汽车发动机顶盖模具轻量化的结构分析
基于有限元的轿车发动机罩轻量化分析
基于有限元的轿车发动机罩轻量化分析谢丽梅门永新汤志鸿赵福全浙江吉利汽车研究院有限公司摘要:对于汽车行业而言，轻量化技术的发展已是大势所趋。
本文以吉利某款车型的发动机罩为例，利用HyperMesh建立有限元模型，通过CAE模拟分析，对结构进行轻量化设计，并验证对比轻量化前后结构的力学性能。
从结构模态、覆盖件抗凹及行人保护性能三方面进行验证轻量化方案的可行性。
关键词:HyperMesh，有限元，发动机罩，轻量化1概述着眼于长远持续发展的需要，节约资源、减少环境污染成为世界汽车工业亟待解决的两大问题。
汽车每减重10%，油耗可降低6%-8%，由此可见，对于汽车行业而言，整车轻量化已是大势所趋。
汽车车身质量占汽车总质量的40%左右，车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用。
实现汽车车身轻量化主要有两种途径：结构优化、采用轻质的金属或非金属材料。
就车身系统而言，发动机罩的结构对车身本体刚度的影响很小。
发动机罩总成属于车身覆盖件，是白车身中的活动部件之一，起着保护发动机，隔离噪声等作用，在实施轻量化中有很大的优化空间。
本文从改变结构着手对发动机罩进行优化，在保证汽车整体质量和组件功能的前提下，最大限度地减轻各零部件的质量。
2 发动机罩轻量化方案发动机罩由内、外板组合而成，外板为空间曲面板，要迎合整车造型的需求，体现轿车的外形风格，结构优化的空间不大。
内板为薄钢板，筋条网格状布置，其主体结构可根据需要布置孔洞，以减轻自身重量，内板的作用还包括：加强结构刚度、达到足够的抗凹性能及满足碰撞（行人保护）法规要求，此外兼顾加工工艺、轻量化、车身的防腐蚀和最低成本原则等方面的需要。
某轿车轻量化前的发动罩总成由图2所示部件组成，质量为20.53kg。
图1 某轿车发动机罩总成图2 某轿车发动机罩结构示意图由于发动机罩外板必须满足整车造型要求，因此应保持外板结构。
轻量化主要从内板结构及内板加强件着手。
轻量化后发动机罩模型如图3图3 轻量化后发动机罩总成对比图3与图2的结构可以对比看出：轻量化后的发动机罩减少了锁扣固定板加强板及内板后加强板，同时内板结构明显变化，采用交叉式设计。
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化1. 引言1.1 引言汽车覆盖件冲压模具是汽车制造过程中不可或缺的重要工具。
随着汽车行业的发展和需求的不断增加，对汽车覆盖件冲压模具的质量和效率提出了更高的要求。
结构优化是提高冲压模具性能的有效途径，通过对冲压模具结构的优化设计，可以降低成本、提高生产效率，使产品质量得到进一步提升。
在现代工业中，汽车覆盖件冲压模具已经成为一种非常常见且重要的加工工具。
它被广泛应用于汽车车身、车门、引擎盖等部件的生产加工中。
汽车覆盖件冲压模具的结构特点包括复杂性、精度要求高、耐磨性强等。
为了提高汽车覆盖件冲压模具的工作效率和寿命，需要对其结构进行合理的优化设计。
本文将从背景介绍入手，介绍汽车覆盖件冲压模具在汽车制造中的重要性和应用情况。
接着分析汽车覆盖件冲压模具的结构特点，包括材料选择、设计原则等方面。
之后将探讨结构优化的方法，从材料优化、形状优化等方面提出具体的优化方向。
随后将通过案例分析展示结构优化带来的实际效果。
展望未来发展方向，探讨汽车覆盖件冲压模具在技术和创新方面的潜力和前景。
通过本文的浅析，读者将能够全面了解汽车覆盖件冲压模具的结构优化相关知识，为相关领域的研究与应用提供参考和借鉴。
2. 正文2.1 背景介绍汽车覆盖件冲压模具是汽车制造中不可或缺的重要工具，它主要用于冲压加工汽车车身覆盖件，如车门、引擎盖、行李箱盖等。
随着汽车工业的发展和改进，冲压模具的质量、效率和成本都受到了越来越高的要求。
在汽车制造过程中，冲压模具直接影响到汽车覆盖件的质量和生产效率。
优化冲压模具的结构可以提高其寿命、降低成本、提高生产效率，并且能够更好地满足不断变化的市场需求。
随着汽车覆盖件的设计越来越复杂和精细，冲压模具的优化需求也在不断增加。
对汽车覆盖件冲压模具的结构特点和优化方法进行深入研究，对于提高汽车制造的质量和效率具有重要意义。
在本文中，将分析汽车覆盖件冲压模具的结构特点，探讨结构优化的方法，并通过案例分析和未来发展方向来深入探讨这一话题。
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
汽车覆盖件冲压模具的结构优化是指在设计和制造过程中，通过合理的结构设计和材料选择来提高汽车覆盖件冲压模具的使用寿命、生产效率和产品质量的过程。
在汽车覆盖件冲压模具的设计中，要充分考虑到覆盖件的形状、尺寸和材料等因素，合理确定模具的结构形式。
一般来说，汽车覆盖件冲压模具分为上模和下模两部分，上模用来固定和定位覆盖件，下模用来进行冲击力传递和弯曲操作。
在确定上模和下模的结构形式时，要考虑到冲压过程中的力学特性和变形情况，尽量采用刚性好、刚度高的结构形式，以保证模具的稳定性和工作精度。
在模具的材料选择上，要根据覆盖件的材料特性和冲压力度来选择合适的材料。
一般来说，模具的材料应具有高硬度、高强度、高耐磨性和高热稳定性等特点，以保证模具在长时间高频次的工作条件下不发生变形和磨损。
常用的模具材料有合金工具钢、硬质合金和工程塑料等。
在选择材料时，还要考虑到材料的可加工性和可修复性，以方便模具的制造和维护。
在模具的结构设计中，要充分考虑到模具的冷却和润滑等工艺因素。
冲压过程中会产生大量的热量和摩擦，如果没有良好的冷却和润滑措施，会导致模具温升过高、应力集中和磨损加速等问题。
在模具的设计中要设置合适的冷却通道和润滑装置，以提高模具的冷却效果和润滑效果，减少模具的热变形和磨损。
在模具的制造过程中，要严格按照设计要求进行加工和装配。
冲压模具的制造工艺主要包括粗加工、热处理、精加工和装配等环节。
精加工是模具制造的关键环节，要保证模具的尺寸精度和表面质量，以确保模具在使用过程中的稳定性和准确性。
