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《基于Dynaform車門沖壓成形過程的仿真與坯料設(shè)計.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、1緒論1.1研究背景車身覆蓋件成型是一個復(fù)雜的變形過程，成型質(zhì)量受許多的因素影響。傳統(tǒng)沖壓過程主要是依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗來設(shè)計加工工藝和模具，然后通過試模生產(chǎn)來檢驗覆蓋件是否符合產(chǎn)品的設(shè)計要求。這樣不僅產(chǎn)品的設(shè)計周期長而且消耗大量的人力物力。隨著計算機軟硬件技術(shù)、圖形學(xué)技術(shù)、人工智能技術(shù)、板料塑性變形理論和數(shù)值計算方法等的發(fā)展．以及與傳統(tǒng)的工藝/模具設(shè)計技術(shù)的交叉集成開創(chuàng)了利用CAD／CAM/CAPP技術(shù)和CAE數(shù)值模擬分析技術(shù)進行覆蓋件成型工藝設(shè)計的新領(lǐng)域。最近幾年，隨著計算科學(xué)的快速發(fā)展和有限元
2、技術(shù)應(yīng)用的日益成熟，CAE技術(shù)模擬分析金屬在塑性變形過程中的流動規(guī)律在現(xiàn)實生產(chǎn)中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。CAE技術(shù)的成功運用，不僅大大縮短了模具和新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭能力，而且有利于將有限元分析法和傳統(tǒng)的實驗方法結(jié)合起來，從而推動模具現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，國外已經(jīng)有很多學(xué)者在這方面做了研究[1]。傳統(tǒng)的汽車覆蓋件模具因其體積大、工作型面復(fù)雜、設(shè)計周期長，已成為開發(fā)新車型的瓶頸。目前大多采用鋼制模具來生產(chǎn)薄板類以及覆蓋件類零件．因此帶來沖壓模具制造周期長、成本高和加工難
3、度大等一系列問題，尤其是在零件的中小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制時，這些不足就更加凸顯出來。對于成熟零件，探討研究基于Dynaform的CAE技術(shù)對汽車覆蓋件及其沖壓模具的設(shè)計過程進行仿真模擬分析[2]。在板料成形生產(chǎn)中，使用傳統(tǒng)工藝試制模具耗時較多不能適應(yīng)競爭日趨激烈的現(xiàn)代市場，對成本、產(chǎn)品研發(fā)周期以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面提出了越來越迫切的要求。在傳統(tǒng)的模具設(shè)計制造過程中，過多時間浪費在“設(shè)計→試制→發(fā)現(xiàn)問題→再設(shè)計→再試制→再發(fā)現(xiàn)問題”的循環(huán)中，因而成本耗費大，面對現(xiàn)代市場對產(chǎn)品更新?lián)Q代目益加快的需要，原始
4、方法可是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠解決問題的。相比之下，在模具設(shè)計過程中使用CAD／CAM／CAE技術(shù)的優(yōu)越性更為明顯，國雖有許多企業(yè)采用該技術(shù)并取得了一些經(jīng)驗和技巧，但能真正利用UG、Pro／E，Deform及Dynaform等大型軟件進行模具的三維參數(shù)化設(shè)計與制造，并進行沖壓仿真來指導(dǎo)設(shè)計的還不多。鑒于傳統(tǒng)拉深模具型面設(shè)計的種種問題，世界各發(fā)達(dá)國家都在大力發(fā)展該技術(shù)在模具型面設(shè)計中的應(yīng)用?？梢哉f，能否采用該技術(shù)是提高模具制造質(zhì)量、設(shè)計效率改變落后的模具設(shè)計制造方法的關(guān)鍵。隨著非線性理論、有限元方法和計算機軟硬
5、件的迅速發(fā)展，車身覆蓋件沖壓仿真技術(shù)逐漸從實驗室階段走向工業(yè)實用階段，成為國外發(fā)達(dá)汽車廠家縮短車身覆蓋件開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本的利器。為了確保產(chǎn)品設(shè)計的正確性和可行性，利用DYNAFORM軟件在產(chǎn)品設(shè)計階段的同時預(yù)測產(chǎn)品在成型過程中可能發(fā)生的問題，在設(shè)計過程中及時修改，從而有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量節(jié)約生產(chǎn)成本。因此，開展對汽車覆蓋件成型的理論和實踐研究具有重大的現(xiàn)實意義。隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和世界經(jīng)濟的一體化，對產(chǎn)品的要求越來越多樣化，市場的競爭日趨激烈。制造企業(yè)為了生存，就必須提供市場上適銷對路的、高質(zhì)
6、量的產(chǎn)品；與此同時，為適應(yīng)日新月異的市場，企業(yè)必須不斷推出新，大大縮短產(chǎn)品的升級換代周期。對于現(xiàn)代制造企業(yè)來說，要求企業(yè)能夠在盡可能短的時間完成新產(chǎn)品的設(shè)計、試制、定型和生產(chǎn)，及時推向市場，在競爭中占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢[4]。有限元系列軟件正是迎合了人們的這種要求，利用有限元軟件我們可以幫助工程師和設(shè)計人員：①設(shè)計工具和產(chǎn)品工藝流程，減少昂貴的現(xiàn)場試驗成本；②提高工模具設(shè)計效率，降低生產(chǎn)和材料成本；③縮短新產(chǎn)品的研究開發(fā)周期。DYNAFORM不同于一般的有限元程序，它是專為金屬板料成形而設(shè)計的。它具有非常
7、友好的圖形用戶界面，可幫助用戶很方便地進行準(zhǔn)備數(shù)據(jù)和成形分析。這樣，工程師們便可把精力主要集中在工藝分析上，而不是去學(xué)習(xí)煩瑣的計算機系統(tǒng)。DYNAFORM專為大變形問題設(shè)計了一個全自動的、優(yōu)化的網(wǎng)格再劃分系統(tǒng)是一個高度模塊化、集成化的有限元模擬系統(tǒng)，它主要包括前處理器、模擬器、后處理器三大模塊。前處理器處理模具和坯料的材料信息及幾何信息的輸入、成形條件的輸入，建立邊界條件，它還包括有限元網(wǎng)格自動生成器；模擬器是集彈性、彈塑性、剛(粘)塑性、熱傳導(dǎo)于一體的有限元求解器；后處理器是將模擬結(jié)果可視化，支
8、持0PGI圖形模式，并輸出用戶所需的模擬數(shù)據(jù)。DYNAFORM允許用戶對其數(shù)據(jù)庫進行操作，對系統(tǒng)設(shè)置進行修改，以及定義自己的材料模型等[5]。1.2成形過程仿真研究意義汽車外門板翻邊工序仿真的試驗,提出了用毛坯反求來確定修邊線的方法,實際生產(chǎn)應(yīng)用表明這一方法是切實可行的。它不同于以往確定修邊線都是從解析模式入手,僅僅從理論的角度來分析。因為影響翻邊過程的因素很多,包括材料的力學(xué)性能、模具與工件之間的摩擦、翻邊高度等,在理論分析中很難建立一個能全面考慮這些影響的模型,因而只能對一些簡
