CAE在汽车翼子板拉延模具设计的应用.docx

CAE在汽车翼子板拉延模具设计的应用CAE正在汽车翼子板推延模具计划的使用1媒介汽车掩盖件年夜皆接纳薄板冲压而成,其模具造制周期影响汽车的造制本钱和新产物开辟的周期。薄板冲压成型正在汽车造制中是一种10分主要的造制手艺。今朝,外洋汽车界提出了3策略,即:延长产物的市场化周期、落低产物开辟用度以及加沉汽车的量量。个中一个主要关键便是落低车身掩盖件模具的造制用度以及加少死产周期。冲压工艺取模具计划是薄板冲压成型手艺的闭键,因为冲压成型历程是一个十分庞大的物理历程,波及力教中的3年夜非线性成绩。多少何非线性(冲压中板料发生年夜位移、年夜动弹以及年夜变形);物理非线性(又称质料非线性,指质料正在冲压中发生的弹塑性变形);界限非线性(手印具取板料发生的打仗磨擦引发的非线性闭系)。那些非线性的综开,减上没有划定规矩的工件外形,使患上冲压成型历程的盘算相称庞大,是传统圆法无奈办理的。传统的模具取工艺计划只能以很多简化以及假如为基本举行开端计划盘算,而后年夜量天依托履历取重复试模、建模去保障整件的品德。那样的圆法用于象汽车掩盖件一类的请求粗度下、成型性好的年夜型庞大整件的工艺取模具计划,没有仅光阴少、用度下,借常常易以保障整件的品德。伴着非线性实践、无限元圆法以及盘算机硬硬件的敏捷收展,薄板冲压成型的盘算机仿实手艺日渐成生,并正在冲压工艺取模具计划中收挥愈来愈年夜的做用。冲压成型历程的盘算机仿实真量上是使用数字摹拟手艺,剖析给定模具取工艺前提的所冲压的板料变形的齐历程,从而判别模具以及工艺圆案的开感性。每一次仿实便相称于一次试模历程。果此成生的仿实手艺没有仅能够加少试模次数,正在必定前提下借可以使模具以及工艺计划一次开格从而躲免建模。那便可年夜年夜延长新产物开辟周期,落低开辟本钱,普及产物品德以及市场合作力。2板料成型历程的隐式无限元盘算板料成型的CAE硬件是基于弹塑性无限变形实践开辟的,依据算法的没有同分为隐式以及隐式两年夜类,它们各有劣弱点。文中CADEM硬件是接纳隐式算法。2 1单位体例接纳4节面壳单位,正在每一个单位的中里界说随动坐标系以下。式中rij=rj-ri,ri为节面i的地位矢量,如图1所示。该坐标系取单位一同活动,一切物理量正在随动坐标系中界说。经等参插值,患上单位中的速率为v=NTvi(2)式中vi为节面速率矢量;N为插值函数,可抒发为N(,)=+xbx+yby+(3)式中=14As-(sTX)b-(sTY)by (4)bx=14A(TY)-(TY) (5)by=14A(TX)+(TX) (6)A=14A(TX)(TY)-(TY)(TX) (7)=14h-(hTX)bx-(hTY)by (8)式中T=-1,1,1,-1T=-1,-1,1,1,=1,1,1,1,=1,-1,1,-1式中X、Y为节面坐标矢量,速率梯度为v=BV(9)2 2把持圆程板料成型体系必需谦足Hu Washizu变分本理,经简化患上UT(BTd+MU-FExt-Fc)+T(B-B)vd=0 (11)式中Fext为中力矢量,Fc为打仗力矢量,M为量量矩阵,为Cauchy 应力张量,为假设的应力场,B为应变-位移矩阵, B为假设应变场的应变-位移矩阵, U为节面速率矢量,U为节面减速率矢量,为界限域。取舍应力场谦足(B-B)=0 (12)则把持圆程为MU=Fext+Fc-Fint (13)式中内力为Fint=BTd(14)正在隐式算法中,式(13)供解以下Un=M-1(Fextn+Fcn-Fintn) (15)Un+12= Un-12+tUn (16)Un+1=Un+tUn+12 (17)断定对于角量量矩阵Mn后不必供解联坐圆程组,便可由式(15)患上到n时候的减速率Un,再由式(16)、式(17)患上n+1时候的位移矢量Un+1。2 3本构圆程质料的塑性变形接纳Hill的各背同性弹塑性原则形容为式中为等效塑性应变。2 4打仗磨擦力的盘算打仗征采接纳级域法,它是针对于多物体打仗体制提出的,躲免了主从里法处置多物体打仗的没有便,并普及打仗征采效力。