装配时要注意模具的配合度和间隙，保证上模和下模的准确位置和稳定性。
基于轻量化的发动机罩结构优化
第 ２期
司华伟 ， 等： 飞 机 模 拟 器 的一 体 化 机 械 仪 表 驱 动 控 制 方 法
・１ ２ ３・
不 同模 拟器 中涉 及 到 的仪 表 驱 动 控 制程 序全 部 包 含 到动 态链 接库 中． ２ ）研 究 采 用 Ｔ ＭＣ ２ ２ ３驱 动 控 制 芯 片 替 换 ＴＭＣ ２ ２ ２ ， 通 过 使 用 ＴＭＣ ２ ２ ３特 有 的 Ｓ ｔ ａ ｌ ｌ Ｇｕ ａ ｒ ｄ 功能， 取 消仪 表 回零 装 置 ， 使 仪 表 驱 动 控 制 进一 步
２ ． Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ８ ０ ４． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ Ｓ ＵＶ ｃ ａ ｒ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ， ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｄ
综合 各模 型模 态分 析 和 刚度 分 析结 果 ， 从图３
可 以看 出 ， 竖 型模 型 下 拉 变 形 ， 侧 向 变形 位 移 变 化
量较 大 ， 且一 阶弯 曲频率 较低 ， 刚度相 对较 低 ， 减重 效果 较差 ； Ｗ 模 型 和 Ｖ 模 型 刚度 相 当 ， 但 ｗ 模 型
［ １ １ ］ 马俊． Ｓ ｏ Ｃ中 Ｉ 。 Ｃ 总线 收发 器 和 ＵＳ Ｂ 总 线 收 发 器 设 计［ Ｄ ］ ． 南京 ： 东 南 大学 ， ２ ０ ０ ５ ．
基于结构优化的某车型发动机罩轻量化设计
量 、｝ 白 松 比等 。一般来说 ，设计变量越多 ，优化设计问题越复 杂 ，需要 的求解 时间越长 ，而且 ，设计变量越多 ，可优化空间 越大 ，则优化效果可能越好 ，但工作量也越大。结构优化设 计
就是寻求给定条件下 的设计变量的最优解。
２ － ２ 结构优 化 基本 流程
在实际工程 问题 中，结构优化都需要遵循一定 的流程 ， 从
上
１ 拓 扑 优 化 ｒ
ｒ
果在行 车过程中 ，一级锁意外开启 ，安全钩仍然可以锁住发罩
防止其 开启 阻挡驾驶 员视线 ， 造 成事故 。一般 ，在惯性 力 ２ Ｏ Ｇ（ Ｇ为 ９ ． ８ ） 时 ，安全 钩不能解 锁 ，即可认 为设 计合 理 。侧
向刚度不度等。故在设计 阶段 ，应保证发罩具有 良好的力学性能。
Ｉ 结 构 优 化卜 Ｉ 免 １ 尤 化Ｉ １ 音 髹 菇 秦 间 、 Ｉ
Ｊ ｌ 肘优 化 Ｌ
、 Ｌ
整优化结果 — — 嘲
３ 。 ２ 发 动机 罩有 限元 建模及 初始 性 能分析
利 用 Ｈｙ ｐ ｅ ｒ Ｍｅ ｓ ｈ前 处 理 建 立 某 车 型 发 罩 有 限元 模 型 ， Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ进行计 算 ，Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 进 行后处理 。采用 ａ ｃ ｅ 单元模 ｒ
（ ２ ）
（ ３ ）
使 得． ） 一最小 （ 或最大 ）
式 （ １ ） 中， 为设计变量 ，即在设计 中需要优化 的参数 ，
可 以是结构 的截 面尺寸 ，也可 以是结构的材料参数 ，如弹性 模
３ 实例车型发 动机 罩的性 能分析
３ 。 １ 发 动 机罩基 础 性能
作为最醒 目的车身构件及顾 客关 注的焦点 ，发动机罩要求 具有 良好 的隔热隔音及刚性强等特性 ，同时 ，轻量化又是实现 车辆燃油经济 『 生的重要措施 ，因此在保证发罩较高刚度和低阶 固有频率时 ，又应尽量减轻其质量 。扭转刚度是评判发罩整体 抗扭性能的重要指标 ，影 响着其密封性能 ；模态是评判发罩的 动态特性 ，汽车在行驶过 程中 ，主要受到路面激励及发动机 的 激振 ，车轮不平衡激励 ，频率一般在 １ ３ ０ Ｈ ｚ 之 间。若发罩
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
汽车覆盖件冲压模具的结构优化主要是针对模具设计的优化方案。
通过优化模具的结构，能够使冲压模具的使用寿命更长，产量更高，同时还能降低生产成本。
因此，汽车覆盖件冲压模具的结构优化是非常关键的。
为了实现优化方案，必须要对汽车覆盖件冲压模具的结构进行深入的研究和分析。
冲压模具的结构主要包括几个方面：压头、顶板、底板、导向柱、剪切刃等。
这些部件的设计和结构，关系到模具的寿命和性能。
其次，需要对模具的工作原理进行深入的了解。
冲压模具主要是利用模具间的摩擦和压力，对金属板材进行加工成型。
而在冲压过程中，必然会对模具的各个部件产生巨大的压力和冲击力。
如果模具的结构不合理，就很容易发生变形、断裂或损坏，严重影响生产效率和生产质量。
通过以上的研究，可以得出下面几个方面的结论：
第一，需要优化模具的结构，提高模具的整体刚度和稳定性。
具体来说，可以采用加厚板材、增加导向柱数量和加强顶板等方式来增强模具的耐用性和强度。
第二，要优化压头的设计。
可以通过增加压头数量或者加强压头的支撑杆，使压力更加均匀地分布在各个区域，减少了对模具的压力和冲击，从而提高模具的使用寿命。
第三，优化剪切刃的设计。
剪切刃负责对金属板材进行切割和切除，因此其设计也非常关键。
可以针对不同的材料进行研究和优化，以实现更好的切割效果。
以上就是汽车覆盖件冲压模具结构优化的一些基本方向和思路。
通过以上方法，可以提高模具的使用寿命和产量，降低生产成本，并实现更好的生产效率和质量。
应用拓扑优化方法的发动机罩板结构轻量化研究
万方数据试验研究现代制造工程２００９年第９期１８０ｒａｍ×１３０ｍｍ和３００ｒａｍ×１７０ｒａｍ，在大孔的周围零星分布小的构造孔。
