基于DYNAFORM的左后轮罩内板冲压成形过程模拟

【摘要】自从汽车工业出现以来，其在国民经济中占有越来越重要的地位，不仅成为了国家工业水平的标志，也成为了一个国家的综合实力的重要衡量指标。在汽车工业中，汽车覆盖件的生产得到了非常的重视。汽车覆盖件是汽车表面美观的直观体现，汽车的魅力大部分由车身覆盖件来体现，也是人们追求完美的重要表现，所以车身覆盖件不仅仅需要满足生产所需要的刚度要求，在表面质量上有着更高的要求。汽车覆盖件一般都是板薄且形状复杂的零件，在冲压过程中的要求是极高的，这就要求汽车覆盖件的模具必须满足其精度上的要求。为了在车身模具行业中具有竞争力，模具的开发的周期必须缩短。在早期的汽车覆盖件的模具开发过程中，存在着很多的因素制约着模具的开发，直到CAE技术的出现使得整个模具开发的周期有了大大的缩短。现在世界各大汽车覆盖件模具的生产厂商都在应用CAE技术，因为CAE技术不仅可以对产品结果进行仿真分析，还可以对成形过程进行模拟。基于以上CAE的优点，板料成形结果可以被预测，这对生产成本的降低和成形工艺水平的提高有着重要意义，还使得在传统模具开发过程中由于设计的错误造成的模具返修可以避免，节约了人力和财力。本文主要是对左后轮罩内板成形过程进行模拟，主要通过有限元模拟的方法，对于一些成形缺陷的预测，通过分析工艺参数对成形缺陷的影响，选择最优的工艺参数，本文选择在这方面有很大优势的DYNAFORM软件。DYNAFORM软件选择以显示算法和隐式算法相结合的算法，不仅大大节省了计算时间而且对计算精度也有了很大的提高。在单元的选择上，DYNAFORM软件选择了Belytschko-Tsay壳单元，模拟时计算量有所减少，计算精度也得到了相应的提高。DYNAFORM软件按照与生产过程相反顺序的进行模拟计算，通过已知的期望的工件形状来模拟，可以得到期望形状的工艺参数及毛坯形状的，即为反向模拟的一步成形法，这种反向模拟的方法相比于增量法更加简化，而且更加符合板料成形的变形特点。在有限元模拟的过程中，成形极限图可以直观的反应成形结果，可以根据成形极限图对成形质量进行分析，本文所使用的DYNAFORM软件的成形极限图被分为8个部分，分别有安全状态，破裂状态，破裂危险点，起皱趋势区域，起皱区域，严重起皱区域，拉伸不足区，这样成形极限图可以很好的预测零件出现拉裂和起皱等现象。本文利用DYNAFORM软件对左后轮罩内板拉深成形过程进行了有限元模拟，首先对成形过程中的工序过程进行确定，然后读入数学模型，进行工艺补充面的设定、确定冲压方向、建立有限元模型、坯料形状和尺寸的设计、定义成形工艺参数之后进行求解并计算，最后分析得出的模拟结果。在对成形工艺参数进行设置的时候需要设置压边力，拉延筋和摩擦系数，通过反复的模拟，得到最优的工艺参数。对不同的工艺参数对成形结果的影响进行讨论：（1）压边力：通过分析设置的不同的压边力，分析出现起皱和拉裂的情况；（2）拉延筋：通过设置不同深度的拉延筋，分析拉延筋的设置对起皱和拉裂的影响；（3）摩擦系数：通过不同的摩擦系数，分析摩擦系数对起皱和拉裂的出现情况的影响。本文还对左后轮罩内板在拉延成形过程中产生的回弹现象进行了分析。
【作者】高文平；
【导师】程万军；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】汽车覆盖件；有限元模拟；压边力；拉延筋；回弹；

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