毕业设计（论文）-dynaform车门冲压成形过程仿真与坯料设计

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1、1绪论1.1研究背景车身覆盖件成型是一个复杂的变形过程，成型质量受许多的因素影响。传统冲压过程主要是依靠技术人员的经验来设计加工工艺和模具，然后通过试模生产来检验覆盖件是否符合产品的设计要求。这样不仅产品的设计周期长而且消耗大量的人力物力。随着计算机软硬件技术、图形学技术、人工智能技术、板料塑性变形理论和数值计算方法等的发展．以及与传统的工艺/模具设计技术的交叉集成开创了利用CAD／CAM/CAPP技术和CAE数值模拟分析技术进行覆盖件成型工艺设计的新领域。最近几年，随着计算科学的快速发展和有限元技术应用的日益成熟，CAE技术模拟分析金属在塑性变形过程中的流动规律在现实生产

2、中得到愈来愈广泛的应用。CAE技术的成功运用，不仅大大缩短了模具和新产品的开发周期，降低了生产成本，提高企业的市场竞争能力，而且有利于将有限元分析法和传统的实验方法结合起来，从而推动模具现代制造业的快速发展，国内外已经有很多学者在这方面做了研究[1]。传统的汽车覆盖件模具因其体积大、工作型面复杂、设计周期长，已成为开发新车型的瓶颈。目前大多采用钢制模具来生产薄板类以及覆盖件类零件．因此带来冲压模具制造周期长、成本高和加工难度大等一系列问题，尤其是在零件的中小批量生产和新产品试制时，这些不足就更加凸显出来。对于成熟零件，探讨研究基于Dynaform的CAE技术对汽车覆盖件及其

3、冲压模具的设计过程进行仿真模拟分析[2]。在板料成形生产中，使用传统工艺试制模具耗时较多不能适应竞争日趋激烈的现代市场，对成本、产品研发周期以及产品质量等方面提出了越来越迫切的要求。在传统的模具设计制造过程中，过多时间浪费在“设计→试制→发现问题→再设计→再试制→再发现问题”的循环中，因而成本耗费大，面对现代市场对产品更新换代目益加快的需要，原始方法可是远远不能够解决问题的。相比之下，在模具设计过程中使用CAD／CAM／CAE技术的优越性更为明显，国内虽有许多企业采用该技术并取得了一些经验和技巧，但能真正利用UG、Pro／E，Deform及Dynaform33等大型软件进行

4、模具的三维参数化设计与制造，并进行冲压仿真来指导设计的还不多。鉴于传统拉深模具型面设计的种种问题，世界各发达国家都在大力发展该技术在模具型面设计中的应用。可以说，能否采用该技术是提高模具制造质量、设计效率改变落后的模具设计制造方法的关键。随着非线性理论、有限元方法和计算机软硬件的迅速发展，车身覆盖件冲压仿真技术逐渐从实验室阶段走向工业实用阶段，成为国外发达汽车厂家缩短车身覆盖件开发周期，降低生产成本的利器。为了确保产品设计的正确性和可行性，利用DYNAFORM软件在产品设计阶段的同时预测产品在成型过程中可能发生的问题，在设计过程中及时修改，从而有效的提高产品质量节约生产成本

5、。因此，开展对汽车覆盖件成型的理论和实践研究具有重大的现实意义。随着社会生产的发展和世界经济的一体化，对产品的要求越来越多样化，市场的竞争日趋激烈。制造企业为了生存，就必须提供市场上适销对路的、高质量的产品；与此同时，为适应日新月异的市场，企业必须不断推陈出新，大大缩短产品的升级换代周期。对于现代制造企业来说，要求企业能够在尽可能短的时间内完成新产品的设计、试制、定型和生产，及时推向市场，在竞争中占据先发优势[4]。有限元系列软件正是迎合了人们的这种要求，利用有限元软件我们可以帮助工程师和设计人员：①设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本；②提高工模具设计效率，降低

6、生产和材料成本；③缩短新产品的研究开发周期。DYNAFORM不同于一般的有限元程序，它是专为金属板料成形而设计的。它具有非常友好的图形用户界面，可帮助用户很方便地进行准备数据和成形分析。这样，工程师们便可把精力主要集中在工艺分析上，而不是去学习烦琐的计算机系统。DYNAFORM专为大变形问题设计了一个全自动的、优化的网格再划分系统是一个高度模块化、集成化的有限元模拟系统，它主要包括前处理器、模拟器、后处理器三大模块。前处理器处理模具和坯料的材料信息及几何信息的输入、成形条件的输入，建立边界条件，它还包括有限元网格自动生成器；模拟器是集弹性、弹塑性、刚(粘)塑性、热传导于一体

7、的有限元求解器；后处理器是将模拟结果可视化，支持0PGI图形模式，并输出用户所需的模拟数据。DYNAFORM允许用户对其数据库进行操作，对系统设置进行修改，以及定义自己的材料模型等[5]。331.2成形过程仿真研究意义汽车外门板翻边工序仿真的试验,提出了用毛坯反求来确定修边线的方法,实际生产应用表明这一方法是切实可行的。它不同于以往确定修边线都是从解析模式入手,仅仅从理论的角度来分析。因为影响翻边过程的因素很多,包括材料的力学性能、模具与工件之间的摩擦、翻边高度等,在理论分析中很难建立一个能全面考虑这些影响的模型,