对于车身覆盖件的钢板厚度而言，目前，汽车行业一般取其值为０．８—１．０ｍｍ，本文中取钢板厚度为０．８ｍｍ进行分析计算。
图１某型车发动机罩内、外板结构２几何及受力模型与分析２．１数学模型为易于对发动机罩板进行分析和加载，首先建立罩板空间位置的数学模型，空间坐标系为Ｏ—ＸＹＺ，假定发动机罩的内板位于ＸＹ平面上，Ａ、召两点为内板铰链连接的所在位置，处于ｘ轴上，Ｃ、＿Ｄ两点为内板与保险杠接触位置，则建立好的罩板空间位置数学模型如图２所示。
ＺＸ图２发动机罩板空间位置模型２．２工况加载目前轿车设计中大多采用承载式车身构造，车身骨架几乎承受轿车使用过程中所有的载荷，主要包括扭转、弯曲和碰撞等。
这样作为车身覆盖件的发动机罩板就几乎不需要承受来自整车的承载，但是其还是要满足自身重量带来的扭转和弯曲载荷，在车辆正常运行时，主要是车身和发动机的振动带来的罩板结构强度逐渐减弱并导致耐久性差等问题，因此罩板必须有足够的静态弯曲刚度。
同样，车辆在不平路面上行驶时，受到不平路面的激励，弯曲载荷引起的车身应力幅比扭转载荷引起的要小，所以，此时车身的扭转刚度就相对重要一些，需要计算扭转刚度。
根据上述罩板模型，并结合汽车覆盖件的分析标准和某汽车公司工况加载标准，对弯曲工况进行加载时，约束Ａ、曰两点的空间六自由度，约束Ｃ、Ｄ两点ｚ方向的位移自由度，加载点Ｅ是Ｇ、Ｄ连线和沿ｙ方向的内板轴线的交点，加载方向沿ｚ轴负向，载荷Ｆ＝１９６Ｎ；对侧向弯曲工况进行加载时，约束Ａ、曰两点的空间六自由度，约束点ｃ的ｚ方向位移自由度，对点Ｃ进行加载，加载方向沿Ｘ轴正向，载荷Ｆ＝１８０Ｎ；对扭转、弯曲工况进行加载时，约束Ａ、曰两点的空间六自由度，约束点Ｄ的ｚ方向位移自由度，对点Ｃ进行加载，加载方向沿ｚ轴负向，载荷Ｆ＝１９６Ｎ，加载后的效果如图３所示。
汽车顶盖工艺与模具设计探析
汽车顶盖工艺与模具设计探析汽车顶盖是整辆车的重要组成部分之一，除了其外观设计要与车身匹配，更重要的是顶盖需要具备防护车内空间的作用。
对于汽车顶盖的生产过程中，工艺和模具的设计对其质量和性能的提高起着至关重要的作用。
本文将从工艺和模具设计两个角度探析汽车顶盖的生产过程。
一、汽车顶盖的工艺汽车顶盖的生产过程可以分为以下三个主要步骤：1、策划和模型制作。
任何一种汽车顶盖的生产都需要先设计模型。
首先，设计师需要对外观和内部结构进行分析，明确制作所需材料和特殊设备（比如有些顶盖需要电动升降，这时需要电动设备支持）。
然后，设计出所需模型和所需改进的部分，这些模型将用于制作成具有与原始模型相同特征的顶盖。
2、材料和工艺选择。
汽车顶盖生产中最常用的材料是塑料、复合材料和铝合金。
选择材料时需要考虑车的形状、尺寸、坐标和颜色等因素。
此外，工艺选择也很重要，不同的工艺会对顶盖的质量和性能产生不同的影响。
例如，选择注塑工艺可以快速制作高强度、高精度的产品。
而挤压成形则更适合制作较薄的汽车顶盖。
3、生产和检验这一步的重点是生产过程的质量控制和检验。
确保顶盖在生产过程中的各个步骤都符合质量标准，检验过程需要对整体和局部单元进行检测。
比如检测顶盖表面的平整度、厚度、变形量等参数。
二、模具设计汽车顶盖的生产需要模具的支持，所以模具是制作高质量顶盖的关键。
在模具设计时需要考虑以下几个方面：1、铸造模具本次模具设计是针对铸造模具而言。
在制作铸造模具时，需要注意的重点是其准确性和用途。
在模具设计过程中，首先需要了解顶盖的形状、材料、稳定性和其他特性。
还需要注意顶盖模型中的有无盲孔、暴露角度、缩孔等问题，以确保所需模具的精度和质量。
2、试制和测试制造完毕的模具需要进行试制和测试，以确定其可行性和质量。
在试制和测试过程中需要检测模具的精度，比如针对顶盖的平面度、曲率度、厚度度和偏差度进行检测。
还要测试模具的可用性，比如模具用时是否能满足使用要求，是否能承受顶盖的重量和压力等问题。
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化摘要：本文详细阐述了制造汽车覆盖件冲压模具的两个过程特点，并提出了汽车覆盖件冲压模具的结构优化策略，希望能够为我国汽车制造水平的提高做出贡献。
关键词：汽车覆盖件；冲压模具；结构优化一、汽车覆盖件冲压模具的简介汽车覆盖件是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的薄金属料制成的异型体表面和内部零件。
它有着双重作用，既是外观装饰性零件，又是受力剥离状的受力零件。
而汽车覆盖件的冲压模具即为将覆盖件原材料进行批量加工的专用模具，它的质量直接影响汽车覆盖件的质量，没有高端先进的冲压技术就无法实现高端先进的设计理念，所以，必须把汽车覆盖件冲压模具的结构加以优化，才能生产出高质实用的汽车。
目前，汽车模具供应商为了适应市场需求，纷纷投入巨资加大技术和设备的升级换代，普遍实现了设计阶段的全三维数字化设计，也不断提升了模具的数控加工能力，甚至有厂家实现了全数控造型加工，足可见优化模具的结构加工是大势所趋。
二、汽车覆盖件冲压模具的特点1.汽车覆盖件冲压模具的设计特点（1）由于汽车覆盖件冲压模具的结构安装、起吊运输和制造定位等方面的需求，冲压模具结构尺寸要较大一些，还因为汽车覆盖件属于尺寸较大的汽车加工制造设备。
所以汽车覆盖件冲压模具在设计和制造时应具备尺寸较大的特点；（2）汽车覆盖件冲压模具的框架结构，其架构是由基础部件构成的，为了满足提高汽车覆盖件冲压模具制造质量和减少冲压模具重量以使运输方便的要求，如今大多数的冲压模具都是将中间设计成由立筋连接上下两层板状物的水平框架结构；（3）从汽车覆盖件冲压模具的标准化程度来说，相较于一般汽车冲压模具在设计中要选用大量标准化程度高的构成零部件，汽车覆盖件冲压模具在设计时不需要太多的标准化构成零部件，因此汽车覆盖件冲压模具在设计的标准化程度上要低于其他冲压模具；（4）从汽车覆盖件冲压模具的材质来说，一般情况下，汽车冲压模具所选用的工作零部件是工具钢，只有少部分零部件需要选择强度稍高的铸铁，例如凹模所用的零件，所以汽车覆盖件冲压模具相较于其他汽车零部件来说材质要求较低。
