学文网摘要：随着我国汽车产业的快速发展，车辆车身开发也越来越注重性能、装饰等细节，对于较为复杂的造型，零件拉延成形的难度也较大，在模具试冲压以及调试、验证过程中产生的各种问题也引起了设计人员的重视。本文基于Dynaform软件，对汽车覆盖件拉深成形进行数字模拟仿真，并对相关工艺参数进行优化，以期提高模具制造的经济性和汽车覆盖件的质量。
关键词：Dynaform；汽车覆盖件；拉深成形
汽车车身开发的基础是覆盖件模具的设计和制造，这也是开发新型车面临的主要瓶颈之一，汽车覆盖件冲压成形取决于覆盖件设计要求及结构特点，这实际上是一个涵盖几何、边界和材料非线性的大变形、大挠度的弹塑性变形过程。然而，在实际设计和生产过程中，因模具设计不合理而引发的成形缺陷问题时有发生。如果借助常规试错法进行纠正，不仅对资源造成了严重的浪费，也难以适应产品快速更新的发展要求。基于Dynaform软件，对汽车覆盖件拉深成形进行数字模拟仿真，有助于模具的开发，且能够为生产实践提供一定的指导。
1.Dynaform软件及在汽车覆盖件方面的应用
1.1 Dynaform软件
Dynaform是当前较为流行的一款板料成形分析软件，具备强大的分析和处理功能，这些功能实现主要基于动力显式积分算法、板壳有限元理论、网格细化自适应技术、多工步成形模拟技术以及有限元模型建立的若干技巧。该软件可以对设计的数值进行模拟，将板料变形过程中的应变和应力分布显示出来，便于对各种成形缺陷进行准确的预测。
1.2基于有限元的汽车覆盖件冲压工艺
数据模拟技术在国内模具工业的应用还相对不足，与发达国家相比还存在很大差距，从目前覆盖件冲压工艺的发展情况来看，模具设计制造中，新模式正在逐渐取代旧模式，数字化塑性成形已经成为一种发展趋势，就拉延方案而言，最先要解决的问题就是拉延方向的确定，即要适当改变凹形及反拉延的形状，然后再在后续工序中对改变的部分进行调整，以达到覆盖件设计要求。基于Dynaform软件的冲压方向，其在确定时要考虑到以下问题：一是在调整冲压方向时应先计算零件的最大宽度或最小拉延深度；二是在检查冲压方向时应从选择拉延深度、冲压负角和拔模角度入手，以此来确定冲压方向[1]。
2.基于Dynaform的覆盖件拉深成形仿真分析
2.1拉深成形工艺参数分析及拉延件设计
在对覆盖件压料面以及工艺进行补充设计时，首先要确定拉延方向，为拉深成形奠定基础，再有，拉延筋对调节材料流动，以及提高拉延件的刚度和覆盖件的质量也至关重要，因此，有必要对这些基础工艺参数进行优化，对于需要拉深的部位，通过凸模可一次成形，刚开始拉深时，应尽量让两侧进入凹模的材料保持均匀，在接触凸模时应采取多点分布的方式，使拉深深度既浅又均匀。
接下来要对压面料和工艺补充部分进行设计，二者是构成拉深成形工艺参数的重要组成部分，对其进行优化，有助于改善拉延条件。压料面对拉深工作影响很大，其形状是确保材料顺利流入凹模的首要条件，没有压料面难以拉深出符合质量要求的覆盖件，在设计中，压料面长度应小于相应的凸模顶部的表面长度，以消除凸模顶部波纹，同时将顶面接触毛坯，这样成形更容易；在接触毛坯时，从中间向外扩展，会增加中间部分张力，制件刚性也会提高[2]。对于工艺补充面的设计，应考虑拉深进料条件、修边工序要求以及压料面形状。在此，通过对基于Dynaform的覆盖件拉深成形的仿真分析，可以提前预测出板料成形过程中存在的破裂、划痕、起皱等缺陷，并对板料成形性能进行评估，这些功能主要通过模面处理模块来实现，该模块为设计人员提供简洁、易操作的用户界面，导入产品零件数模后，便能够完成整个模面工艺设计。
2.2覆盖件拉深成形方案设计及计算机仿真工序步骤
基于Dynaform的覆盖件拉深成形方案，主要包括前处理、后处理和板料成形三项内容，分别通过前处理模块、后处理模块和板料成形模块实现。前处理模块是用来构造和修改模型的，单元模型的产生也由此来完成，并能够对修补模型和与之相关的添加边界条件进行检查，将在此模块中设计好的模型参数以及加载条件输入分析菜单中，并提交给基于有限元逆算法的模拟，覆盖件拉深成形方案的前期设计也基本上得以完成。利用Dynaform软件对覆盖件拉深成形进行仿真分析，其工序步骤可分为以下三步：第一步是拉延的基础工艺处理，这需要在仿真分析前完成，然后建立数字化拉延模型，该模型的建立要符合工艺方案设计要求；第二步为数模导入，数模应与冲压方向一致，以便于计算时拉延坯料的输入和输出，以及后续调整，这也是拉深成形方案的前处理部分；第三步为仿真结果分析，完成凸模、凹模以及压边圈的定义，这是拉深成形方案的后处理部分[3]。
3.结论
基于基于Dynaform的冲压模拟仿真，保证坯料外形的合理性能够有效改善破裂、起皱等缺陷，而合理设置拉深筋，调整其高度和阻力，则有利于保证汽车覆盖件的成形性。由此可见，利用Dynaform软件对汽车覆盖件拉深成形进行数字模拟仿真，优化工艺参数，有利于冲压成形工艺的提高。
参考文献：
[1]吴转萍.基于DYNAFORM的汽车覆盖件典型零件的成形工艺研究[D].西安石油大学，2011.
[2]刘细芬，黄位健.基于Dynaform的汽车覆盖件拉延成形仿真研究[J].热加工工艺，2013，11（3）129-131.
[3]朱泽华.基于DYNAFORM平行流蒸发器侧板拉深工艺优化及模具设计[D].湘潭大学，2012.
转载请注明出处学文网 » 基于Dynaform的汽车覆盖件拉深成形分析