汽车模具行业CAE分析软件的应用.pdf

汽车模具AutomobileDie&Mould

■沈阳金杯模具厂/贺传军范士俊
汽车模具行业
CAE分析软件的应用

——拉延篇

汽车除去动力部分和内饰部分到快速响应并提前预见，节约大量的时间成本。
的大部分构件都是薄板冲压件，且(2)节省费用相当一部分的工作交由计算机来完成，对不合理的方案做
其成形工艺性也很复杂。国外各大出了提前预警，避免了只有在模具产成后才能发现的缺陷，从而提高了模具
汽车厂商很早就开始采用计算机仿制造和调试的成功率，这减少的不仅是时间成本还有模具的制造成本，同时
真技术指导新产品开发和工艺装备也增强了模具本身的竞争力。
的设计、制造。CAE理论和技术的(3)提高产品质量在CAE软件中，我们可以清晰地看到板料的塑性变
发展主要依赖于各种板料成形软件形程度，可以进行工艺优化和模拟比较，早期预见其隐患的存在，提高了产
的涌现和进步，这些软件大多可以品质量，避免了很多反复的工作，还可以从中积累经验，提高个人的定性分
利用CAD生成的模型进行设计和析能力。
工艺过程仿真，为新产品的开发提现在市场上较流行的CAE分析软件有ANSYS、KMAS、eta/
供参考依据。DYNAFORM、MSC.NASTRAN、AUTOFORM等，其中在冲压工艺分析方
汽车模具工业上应用板料成形面由于其很强的实用性，AUTOFORM的应用很广泛。
CAE分析的目的可以归纳为以下三CAE分析在DL图设计过程中的应用
个主要方面：
在以往的DL图设计中，设计员拿到产品后就要在脑海中进行复杂的思
(1)节省时间现在国内各个汽
维：这个件需要几道工序来完成，每道工序的成形工艺性如何以及在该工序
车企业，竞争十分残酷，而每一种
中冲压角度如何，与原始的汽车坐标系的关系如何等等。这些都需要考虑得
车型的开发，其进度的瓶颈往往都
很周全才能，为下序模具设计（CAD）和模具加工（CAM）提供依据。通常
集中在工艺装备（模具）的制造阶
设计员是借助三维CAD软件（如UG等）来实现的，而这一过程是极其复杂
段。以往的工艺分析到调试模具完繁琐的。以拉延序冲压方向的确定来说，单是检查有没有冲压负角就需要半
全凭借人工经验完成，而现在应用天的工作量（与制件复杂程度有关）。首先需要设计员在已经基本确定的冲压
的CAE就使这种专家经验的积累得方向上初步判断制件的哪些部位是危险区域（可能存在冲压负角），然后通过
到了共享，并利用计算机的优势来打断面的方式把这些区域的断面逐一截获，再测量所截断面在已经基本确定
达到优化工艺分析、模拟试模的目的冲压方向上有没有冲压负角（需要每个断面仔细测量排查），因此设计员不
的，从而使我们对工艺方案和结构但要细致而且还要具备一定的经验，稍有不慎，存在的冲压负角就可能被忽
修改设想的正确性、合理性能够得略，就会出现在加工中不到位或无法加工（三轴机床）的情况，从而造成该

402006年第5期
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处型面间隙过小，为后期装配和调试带来困难，严重时还会造成无法板料轮廓，板料厚度，压边力和摩
成形。而有了CAE分析软件，这些问题就可以被及早发现和避免，检擦等很多因素，而这些完全都是根
查负角的过程也只需要几秒钟而已。据经验定性的分析，没有冲压工艺
以阁瑞斯长轴制件61517为例，图1为手动判断的冲压方向，用经验往往是无从下手的。现在引进
AUTOFORM3.2分析后，可以看到绿色是无负角区域，黄色区域为了CAE分析软件，以有限元分析的
0°～3°的临界区域，红色则是在此冲压方向上已经存在的冲压负角区域。增量算法（目前最精确的方法）和
逆算法为基本理论，就可以把制定
的冲压工艺方案通过计算机仿真在
设计阶段进行模拟，观察以前只有
在模具产成后试模阶段才可知的真
实结果，从而断定此方案的可行性，
为DL图设计提供量化依据，减少设
图1计风险，达到设计优化的目的。
经过AUTOFORM3.2按照型面最小冲压负角的原则来自动调整冲仍以61517为例，我们并不知
压方向，结果如图2所示，同时AUTOFORM会自动给出旋转的角度道该件拉延时能否顺利成形，所以
和基准轴（见图3）。此时设计员就可以根据这个角度来标注工作坐标首先进行模拟试模，以验证工艺的
系（冲压方向）相对于绝对坐标系（汽车坐标系）的位置关系了。合理性。观察该件形状，我们推断
料片应该是一张形料，块料成形应
该不可能（根据个人经验）。我们先
用一步分析法（基于有限元逆算法
理论）自动算出成形毛坯的初始尺
寸（图4），进行试模仿真。同时需
要设定一些参数，包括拉延模采用
图2
单动拉延还是双动拉延、压边力、板
料材质、料厚、冲压速度、拟定的
分模线、压料面等，如果一旦按此
参数模拟成功，那么后续模具设计，
图3要严格按此设置执行。
此模具采用