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化1. 引言1.1 背景介绍汽车覆盖件是汽车外观设计中非常重要的一部分，对于汽车的整体美观性和aerodynamic performance 起着至关重要的作用。
而汽车覆盖件的生产离不开冲压模具，冲压模具是汽车覆盖件生产中的核心工具。
通过冲压模具，可以将金属板料冲压成各种形状的零部件，用于组装汽车覆盖件。
随着汽车产业的不断发展，市场对汽车覆盖件质量和生产效率的要求也越来越高。
如何优化汽车覆盖件冲压模具的结构，提高其使用寿命和生产效率，成为了当前研究的热点之一。
结构优化能够有效减少模具的磨损和变形，降低生产成本，提高生产质量，对于汽车覆盖件生产具有重要意义。
本文将对汽车覆盖件冲压模具的结构优化进行浅析，探讨其结构特点、常见问题以及优化方法，希望能够为汽车覆盖件生产领域的研究和实践提供一定的参考。
1.2 研究意义汽车覆盖件冲压模具作为汽车制造中不可或缺的重要工具，在汽车制造行业中扮演着至关重要的角色。
其结构设计的合理与否，直接影响着汽车覆盖件的加工质量、生产效率以及成本控制等方面。
进行汽车覆盖件冲压模具的结构优化研究具有重要意义。
通过对冲压模具结构的优化研究，可以提高冲压模具的使用性能和寿命，减少维护和更换成本，降低生产成本，提高汽车制造企业的竞争力。
结构优化可以有效解决汽车覆盖件冲压过程中常见问题，如产生裂纹、翻边、波纹等质量问题，提高冲压件的成品率和质量稳定性。
优化冲压模具的结构，还可以减小冲压过程的应力集中情况，降低模具的磨损和变形，延长模具的使用寿命。
对汽车覆盖件冲压模具的结构进行优化研究，对提高汽车制造行业的发展水平，推动制造业转型升级，具有重要的现实意义和战略意义。
希望通过本文的研究，能够为汽车覆盖件冲压模具的结构优化提供一定的理论依据和实践指导，进一步推动汽车制造行业的发展进程。
2. 正文2.1 汽车覆盖件冲压模具的结构特点1. 刚度和稳定性要求高：由于汽车覆盖件的形状复杂，对冲压模具的刚度和稳定性要求较高。
汽车发动机顶盖模具轻量化的结构分析
关 键 词 ： ＮＳ Ｓ 有 限 元 模 具 应 力 一 应 变 优 化 分 析 Ａ Ｙ
引 言
一
项 工 作 ， 且 工 作 量 大 ， 时多 ， 个 好 的 有 限元 模 型 而 耗 一
近年 来不 断
１２ 载荷 及 约束 条件 的确定 ． 确定 了模 型 以后 ， 需 要对 发 动机 盖 模具 的凹模 施 加 还 载 荷 和边 界 条 件 ， 这是 有 限 元前 处理 中的重 要 组 成 部 分 。 欲 对 凹模 结 构 进 行 有 限元 分 析 必须 清 楚 凹 模 结构 可 能 承 受 的额 定 载荷 。载 荷 数值 是 否 正 确是 影 响 静 力分 析 结 果
１１ 定 义 材 料 属 性 及 划 分 网 格 ． １１１ 定 义 材 料 属 性 ．．
图 １划 分 好 网 格 的 凹 模 有 限
元 模 型
图 ２ 边 界 条 件 的 施 加
Ａ Ｓ Ｓ中的 所有 分析 都 需要 输入 材 料属 性 。 据应 用 ＮＹ 根
的 不 同 ， 料 特 性 可 以 是 线 性 或 非 线 性 ， 向 同 性 、 交 材 各 正
投影 面 积 为 ０５ ｍ ， ．６
＝ ＝
１
名 称
材 弹 模 （ｐ 松 度（／ 料 性 量Ｍａ 泊 比 密 ｋｍ ） ｇ ）
特 性 ［。 “ 凹模 材 料 为 Ｍｏ ｒ 铁 。 本 文 是 对 三 维 凹 模 进 行 的 静 Ｃ铸
力 分 析 ， 用 的是 三 维实 体 单 元 ， 性 参 数 取 为 ： 性模 选 特 弹 量 Ｅ Ｉ１ｅＭＰ ， 松 比 ＝ ．５ 密 度 Ｐ＝ ８ ０ ｇ 重力 ＝ ．３５ ａ 泊 ０２ ， ７０ ｋ ／ ， ｍ
发动机罩内板整形模结构轻量化
发动机罩内板整形模轻量化研究摘要：本文对发动机罩内板整形模进行有限元分析，并且在拓扑优化的指导下，对传统模具母体设计进行优化改进，再通过有限元分析，验证改进结果满足设计要求，从而实现模具轻量化要求。
关键词：冲压模具有限元分析拓扑优化轻量化0 前言基于有限元分析的拓扑优化技术是一项新型的设计方法，它可以在方案设计阶段为设计者提供概念性设计，给出零部件甚至机构原型合理的材料布局，减轻结构质量，提高结构的强度和刚度。
本文利用通用有限元分析及优化软件Hyperworks对发动机罩内板整形模的传统模具结构分析(强度分析和刚度分析及其稳定性分析)，根据传统设计结构的应力和位移分析结果以及约束情况，确定优化空间，定义优化参数，进行拓扑优化，得到优化后模具筋板的大致形状，在满足模具强度、刚度、稳定性的前提下，对模具结构进行改进，实现模具结构轻量化，减少模具制造过程中的材料利用，以达到降低模具制造成本，实现国家节能减排的目标。
1 加载方式的确定现有模具结构设计方法及问题1.1 现有模具结构设计方法1.2 现有设计方法存在的问题2. 模具结构轻量化设计流程3. 结构强度计算方法的验证4. 算例4.1 加载方式确定4.2 现有设计结构强度计算4.3 优化计算5. 结论加载方式的选择直接影响计算的正确性和计算精度，冲压过程速度较慢，因此可以当成一个准静态过程，特别是对于整形工序来说，当机床完全压到位时压力达到最大压力，机床、模具、工件没有相对运动，因此完全可以按静态加载方式来模拟整形过程。
冲压整形过程中，机床工作台可视为不变形体，即刚体；而模具则必须视为可变形体，即柔体；基本工作结构可用图1所示。
图1 整形模具工作结构图仿真模型的加载方式可以分为两种：一是将下模固定，在上模顶面加载整形力，将上模座设定为刚体，这样可以保证上下模座贴紧机床工作台面，与实际工况相符，但这样将使得上模座各处出现相同的传力状态，导致力传递到整形刀块时为均匀载荷，这与整形刀块实际受力状态不符，导致计算出来的应力值出现偏差，如图2（a）所示。
发动机正时罩盖轻量化CAE分析方法[发明专利]
![发动机正时罩盖轻量化CAE分析方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e5388461680203d8cf2f24c2.png)
