汽车覆盖件低熔点试制模具开发与仿真

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1、汽车覆盖件低熔点试制模具的开发与仿真汽车覆盖件低熔点试制模具的开发与仿真2006-7-18　来源：《中国机械与金属》作者：张毅翔姚轶汽车覆盖件试制模具是汽车开发过程中的重要环节，只有被试验证明是合格的车身覆盖件才可以被投入到生产制造中去。本文在大量实践的基础上，介绍了一种低熔点合金试制模具的开发流程，并针对基于Autoform的模具设计、模具浇注、试模进行了详细的阐述，并针对试制模具的发展进行了一定的展望。车身覆盖件的试制特点车身覆盖件的开发由于涉及汽车结构、车身强度、大规模生产的工艺性、制造成本等多领域、多学科的知识，因此对于设计完成的覆盖件一定要按要求制作样件，做大

2、量的试验，只有被试验证明是合格的车身覆盖件才可以被投入到生产制造中去。目前试制模具主要解决的是车身覆盖件的拉延和整形问题，落料、切边、开孔工作一般由激光切割或手工来完成。对于R圆角要求不高的翻边、折边等工作一般由相关夹具定位，手工完成，对于要求较高的翻边可以采用压机辅助或使用专用翻边设备方式。因此车身覆盖件的成形拉延模具是整个车身试制的关键。车身覆盖件的试制的特点有：（1）生产件数少，一般由几件到几十件；（2）周期短，如一副车门内板的整个样件制作周期只是一至一个半月；（3）质量接近量产零件质量，如试制零件的基准点（RPS点）、批量检测点（PMP点）、匹配面尺寸点（CP点

3、）必须合格，尺寸超差点（BK点）在单个零件中一般不能超过2个。当今，各大汽车设计单位普遍采用的是快速制模的方法来制造车身覆盖件样件，主要采用的方法有：低熔点合金模具、聚胺脂模具、金属喷涂制模、基于离散型面的无模冲压等。其中，低熔点合金模是利用聚氨酯材料母模，用低熔点合金直接浇注出凹模和压边圈的模具。其主要流程如图1所示。图1模具开发流程基于Autoform的试制模具设计技术世界上大的汽车集团的车身开发与模具制造都要借助于一种或几种板成形模拟软件来提高其成功率和确保模具制造周期。国际上通行的软件主要有美国eta公司的Dynaform、法国ESI集团的PAM系列软件、德国A

4、utoForm工程股份有限公司的AutoForm，国内有吉林金网格模具工程研究中心的KMAS软件、北航的SheetForm、华中科技大学的Vform等。其中AutoForm的特点是：1）提供从产品的概念设计直至最后的模具设计的一个完整的解决方案，其主要模块有User-Interface（用户界面）、Automesher（自动网格划分）、Onestep（一步成形）、DieDesigner（模面设计）、Incremental（增量求解）、Trim（切边）、Hydro（液压成形），支持Windows和Unix操作系统。2）适合于复杂的深拉延和拉伸成形模的设计，冲压工艺和模面设

5、计的验证，成形参数的优化，材料与润滑剂消耗的最小化，新板料（如拼焊板、复合板）的评估和优化。3）在算法上快速、有效、可靠。最新的隐式增量有限元迭代求解技术不需人工加速模拟过程，与显式算法相比能在更短的时间里得出结果；其增量算法比反向算法有更加精确的结果，且使在FLC失效分析里非常重要的非线性应变路径变得可行。即使是大型复杂制件，经工业实践证实是可行和可靠的。4）求解速度快、界面友好、易于上手、对复杂的工程应用也有可靠的结果。AutoForm能直接由设计师来完成模拟，不需要大的硬件投资及资深模拟分析专家，其高质量的结果亦能很快用来评估，在缩短产品和模具的开发验证时间、降低

6、产品开发和模具成本、提高产品质量上效果显著，对冲压成形的评估提供了量的概念，给企业带来明显的竞争优势和巿场机遇。基于Autoform的试制模具仿真模具形面设计模具的工艺补充面可以根据图2步骤予以实现。(续致信网上一页内容);图2基于Autoform模具设计流程Onestep验证：在检查零件有无冲压负角后，检查零件拔模角，一般不小于5～7°。在Onestep功能中，先对孔洞和间隙进行填充，棱边进行倒圆处理，再根据产品数据，或产品＋压料面，或产品＋压料面＋工艺补充面等进行计算，求得最小毛坯、皱纹及裂纹等缺陷、FLD、材料伸长量和厚度减薄率等参数，并以此来判断是否需要进一步做

7、模具设计。以Autoform4.0为例，最为重要的是设定processor/restrain的值，它的大小表徵了材料在成形过程中所受变形抗力的大小。一般而言，通过restrain值可以间接知道覆盖件模具的压料筋强弱。如果安全区域能覆盖零件表面的2/3，则在今后的模具设计过程中可以通过调整工艺补充面和拉沿筋尺寸来实现零件的op20工序目的。模拟中起皱和破裂判断的依据是：在薄板冲压成形中，压缩失稳为导致起皱的主要表现形式，以单元增厚率判断起皱；拉伸失稳局部颈缩为导致破裂的主要表现形式，以成形极限图（FLD）判断破裂。确定冲压方向：模具以无冲压