汽车用梁类零件冲压成形cae分析及模具设计

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1、汽车用梁类零件冲压成形CAE分析及模具设计秋艳范正辉尤锐徐州工业职业技术学院机电工程学院摘要：应用CAE仿真技术模拟汽车梁类零件拉延成形的全过程，预测在成形过程屮可能会出现的拉伸不足、拉裂、起皱等缺陷。为了选择合理的冲压工艺方案，通过添加工艺补充面和合理选择压料面，对拉延成形过程进行了有限元模拟分析;利用UG软件进行模具结构的设计，并应用加工出的模具生产出符合要求的产品。仿真技术在冲压成形工艺分析和模具设计中起到重要的作用，应用仿真技术缩短了模具设计时间，提高了模具设计的可靠性。关键词：梁类零件;数值模拟;模異设计;作者简介：秋艳（1982—），女，讲

2、师。收稿日期：2017-03-16NumericalanalysisofthestampingprocessanddiedesignofanautomobilebeampartQIUYanFANZheng-huiYOURuiAbstract：Thoughnumericalsimulationoftheformingprocessoftheautomobilebeampart，insufficientstretch,crackingandwrinklingdefectsthatmayariseintheformingprocesswerepredicte

3、d.Inordertoselecttheproperstampingprocess,thefiniteelementsimulationofthedeepdrawingprocessisimplementedafteraddingdieaddendumsurfaceandselectbindersurface.ThedieisdesignedbasedonUGsoftware,andtheproductsproducedbythediemeettherequirementswell.Simulationtechnologyplaysanimportan

4、troleinstampingprocessanalysisanddiedesign.Theapplicationofsimulationtechnologyshortensthetimeofdiedesignandimprovesitsreliability.Keyword：beamparts;numericalsimulation;diedesign;Received：2017—03—160引言汽车覆盖件形状复杂，大多采用薄板冲压成形。传统的模具设计方法无法预测出板料在成形过程中是否会出现问题，也无法预测模具设计的正确性，模具设计和制造需要多次修调

5、和试模才能满足要求。这种方式导致模具设计和生产周期长，生产效率低，成本高，并II对设计和制造工人的技术水平要求高计算机技术和有限元分析的发展，使得CAE在汽车工业的应用越来越广泛和深入，加快了设计进度，提高了生产效率，降低了生产成本和对工人技术水平的要求[3-5]。基于CAE的模具设计流程如图1所示。图1模具设计流程图下载原图1汽车梁类件零件的工艺分析零件几何模型如图2所示。该零件外形尺寸约为76mniX28nim，材料为08普通钢板，料厚0.8mm，产品顶面存在高度差约8.6mm,制件精度要求不高，但表面不允许有起皱和拉裂。该汽车梁类零件需要3道基本

6、工序，包括落料、冲孔、拉延。如果采用先落料后成形的方案，两端头在翻边过程中容易起皱，满足不了零件表面品质的要求，故考虑采用先成形的方案，将产品整个型面都拉延出来。因产品顶面存在小孔，因此后序安排冲孔。此件的工艺方案初步定为:拉延一切边冲孔。拉延时为了保证压料过程中不会有明显的起皱，选择将如图3所示的法兰面作为压料面，法兰面釆用工艺补充面的方法，使得零件整体形状可随着顶面的形状确定，这样拉延时可以保证凸模均匀接触坯料，保证产品的形状能够满足要求。图3工艺补充数模图下载原图2有限元分析在相关CAD软件进行产品造型后，抽取零件表面，并将格式为“IGES”的文

7、件导入到CAE分析软件中。借助分析软件的毛坯自动生成功能，可以得到汽车梁类零件的实际毛坯尺寸为83™x38™，如图4所示。冲压方向对于梁类件，一般选择顶面的法线方向(Z轴方向)上。2.1零件特点及网格划分该零件形状较复杂，拉延成形难度较大，设计时需要采用压料面来调节各部位的进料阻力，从而减少拉裂、起皱等缺陷的产生。因受制件两端形状的限制，在拉深过程中，压料面无法压住整块板料而造成起皱现象的发生，会影响制件的精度和美观，并导致拉延成形失败，故需对零件两端添加工艺补充面。阁4毛坯展开尺寸下载原阁2.2压料面与工艺补充面在毛坯单元网格的基础上，拓展边界得到压

8、料工艺边，形成制件的毛坯结构(115mmX45mm),如图5所示。创建好凹模和凸模、压边圈单元