专利名称：发动机正时罩盖轻量化CAE分析方法专利类型：发明专利
发明人：刘建华,陶丽芳,刘芳,周兵,马永,刘晓娟申请号：CN202010582488.9
申请日：20200623
公开号：CN111723508A
公开日：
20200929
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种发动机正时罩盖轻量化CAE分析方法，包括步骤：S1、建立正时罩盖初始方案有限元模型；S2、对正时罩盖初始方案有限元模型进行模态分析计算和频率响应分析计算；S3、对正时罩盖初始方案有限元模型进行振动响应优化；S4、建立正时罩盖的拓扑结构；S5、建立正时罩盖的1D壳单元模型并进行形貌优化；S6、基于振动响应优化及形貌优化结果云图，得到正时罩盖优化方案；S7、正时罩盖优化方案，建立正时罩盖优化模型，并进行模态、频率响应分析和局部优化校核。
本发明的发动机正时罩盖轻量化CAE分析方法，可以帮助设计人员在兼顾性能的前提下获得正时罩盖结构轻量化的设计方案，加快产品开发速度。
申请人：安徽航瑞航空动力装备有限公司
地址：241100 安徽省芜湖市芜湖县安徽新芜经济开发区湾东路科创中心7楼701-725
国籍：CN
代理机构：芜湖安汇知识产权代理有限公司
代理人：王惠萍
更多信息请下载全文后查看。
汽车覆盖件冲压模具轻量化技术及应用
汽车覆盖件冲压模具轻量化技术及应用随着汽车工业的不断发展，汽车覆盖件冲压模具轻量化技术越来越受到关注和重视。
汽车覆盖件包括车门、引擎盖、车顶等，它们的轻量化设计不仅可以减轻车辆重量，提高燃油经济性，还能满足环保和节能的要求。
研究和应用汽车覆盖件冲压模具轻量化技术对于汽车工业的发展具有重要意义。
一、汽车覆盖件冲压模具轻量化技术的现状和挑战目前，汽车制造商和冲压模具制造商都在积极开展汽车覆盖件轻量化技术的研发和应用。
针对现有的挑战，冲压模具制造商需要研究新材料、新工艺和新技术，以提高汽车覆盖件的轻量化设计水平。
要克服模具加工过程中的变形、断裂等问题，提高模具的加工精度和寿命。
二、汽车覆盖件冲压模具轻量化技术的应用1. 新材料的应用目前，各种先进的新材料如高强度钢、铝合金、镁合金等被广泛应用于汽车覆盖件的制造中。
这些新材料具有较高的强度和韧性，并且具有较低的密度，能够有效地降低汽车覆盖件的重量。
冲压模具制造商需要根据不同材料的性能和特点，调整模具设计和制造工艺，以适应新材料的应用。
2. 结构优化设计通过结构优化设计，降低汽车覆盖件的重量是实现轻量化的重要途径之一。
采用材料去脂减肥的铸造法、压力铸造法等也能有效减轻汽车覆盖件的质量。
3. 模具材料和工艺的优化在冲压模具制造过程中，合理选择模具材料和优化模具工艺对于提高模具的使用寿命和加工精度至关重要。
采用先进的表面处理技术，如表面渗氮、表面喷涂等，可以提高模具的耐磨性和抗腐蚀性，从而提高模具的使用寿命。
三、汽车覆盖件冲压模具轻量化技术的未来发展趋势未来，随着汽车工业的不断发展和新材料、新工艺的应用，汽车覆盖件冲压模具轻量化技术将会迎来更大的发展空间。
冲压模具制造商需要不断提高自身技术水平，积极开展创新研发工作，以满足汽车工业对于轻量化技术的需求。
要加强与汽车制造商的合作，共同推动汽车覆盖件冲压模具轻量化技术的应用和推广。
结语汽车覆盖件冲压模具轻量化技术的研究与应用对于汽车工业的发展具有重要意义。
一种轻量化前盖的制作方法
一种轻量化前盖的制作方法引言随着科技和工业的发展，前盖作为设备的重要部件，其轻量化设计变得愈发重要。
本文将介绍一种轻量化前盖的制作方法，该方法不仅能够减少材料使用量，同时保持前盖的结构强度和稳定性。
轻量化前盖的重要性前盖作为设备的外壳部分，其重量直接关系到设备的携带性和用户体验。
轻量化设计不仅能够减轻用户的负担，还可以提升设备的使用舒适度。
因此，研究和开发轻量化前盖的制作方法具有重要的实际意义。
制作方法概述本文提出的轻量化前盖的制作方法主要包括以下几个步骤：步骤一：材料选择选用高强度、轻质、耐腐蚀的材料作为前盖的原材料，例如高分子复合材料、碳纤维等。
这些材料具有优秀的物理和化学性能，适合用于制作轻量化前盖。
步骤二：结构优化通过结构优化设计，合理地布置前盖的支撑结构和减重结构，以提高前盖的强度和稳定性。
通过优化设计，可以减少材料的使用量，从而达到轻量化的目的。
步骤三：制作工艺采用先进的制作工艺，例如注塑成型、复合材料层叠等，对前盖进行制作。
制作工艺的选择将直接影响前盖的质量和轻量化效果。
步骤四：表面处理对前盖进行表面处理，提高其耐磨性和耐腐蚀性，同时增加其外观质感。
表面处理的选择应根据材料的特性和使用环境进行合理的选取。
材料选择与优化设计材料选择和优化设计是制作轻量化前盖的关键步骤。
材料选择在材料选择时，应考虑以下几个因素：•板材的密度和强度：希望选择密度较低、强度较高的材料，以实现轻量化的效果。
•耐腐蚀性：前盖作为外壳，需要具备良好的耐腐蚀性，以承受不同环境的使用。
•高温性能：如果设备有高温工作环境，需要选择具有较好高温性能的材料。
根据以上要求，高分子复合材料和碳纤维是较为理想的选材。
结构优化设计在结构优化设计过程中，需要考虑以下几个因素：•前盖的支撑结构：通过合理设计前盖的支撑结构，以增加前盖的强度和稳定性。
•前盖的减重结构：通过减少材料的使用量，实现前盖的轻量化效果。
通过数值分析和优化设计方法，可以得到前盖结构的最优设计方案。
隐式参数化发动机舱盖结构轻量化研究
10.16638/ki.1671-7988.2018.18.061隐式参数化发动机舱盖结构轻量化研究杨旭，刘莹，乔鑫（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）摘要：在汽车发动机舱盖概念设计阶段，通过SFE Concept隐式参数化建模软件搭建发动机舱盖的参数化模型。
以发动机舱盖内板纵梁位置和内板厚度为设计变量，联合Isight建立发动机舱盖的模态，质量和弯曲刚度自动化分析流程。
