数值模拟技术在冲压件工艺中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com汽车工艺与材料AUToMoBILETECHNOLOGY&MATERLL文章编号：1003—88l7(2002】11-0009—03板材数值模拟技术在冲压件工艺中的应用张晓胜，朴英花(1．第一汽车集团公司车身厂技术发展部，吉林长春l30oll；2．长春工程学院，吉林长春l30021)摘要：板材成形数值模拟技术近几年在国外得到了普遍的应用，国内冲压领域也正尝试应用该技术指导从产品开发到现生产冲压工艺的制定与优化。利用DYNAFORM板材成形模拟软件对驾驶室顶盖纵梁支架(5701064—240)进行成形模拟，通过不同冲压方向两种方案的模拟对比来

2、确定合理的方案选择。介绍了以预冲孔来避开剖开工序的困难；利用模具结构的变化采用先预弯、后翻边的翻边工序结构，从而避免了翻边起皱、拉毛等不良结果，保证了零件质量及减轻了模具维修的麻烦。关键词：板材；数值模拟；拉延；翻边中图分类号：TG386文献标识码：B应用板材成形模拟技术能够提前预知板材成形过程中受拉应力成形，零件的强度、刚度得以保证。趋势，对工艺方案的确定有很好的指导意义。在新产但此方案两零件剖开时剖面与冲压方向不一致，剖品设计过程中，在虚拟状态下进行模拟，并根据模拟开工序有困难，故有待进一步研究。的结果对产品设计进行优化，不必等到产品试制完成以后再进行实验、鉴定和改进，可以大大加快

3、产品开发进度，缩短开发周期。整个模拟过程是同产品设计、开发同步进行的并行工程；同时，板材成形数值模拟技术可以对现有模具的板材成形进行模拟分析，得出合理的修调解决方案，提高产品质量。l纵梁支架两种冲压方向方案驾驶室顶盖纵梁支架(5701064—240)如图l所示。该件为2002年载货车驾驶室生产准备零件之图1驾驶室顶盖纵梁支架一，从形状上看为左右对称，从成形工艺角度，为保证拉延时受力平衡，采用先成双拉延后剖开工艺比较适合。冲压方向对此零件的成形非常重要。冲压方向可有两种工艺方案供选择，如图2所示。采用方案l的冲压方向，是保证拉延成形后零件剖开容易实现。但此方案在板料预弯后成形过程(a)冲

4、压方向方案l中面积可能减少，这样就不能保证零件受拉应力时的塑性变形，零件的强度与刚度也不能得到保证。该＼方案是否可行可通过板材成形数值模拟来验证。(b)冲压方向方案2采用方案2的冲压方向，可以保证零件在拉延图2冲压-r-艺方案收稿日期：2002—05—06作者简介：张晓胜(1975一)，男，黑龙江集贤人，助理工程师，1998年毕业于哈尔滨工业大学焊接工艺及设备专业，主要从事板材成形数值模拟技术在冲压工艺上的应用。2002年第11期一9一维普资讯http://www.cqvip.com张晓胜等：板材数值模拟技术在冲压件工艺中的应用2方案l板材成形数值模拟验证在传统的板材成形过程中，当模具

5、设计及制造完成后，需要经过反复的调试，才能得到满意的成形零件。在调试过程中，一些成形缺陷，如开裂、起皱和回弹等问题，主要凭借模具工程师的经验，通过实验反复试错才能解决。这种办法不但降低了生产效率，而且只有少数工艺人员经过多年的经验积累才能掌握。图5网格纵向应变状态图板材成形，从力学角度而言是一个同时包括几何非线性、材料非线性、接触和摩擦的非常复杂的力由以上图形分析可知，零件虽没有起皱，但局部学过程。以往人们在分析这类问题时多采用基于塑区域存在压应力变形，零件强度、刚度得不到保证，性理论的解析方法。由于其复杂，人们不得不作出较由此看来方案1是不合理的。多的简化与假设，这就使理论分析的结果

6、局限性较3方案2的确定大，难以得出整个变形过程的解答，特别是在计算回弹和残余应力时困难更大，这样就不得不依靠实验方案2的冲压方向能够保证零件的质量，唯一来弥补理论上的不足。运用有限元分析的方法可以不理想的是零件剖开困难。为此采取拉延前先落料，解决下列问题：应力应变的计算与防止、回弹量的计在后面剖开处的部位先冲出一方孑L的方法，这样，在算与补偿、拉裂的预测与避免、起皱的预测与防止、剖开工序中就避免了斜楔、斜刃切开而带来的不便。毛坯形状与尺寸的设计计算、成形力的计算等。最后确定以图6所示工艺作为该件成形方案。对方案1的冲压方向进行数值模拟分析(见图采用该工艺方案既保证了拉延成形，又使剖开3

7、、图4、图5)，主要是验证拉延过程中板材是否存在工序容易实现。经仔细分析图6c——成形翻边工艺拉应力塑性变形，从而保证零件的强度、刚度，避免可知，4个边同时翻或先翻上下两个边，后翻左右两零件起皱。个边，都会造成左右两侧R角聚料、毛刺大等不良结果。为此，准备采用以下工艺方案：先预弯左右两边，后翻上下两边，这样就避免或减少了起皱现象的发生。成形翻边模具的下模凸模采用分体式，中心镶块可以上下滑动，成形后的零件先预弯后翻边。4结论图3模具、板料有限元网