板料成形CAE技术及应用.doc

《板料成形CAE技术及应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、板料成形CAE技术及应用作者：贵州风华机器厂童春桥

2、阅读次数：596转自：《CAD/CAM与制造业信息化》时间：2005年5月26日11:32   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

3、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

4、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2CAE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

5、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。   (3)通过CAE分析可以择优选择材料，可制造复杂的零件，并对各种成形参数进行优化,提高产品质量。   (4)通过CAE分析应用不仅可以弥补工艺人员在经验和应用工艺资料方面的不足，还可通过虚拟的冲压模拟，提高提高工艺人员的经验。二、板料成形需要解决的问题   板料成形通过模具对板料施加压力，使板料产生永久性的塑性变形，以获得

6、预期的产品形状。在这个过程中影响板材变形的因素非常多，要控制好变形的形状也非常困难。首先，金属受外力作用会发生变形，变形可分为弹性变形和塑性变形，弹性变形是可逆的，外力去除后变形体就会恢复成原来的形状；第二，材料的成分和组织对变形影响极大；第三，塑性变形有多种方式，再结晶温度下的塑性变形有晶内滑移和孪动、位错（位错分多种形式），再结晶温度上的塑性变形有晶间滑移、多晶体扩散和相变变形等；第四，变形温度、变形速度的影响；第五，变形体内部应力状态的影响；第六，摩擦与润滑的影响；第七，材料塑性变形后，当变形体内部各部分变形不一致时，物体内部

7、产生相互牵制和自相平衡的负应力。   由于在板料冲压成型过程中，模具的刚性通常远远大于板料的刚性，因此模具的变形相对板料的变形来说极小，可以忽略不计。   在冲压成形过程的计算机仿真中应考虑的问题归结为如下几个方面：   (1)板料的大位移、大转动和大应变条件下的弹塑性变形的描述和计算。   (2)板料与模具间法向接触力的计算。   (3)板料与模具接触面间摩擦的描述及摩擦力的计算。   (4)模具的几何描述和运动计算。   (5)压力机加载过程的描述和模拟。   板料成形的工艺主要有冲压工艺设计（包括毛坯尺寸计算、分步成形计算等）

8、、模具设计、冲压设备选择和成形缺陷预测与消除等。   板料成形需要解决的主要问题包括缺陷（起皱、拉裂、回弹）预防、压边力确定、模具磨损的影响、润滑方案确定、成形力确定、毛坯尺寸确定和压延筋布置等。   基本的板料成形有圆筒件拉伸、凸缘圆筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、弯曲成型、翻边成型和胀型等。基本的板料成形，有一些经验公式和类似零件作为参考。但对于复杂的板料成形，其各部位是连在一起的，相互牵联和制约，故不要把变形性质不同的部分孤立地看待，要考虑不同部位的相互影响，才不会造成失误。三、板料成形CAE分析的方法概述   1.有限元数值

9、模拟的关键技术   板料成形CAE技术是建立在有限元法基本原理和数值方法基础上，利用计算机进行计算和求解的分析方法。有限元数值计算的关键技术如下：   (1)模具几何形状的数字描述   模具几何形状的数字描述有多种方式，目前较常采用的