通过分析计算得到发动机舱盖设计变量组合样本的结果并建立发动机舱盖模态，质量和弯曲刚度的近似模型，采用Pointer算法对模型进行优化计算，在保证发动机舱盖模态，弯曲刚度满足设计目标的前提下得到发动机舱盖轻量化设计方案，舱盖重量在原有基础上下降了3.2%。
关键词：发动机舱盖；SFE Concept；Isight；近似模型；轻量化中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)18-179-04Research on Light Weight Of Implicit Parametric Engine Hood StructureYang Xu, Liu Ying, Qiao Xin（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）Abstract:Build engine hood parametric model through SFE Concept implicit modeling software at the engine hood conceptual design stage. Taking the longitudinal beam location and the inner cover plate thickness of the engine hood as design variables, combine Isight to build automatic analysis process of engine hood modal, mass and bending stiffness. Through the process to get the result of the hood design variables’composite samples, which is used to build the approximation models of the engine hood modal, mass and bending stiffness. Optimizing the model by algorithm of Pointer, obtain the lightweight design project on the premise of meeting the demand of engine hood modal and bending stiffness, the hood weight fell by 3.2 percent on the original basis.Keywords: engine hood; SFE Concept; Isight; approximation model; lightweightCLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)18-179-04前言随着汽车的总量越来越高，汽车尾气排放所引发的环境问题愈发明显。
汽机上部结构轻量化设计研究
汽机上部结构轻量化设计研究现如今，随着科技的飞速发展，汽车行业也迎来了前所未有的变革。
新能源汽车的兴起，为汽车行业带来了新的机遇和挑战。
而汽机上部结构作为汽车的重要组成部分，其轻量化设计成为了行业内的研究热点。
本文将从汽机上部结构轻量化的重要性、设计方法、材料选择以及未来发展趋势等方面进行探讨。
汽机上部结构轻量化的重要性不言而喻。
汽车轻量化不仅可以提高燃油效率，减少排放污染，还能提高汽车的操控性能和安全性。
尤其是新能源汽车，由于电池续航里程的限制，轻量化设计对于提高汽车性能具有重要意义。
轻量化设计还能降低汽车的生产成本，提高企业的竞争力。
那么，如何进行汽机上部结构的轻量化设计呢？可以从结构设计入手。
通过优化设计，减小结构件的尺寸，采用先进的力学分析方法，如有限元分析等，以确保在减小重量的同时，不降低结构的强度和刚度。
可以采用先进的制造工艺，如激光焊接、激光切割等，以提高材料的利用率，减小材料的浪费。
在材料选择方面，高强度钢、铝合金、复合材料等轻质材料成为了首选。
这些材料具有较高的强度和刚度，同时密度较低，可以有效降低汽车的重量。
还可以通过使用新型材料，如碳纤维复合材料，进一步减轻汽车的重量。
碳纤维复合材料具有高强度、低重量的特点，但成本较高，目前主要应用于高端车型。
然而，轻量化设计并非只有优点，同时也存在一定的挑战。
轻量化设计可能导致汽车的成本上升，尤其是在材料选择方面。
轻量化设计还需要考虑汽车的耐久性、维修性等方面，以确保汽车的使用性能。
因此，在设计过程中，需要权衡各种因素，找到最佳的平衡点。
汽机上部结构轻量化设计是汽车行业的重要研究方向。
通过优化设计、选择合适的材料和制造工艺，可以实现汽车轻量化，提高汽车的性能和安全性。
同时，也需要关注成本、耐久性等挑战，以实现汽车轻量化设计与实用性的平衡。
随着科技的不断进步，相信汽机上部结构轻量化设计将取得更加显著的成果，为汽车行业的发展贡献力量。
汽机上部结构轻量化设计研究在汽车产业中，轻量化设计一直是工程师们追求的目标，尤其是在新能源汽车领域。
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
随着汽车工业的发展，汽车覆盖件冲压模具的结构优化已成为制造业中的重要一环。
为了达到高效、精确、省力的目的，必须对汽车覆盖件冲压模具进行结构优化，以满足汽车行业对零部件制造的高要求。
汽车覆盖件冲压模具的结构优化是一个综合性的问题，受到很多因素的影响。
为了使模具的寿命更长、工作效率更高，必须在模具设计和制造过程中考虑以下几个方面。
一、模具材料的选择。
汽车覆盖件冲压模具需要选择优质的材料，如高强度钢、工具钢、硬质合金等。
这些材料具有高硬度、高韧性、高耐磨性等优点，在模具制作中可达到更好的切削效果、更长的寿命、更高的加工精度。
二、冲压模具的结构设计。
