汽车支架零件模拟分析与工艺结构优化

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1、模具技术2014．No．637文章编号：1001—4934(2014)06—0037-04汽车支架零件模拟分析与工艺结构优化袁小江(无锡科技职业学院机电学院，江苏无锡214028)摘要：以汽车支架零件为载体，以一步成形法模拟分析理论为基础，应用AutoForm冲压工艺有限元分析软件，针对典型汽车薄壁件的工艺结构进行压延筋结构与压料面尺寸模拟成形工艺分析。结果表明，控制了材料流动，解决了零件冲压成形工艺过程中的开裂问题，优化了材料片尺寸与压延筋工艺结构，取得了良好的应用效果。关键词：支架；一步法；冲压工艺；模拟分析中图分类号：TP391．7文献标识码：BSimulationanalysis

2、andprocessoptimizationoftheautomotivebracketpartYUANXiao-jiangAbstract：Theformingprocessofthecarrierbracket，whichisatypicalthin-wallpartinautomobile，issimulatedbyone-stepsimulationmethodandAutoFormsoftware．Thestructureofdrawbeadandthesizeofbindersurfaceareinvestigatedintheformingsimulation．Accord

3、ingtothesimulationresults，thefractureisavoidedbycontrollingthematerialflowandoptimizingthesheetthicknessandthedrawbeadstructure．Theoptimizedprocessachievesgoodapplicationeffects．Keywords：bracket；one-stepformingmethodstampingprocess；simulationanalysis1零件分析成形属于非线性过程，在其生产过程中很难精确把握材料的受力变化曲线，加之冲压成形工艺本

4、某型号汽车的支架零件(左、右不完全对称身就是敞开式的生产过程，所以其成形工艺比较件)如图1所示，该零件属于典型的汽车薄壁件复杂，容易产生各种缺陷而增加生产成本和周期[。中的骨架连接件，材料厚度2．0mm，其材料牌号为国产的宝钢材料DC04，属于深冲压用的冷轧钢板。DC04材料的主要化学成分为：C≤0．08，Mn≤0．40，P≤0．025，S≤0．020，Al≤0．020。主要性能参数为：屈服强度130～210MPa，抗拉强度≥270～350MPa，断后伸长率≥36，密度为7．一87g／cm3。当前新材料的高强度薄壁板材在汽车(a)支架零件左件(b)支架零件右件领域内的应用越来越多，由于薄

5、壁件的金属材料图1左、右支架零件三维模型图收稿日期：2014-07—30作者简介：袁小江(1977一)，男，副教授。38DieandMouldTechnologyNo．62014散，一步成形法的初始和最终构成中的已知量和2一步成形法模拟分析未知量如图3所示[2]。在一步成形法的模拟中，通常只考虑2种状态：(1)初始的板料毛坯Cc，厚支架零件具有冲压成形工艺中拉深、弯曲等度尺寸为h。；(2)最终成形的产品C作为产品的较为复杂的、综合成形工艺特点，单个零件的工中面，将其离散为线性三角单元，对各个单元定艺结构特点具有典型的单向成形特性(即零件的义一个局部的坐标系xyz进行有限元模拟分拉深、弯曲

6、等工艺相对于零件整体形状与位置来析。说是偏向某一侧的)。根据相关模具成形工艺设计经验，通常把左、右支架零件作为一个整体进行工艺成形，增加切开工序，一分为二，这样既可以解决单个零件成形中的单侧受力的问题，使得两侧所受的作用力相互抵消，又可以提高零件的生产效率(一次生产2个零件)，支架拉深成形工图3一步成形法示意图序经验工艺结构如图2所示。根据工艺分析，支架零件成形工序划分为：落料(开料)一拉深成形2．1基于经验工艺结构模拟分析一切边冲孑L一切开冲孑L一翻边翻孔。支架零件根据一步成形法的理论研究基础，以经验工冲压成形的重要工序即拉深成形，该工序也是模艺结构的工序图为最终的拉深工序产品具设计的

7、难点所在，根据经验往往难于准确掌握(已知量)，其支架零件拉深过程中复杂的材料流支架薄壁件成形过程的材料流动、缺陷位置等信动、变形等工艺，通过非线性的有限元软件(Au—息。toForm)进行分析得到最终的成形结果，由此判断经验工艺结构的合理性，同时得到工艺的缺陷所在，之后加以改进反复模拟分析优化工艺结构l3]。综合软件应用与公式计算的特点，支架零件拉深工序材料片尺寸定为770mm×550mm，压边力设置为200kN，拉深间隙值设置为一