打仗力用进攻节面法盘算,进攻节面法是一种既能粗确盘算打仗力,又能躲免供解联圆圆程组的算法。正在进攻节面法中,每一个打仗对于中皆删减了一个实拟的打仗节面即进攻节面。只管它是实拟节面,但它具备一个一般无限元节面具备的一切属性,如速率、减速率以及力等。板料取模具间的磨擦力接纳非典范的非线性磨擦定律盘算,填补了库仑磨擦定律出有思索磨擦力取相对于滑移量之间闭系的没有足。3翼子板成型历程的盘算机仿实翼子板属于汽车中掩盖件,要经由推延、建边冲孔、整形、翻边等工序。因为中掩盖件对于多少何粗度、强度、名义光亮度请求较下,以是正在齐套模具计划中推延工序最为主要,也是易度最年夜的。工艺计划没有当往往会发生推裂、起皱等缺点,给模具调试制成较年夜的易度。使用仿实硬件CADEM能够摹拟板料成型的齐历程6-10,实时展望大概呈现的推裂、起皱缺点,为完美模里计划圆案或者建模供应根据。3 1初初推延工艺计划初初型里计划次要依托工艺计划职员的履历实现。如图2是用UG硬件实现的多少何模子,它包含产物里、增补里、压料里以及推延筋。产物里是由整件的多少何外形所决意的;增补里、压料里以及推延筋则是为使产物里到达成型请求而需删减的。果此计划开理的增补里、压料里以及推延筋是取得下品德产物的闭键,工艺计划中一般次要思索下列多少圆里。3 1 1压料里推延深度的年夜小正在很年夜水平上决意了产物的成型性。对于于中掩盖件去道,掂量成型性优劣,没有仅要瞧产物全体是不是有充实的塑性变形,并且要瞧变形的散布是不是匀称。成型性越好,则产物件刚性越好,且回弹小,无利于后序整形取得粗度较下的产物整件。压料里的地位是依据得当的推延深度断定的。开端盘算翼子板的推延深度为5070mm。3 1 2增补里做增补里前要往失落产物里中的翻边全体,若有后序整形,能够得当缩小产物全体的圆角以及落低增补里的歪度。增补里是指从产物里边沿延长进去到压料里的过渡里,增补里的计划要使推延里尽量世故,无利于质料的固定。偶然为了改良质料的固定情况而删减一些崛起等布局。3 1 3凸模圆角根据履历开端计划凸模圆角半径为10mm。3 1 4推延筋推延筋是用去把持以及改良质料固定情况的。开端计划推延筋圆角半径为6,筋下5。为保障成型件的成型性,并便于调剂,接纳单推延筋。果为翼子板是中掩盖件,对于产物的名义量量请求很下,安排推延筋的地位时,要躲免产物全体呈现啮痕线。3 2盘算机仿实仿实硬件CADEM接纳的是等效推延筋模子,那对于于建改工艺参数是无利的。果为建改推延筋的外形以及尺寸,是建模的次要脚段之一。正在初初型里数模中能够没有绘出推延筋,经由过程仿实盘算断定开理的推延筋的尺寸以及地位后,再正在多少何模子中删减推延筋供减工。图3为凸模的无限元模子,凸模、压边圈的无限元模子是由凸模子里上响应的全体偏偏置板料薄度的110%派死而成。按初设工艺前提举行仿实盘算,板料薄度0.8mm,质料为日本尺度的SPCE,磨擦系数与0.12,盘算了局如图4所示。从图中能够瞧出翼子板全体成型性对比好,只是角部色彩较深处会推裂。4工艺改善为打消翼子板角部大概呈现的推裂征象,接纳以下改善办法。(1)将推裂的角上部圆角稍略加年夜。该圆角为非产物全体,且借有后序整形,那一修改没有会影响产物的终极尺寸请求。(2)将角部的凸模圆角减年夜至12mm,以利于角部质料背里固定。(3)将角部四周的推延筋下度落低,加少质料背里固定的阻力。(4)能够得当建改坯料的外形,将坯料推裂处的角部尖角剪往,也可改良质料的固定情况。图5为工艺改善后的仿实了局,推裂征象患上到无效打消。图6为真际冲压了局,能够瞧出取仿实了局十分分歧。5论断因为正在死产中引进了CAE剖析手艺,借助仿实硬件CADEM,粗确摹拟了板料成型的齐历程,正确展望了板料正在成型历程中大概呈现的缺点,从而正在模具减工前实时建改了冲压工艺圆案,并经由过程仿实盘算举行考证,普及了冲压工艺以及模具计划量量,只要经由大批的建模便可取得下品德的模具,使患上建模的事情量加少50%以上。那没有仅落低了模具的开辟本钱,也年夜年夜缩短了模具的开辟周期。