在冲压模具的结构设计中，必须考虑到零件的大小、外形、材料、厚度、垂直和水平深度以及模具的壁厚等因素。
这些因素会直接影响到模具的结构设计、成本和可靠性，需要在设计过程中仔细考虑。
三、模具工艺的优化。
模具的制造过程需要考虑到各种制造工艺的优化，以便在生产过程中使模具的工作效率更高、精度更高、寿命更长。
要优化模具制造过程，需要先了解模具的生产工序流程、人工制造过程和机械制造过程等。
四、模具维护和保养。
在生产过程中，必须对模具进行定期维护和保养，以使其保持良好的工作状态。
要保养好模具，需要考虑到模具的使用频率、使用环境、运输方式等因素，并按照正确的方式进行维护和保养。
总之，汽车覆盖件冲压模具的结构优化是一个非常重要的环节，需要我们从多个方面进行考虑和研究，才能达到最好的制造效果和最长的使用寿命。
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化
汽车覆盖件冲压模具的结构优化是为了满足汽车制造业对零部件轻量化、成本降低等
需求提出的一项重要挑战。
优化冲压模具的结构可以提高模具使用寿命、减少成本和时间，并提高产品质量和生产效率。
本文将从模具结构设计、制造材料、工艺参数等方面进行浅析。
首先，通过优化模具设计来提高模具的刚度和强度，达到减少振动和变形的目的。
在
模具结构设计中，应考虑到零件的形状、尺寸、厚度以及冲压工艺等因素。
针对不同的工
件类型和材料，采用不同的材料和加工方式，以达到合理的模具强度。
此外，还可以在设
计制造过程中，采用仿真分析模拟以及CAD三维设计软件，利用优化算法来优化零部件和
模具结构设计参数，减少变形和提高精度。
其次，选择合适的制造材料可以在提高模具强度和精度的同时，降低制造成本。
首先，对于高强度、高耐磨性的零部件，可以采用耐磨性好、硬度高的合金钢等材料制造；对于
中小型压件则可以采用一些具有较好加工性的低合金钢，并进行表面硬化等处理。
其次，
应根据模具所需的寿命和承载力选取合适的导向材料，并进行热处理，以达到较好的硬度
和耐磨性，防止零件损坏和模具破坏。
最后，加工工艺参数优化可以提高模具的使用寿命和加工精度。
首先，必须对模具的
加工过程进行全面的评估，包括工件形状、材料种类、模具结构和压力等因素。
此外，还
需要根据零件材料的流变特性和成形工艺要求，调整加工工艺参数，如加工速度、压力、
温度等。
根据模具结构和零件特性，采用合理的磨料和切削工艺，以减小切屑和表面粗糙度，提高零件成型的质量和几何精度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｋ孚。譬粤＝５。４５×１０６ｐａ
（２）边界条件的确定
万方数据
确定了模型荷载以后，还需要添加相应的边界条件， 即在有限元程序中加入有限元参数，以便将有限元计算 模型固定在某一位置向不使其作为刚体移动，从而可由 节点载荷得出唯一的节点结论。凹模底面于压机上滑块 接触，设置为全约束，即约束ｘ、Ｙ、ｚ方向的平动和绕ｘ、ｙ、 ｚ轴的转动。螺栓孔的上面限制上下移动。小圆柱面和凹 面周围的面所受压力为１．７９ＭＰａ，凹面所受压力为 ５．４５ＭＰａ，此外还有重力载荷，模型的约束和载荷情况见 图２。 １．３静力分析结果
零阶方法进行优化求解，将约束问题转换为非约束的优
化问题。对于零阶方法，由于是随机搜索。收敛的速度可
能很慢，所以采取了２０次的迭代次数。设计变量和总质
量随迭代次数的变化规律由下图表示…。
ａ设计变量的变化规律
ｈ总质鼍的变化规律
图５设计变量与总质量的变化规律
随着迭代次数的增加，设计变量和总体积逐渐减小， 最大应力都在约束范围之内，这表示在每次迭代计算中， 优化程序通过修改设计变量，极力寻找许用应力范围内 达到最小质量的应力结果。最大第一主应力一直小于许 用应力３７．５ＭＰａ。如图５示，当ＳＭＸ处于２３ＭＰａ左右时， 质量达到较小值，这也正是１２、１３、１４步的设计序列。所 以它们均可作为最佳设计序列。 ３．２优化结果分析
／ＰＯＳＴｌ
图３凹模的静力分析结果
ＥＴＡＢＬＥ，Ｅ－ＶＯＬ，ＶＯＬＵ ＳＳＵＭ
由应力云图可观察到，最大应力发生在封闭的主筋环 内筋板与上成型曲面的结合处，应力值约为２４．７Ｍｐａ。根 据强度校核理论，铸铁为脆性材料，通常以断裂的形式失 效，宜采用第一或第二强度理论进行校核。通过对凹模进 行静态的有限元分析。凹模应有足够的强度和刚度，保证 整个系统的正常运行。材料ＭｏＣｒ铸铁强度极限为 ３００ＭＰａ，那么安全系数：
关键词：ＡＮＳＹＳ 有隈龙 模英 应力一疲爱 优亿分街
雩ｌ富 透帮来。随着人们辩汽车减鲎穰安全健雏要求的不断
提高，高强度钢板饪车身上被广泛应用，以实现汽车减重 和提高汽车安全性能的目标。但是高强度钢板在汽车工 盘广泛波褥懿弱霹，壶子它其鸯较高懿鬣服强度稻挽拉 强度，也给汽车覆漩件模具的设计和应用带来了一系列 问题，如模具破裂、模具磨损、模具变形以及模具重髓增 热等Ⅲ。羧既，对汽霉覆盖终摸舆遂蕈亍奏限元分辑，为换其 的结构改进提供谭沦依据就最得尤为重委。 １发动机盖凹模有限元模型的建立及静力分析
表２底座结构的参数定义
参数变量名
参数意义
初始值（１１１１１１）
Ｔｌ
【Ｌｌ】模长度方向两端侧板的厚度
５０
Ｔ２
凹模宽度方向两端部侧板厚度
５０
１３
凹模内部环绕主筋的筋板厚度
３５
Ｔ４
门模上与Ｋ度方向平行的两端筋板厚度
３５
图４凹模的参数化模型
３凹模的优化设计 运用上述的参数化有限元模型进行求解和后处理。再
参数化提取结果，包括最大应力值ＳＭＸ、最大位移值 ＤＭＸ、总质量Ｖ＿ＴＯＴ。部分命令流如下：
力了襞蠹乏次分板掰簇酶瓣臻矮爱良好，又不至网格数 鬃过多造成的计算时间犬幅增加，可以将此汽车发动机 盏凹模划分为四面体网格，划分网格后，模型按有３３４６１２ 个第赢，２０５５８０个三维实俸单元（如溪１）。
丽１磁分好粥格的凹穰寄黻 元模型
露２透赛条律的拖搬
ｌ。２载荷及约束条件的确定 确定了摸藿浚磊，还错要对发动机盖模吴的蹬模旌搬
