉延件的*.igs文件和修邊線的*.igs文件;設(shè)計(jì)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(yīng)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(shù)。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(jì)算模擬,生成*.sim 文件。

4.2 模擬結(jié)果分析

4.2.1 拉延分析

a. 圖3為凹模與壓料圈問合時(shí)板料的形狀。該時(shí)刻可以檢查壓料面設(shè)計(jì)的是否合理,由圖3可以看出,板料光順無皺紋,可確認(rèn)壓料面設(shè)計(jì)合理。

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b. 圖4 為經(jīng)CAE 分析后、拉延結(jié)束時(shí)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(shè)計(jì)合理。若發(fā)現(xiàn)有皺紋、波紋或者破裂,就需要更改拉延件的形狀,然后再進(jìn)行CAE 分析。

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4.2.2 修邊切開分析

將計(jì)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(zhǔn)確,如果利用該修邊錢修邊后得到的工序件進(jìn)行最后的成形時(shí)能夠獲得理想的形狀,表明修邊線展開合理、準(zhǔn)確,否則說明修邊線不合理,需重新計(jì)算修邊線的形狀及尺寸。

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4.2.3 成形分析

圖6是經(jīng)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(chǎn)品圖)的比較可以看出,制件與產(chǎn)品完全一致,說明利用該沖壓工藝能夠得到合格的產(chǎn)品形狀,表明該沖壓工藝正確合理,修邊線展開準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語

a. 根據(jù)CAE 分析可知,該制件無起皺、波紋及裂紋,因此驗(yàn)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(shù)可以驗(yàn)證沖壓工藝的準(zhǔn)確性、可行性,避免了依靠經(jīng)驗(yàn)確定沖壓工藝的不準(zhǔn)確性,使沖壓工藝確定、模具設(shè)計(jì)與制造一次合格。

b. 避免了傳統(tǒng)方法需要進(jìn)行試模及發(fā)現(xiàn)問題后反復(fù)多次修模,以至造成無法修模而使模具作廢及重新設(shè)計(jì)和制造而造成的巨大浪費(fèi)。

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