在用有限元进行静力分析时，采用的是位移法。即以 节点位移作为基本未知量来分析问题，因而可以准确的 得到节点的节点力和节点位移，而节点的应力和应变是 通过单元计算而导出的结果。单元的应力是由单元内部 的应力矩阵（｛仃ｌ－【Ｄ】【Ｂ】｛８｝ｅ）计算的。因此，在给定节点 处，可能存在不同的应力值，这是由与此节点相连的不同 单元的应力值计算而产生的。在ＡＮＳＹＳ后处理中，节点应 力等值线图，画出的是在节点处导出量的平均值，而单元 应力等值线图画出的是非平均值，因此在本文的一些应 力云图中计算的是节点的应力值。
汽车发动机顶盖模具轻量化的结构分析
郭 飞 郑光文 鸯风梅 谢玲玲 陈 铃
（安徽工蛾大学金属树料与加工重点实验室，马鞍山２４３００２）
撩 要：本文基于ＡＮＳＹＳ强走的拳解器和嚣、暑处理功媳，并应建其参数化建模、结趣分衍务挠化设诗等 模块功能对汽率发动机盖髓模畿结掏进行分衍。送过分析揭示了冲压橇兵应力一鹰变和弹性爱形的分布情况。 本史根据静力分析结果对模具的一蟪筋板结构进行了尺寸优化以实现横具结构轻量化的目的，为模具的改进 设计提供了理论依据。
由静力分析结果巾的应力和位移云图３可知：最大变 形处位于凹模曲面附近，变形量为０．０５２２ｍｍ。较大变形主 要发生在封闭的主筋环内，越到凹模底部，变形越小。
及位移变化都非常小，下面就以这四种板的厚度为参数 变量来优化凹模。 ２参数化建模
本次设计将参数化方法引入凹模结构有限元的全程 分析中，基于ＡＮＳＹＳ平台，从前处理入手，利用ＡＰＤＬ语 言实现了凹模结构的参数化建模即：参数定义、参数化几 何建模、参数化有限元模型的建立Ｉ·１。
优化后，底座的应力值、位移值分别用应力等值线图 和变形等值线图表示。
由上表可以清楚的看出，优化后的底座结构的重量减 少了原始设计的６．１％，达成了轻量化目标，而且最大应 力为２３．５ＭＰａ，几乎等于改进前设计即原始设计的最大等 效应力值，变形方面依然符合刚度要求。 ４结论
（１）通过对汽车发动机盖模具的静力分析，得出应力 和位移云图，最大应力及位移都在许用范围内，为结构改 进提供了理论依据。
析，通过优化组合来优化凹模。由图３可看出凹模长度方
建模时共有９个参数，取４个厚度作为设计变量：
向两端侧板、凹模宽度方向两端部侧板、凹模内部环绕主
Ｔｌ＝Ｔ２＝５０
筋的筋板、凹模上与长度方向平行的两端筋板的应力值Ｔ３＝Ｔ４＝３５
万方数据
其中Ｔ１表示凹模长度方向两端侧板的厚度，眈表示
宽度方向两端部侧板厚度，Ｔ３表示凹模内部环绕主筋的
２０
２３．５ Ｏ．０４９８
５１６７
（２）利用ＡＰＤＬ语言对凹模整体进行参数化。并利用 ＡＮＳＹＳ巾的优化程序对以四种筋板厚度为优化设计变 量、以最大应力为约束条件和以凹模总质量为目标函数 的凹模有限元模型进行尺寸优化分析。优化后的凹模结 构的重量减少了原始设计的６．Ｉ％，减重量不大，但获得 了较为合适的筋板尺寸。
载荷和边界条件，这是有限元前处瑗中的重要组成部分。 欲对凹模结构进行有限元分析必须清楚凹模缔构可能承 受懿额定载搿。载蘅数德是否正确是彩嚷静力分辑维暴 准确性的重臻因素。凹模曲面上承鼹６００吨的压力、凹模 曲面周围挡板及１８个支撑圆柱上承受１００吨的压力。换 算戒ＡＮＳＹＳ燕默议的载蓊翔下：
（１）载衙的计算 受６００吨力的面投影筒积为：１．１ｍ２，受１００吨力的面
３．１优化变量的设定
取ｒ驴２。３．５，甚至取到３－９。在本次原始设计中安全系数
有限元模型参数化后，通过指定优化设计变量、约束
ｎ＞ｎ。，安全系数偏大，说明材料抵抗破坏的能力较强，设计
条件和目标函数即可进一步生成优化分析文件【５Ｊ。
趋于保守。从应力分析的角度看，需要对结构近一步分
（１）设计变量（ＤＶ）的设定
筋板厚度，Ｔ４表示凹模与长度方向平行的两端筋板厚度。
（２）状态变量（ＳＶ）的选取
本文取安全系数ｎ产８，所以【盯】．且＝≥掣一＝３７．５ＭＰａ
ｎ。
６
最大第一主应力盯≤【ｏｒ】。即本次优化中最大第一主 应力不超过３７．５ＭＰａ（盯≤３７．５ＭＰａ）．
（３）目标函数（ＯＢＪ）的确定
对结构进行优化设计，在保证结构安全的前提下，从
（３）尺寸优化结果仅提供了比较粗略的不同尺寸大 小下的应力与位移云图，可在此基础上对冲压模具结构 整体或局部进行深入的形状优化和拓扑优化，进一步改 善和优化各项性能指标。
参考文献
【１】张贵宝，陈军，王晓方．基于板料成形数值模拟的冲压模具结 构分析方法ｌ Ｊ】－机械Ｊ二程学报，２００８，４４（８）．
【２】王庆武，胡仁喜．ＡＮＳＹＳｌ０．０高级应用实例【Ｍ】．北京：机械 工业出版社，２００６：３ｌ一８０．
ＡＮＳＹＳ中的所有分析都需要输入材料属性。根据应用 的不嚣，麓辩特性霹羰是线毪线ｊ＃线性，备彝霹毪、燕交 异性或ｊＥ弹性，不随温度变化或随温度变化。如单元类型 一样，每组材料特性有一个材料参考号。在一个分析中可 能有多个ｊ｝砉辩特性，ＡＮＳＹＳ通过参考号寒识别每种捞辩 特性ｆ“。
凹模材料为ＭｏＣｒ铸铁。本文是对三维凹模进行的静 力分析，选用的是三维实体单元，特性参数取为：弹性模 量Ｅ＝Ｉ．１３ｅＳＭＰａ，泊松笼强两．弱，密度Ｐ＝７８００ｋｇ／ｍ３，纛力 加速度ｇ＝９．８Ｎ／ｋｇ。
表１汽率发动祝盖删模的物理参数
｜
名称
ｌ 汽车发幼机盏阴模
材孝幸
撵住援基（Ｍｐａ） 渝橙比 密度（ｋ∥稃）
ＭｏＣｒ铸铁
划分 网格的划分是裙限元分析计算的基础。也是最重簧的
一项工誓＃，两且工作最太，耗时多，，～个好的露限元模型 酶两格质量一定要良好。一个模懋的网格如莱过差会导 致软件在计算时运行中止，而一个质量优良网格的有限 元模型得到的分析结果越接近宴际。从理论上来说，网格 越密计算越稿褊，餐弼梅数量越多，计算氍求锵新需要的 时间越长。所以在划分网格时应该综合考虑网格质量以 及计算机硬件条件。
表３优化前后对比表
各项指标 凹模长度方向两端侧板的厚度Ｔｌ
原始设计
５０
凹模宽度方向两端部侧板厚度亿
５０
凹模内部环绕主筋的筋板厚度乃
３５
凹模上与长度方向平行的两端筋板厚度Ｔ４
３５
最大等效应力（ＳＭＸ）（ＭＰａ）
２４．７
最大位移（ＤＭＸ）（ＭＰａ）
Ｏ．０５２２