基于CATIA平台的汽车覆盖件冲压成形模拟系统FASTAMP
基于板料冲压成形仿真系统FASTAMP-NX10与冲压横具智能设计系统SIS-V2.0的拉伸模设计
基于板料冲压成形仿真系统FASTAMP-NX10与冲压模具智能设计系统SIS-V2.0的拉伸模设计叶增良，邓登建（河源职业技术学院机电工程学院，广东河源517000）【摘要】以电子产品金属外壳为实例，具体分析了其成形特点，找出某电子产品金属外壳冲压件成形的共性。
介绍了电子产品金属外壳的成形特点和外壳件冲压模具设计的基本原则，其中包括了冲压方向、工艺补充面等设计的常用手法。
直接用工业三维软件NX10.0构造出外壳冲压模具的三维实体模型，完成了电子产品金属外壳的模具设计，更真实的反映了模具零件之间的装配关系，减少了实际模具设计带来的一些问题和制造时间。
同时，模具各部分的干涉检查能够方便地做到，从而提高了电子产品面壳模具结构的设计效率和质量，缩短了模具的设计和制造时间，这对制造业尤其是模具的制造来说尤为重要。
关键词：金属外壳；成型特点；冲压模具；装配关系中图分类号：TG385.2 文献标识码：BDOI：10.13596/ki.44-1542/th.2024.04.004Design of Cold Stamping and Drawing Die Based on FASTAMP-NX10 Simulation System for Sheet Metal Stamping Forming, andSIS-V2.0 Intelligent Design System for Stamping DieYe Zengliang，Deng Dengjian（Heyuan Polytechnic Institute of Mechanical and Electrical Engineering，Heyuan, Guangdong 517000，CHN）【Abstract】This article takes the metal shell of electronic products as an example to analyze itsforming characteristics in detail and identify the common characteristics of stamping parts for acertain electronic product metal shell. It explains the forming characteristics of electronic productmetal shells and the basic principles of shell stamping die design, including commonly usedtechniques such as stamping direction and process supplementary surface design. A 3D solidmodel of the shell stamping die was directly constructed using the industrial 3D software NX10.0,completing the die design of the metal shell of electronic products, more realistically reflecting theassembly relationship between die parts, reducing some problems and manufacturing time causedby actual die design. At the same time, interference inspection of various parts of the die can beeasily achieved, thereby improving the design efficiency and quality of the surface shell diestructure of electronic products, shortening the design and manufacturing time of the die, which isparticularly important for the manufacturing industry, especially for die manufacturing.Key words： metal case；forming characteristics；stamping die； assembly relationships1 引言冲压成形是利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
FASTAMP简介
一、FASTAMP简介FASTAMP是由华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室自行设计开发，是专门的板料冲压成形快速分析软件。
FASTMP软件可以精确计算冲压件或零件的毛坯尺寸;可以模拟两步成形和多步成形过程，可以近似地模拟单动压机、双动压机、三动压机等类型压机成形过程的问题;可以快速预测覆盖件三维翻边过程的可成形性，精确确定三维修边线，彻底改变传统修边模和翻边模设计过程中依靠简单的解析理论和经验公式的现象，大幅度提高修边模和翻边模的设计效率;可以进行毛坯分步展开，展开过程中可以考虑中性层偏移对展开尺寸的影响，可以得到零件的中间构形形状。
二、FASTAMP软件功能（1）基于CAD平台的全流程成形模拟系统，FASTAMP已经与CATIA，UG，NX，Solid-Words 和Pro-E等主流CAD软件进行了无缝集成，过程CAD相互关联特点，实现参数化模拟，大幅度缩短CAE反复建模时间。
（2）板材优化选择，产品设计完成后，需要选择成形该产品的板料型号。
传统方法是根据实际经验和类比设计方法定性地选择所需板料型号，这种选材方法对经验的依赖性很强，而且准确性较差。
有限元逆算法可以部分替代实际经验，而且还是一种定量的评估方法。
（3）材料利用率估算，材料利用率估算是产品制造成本估算的重要内容。
（4）模具报价，提高模具报价准确性不仅可以控制产品制造成取，也可以保证模具制造商的基本利益。
传统模具报价主要以经验为主，常常造成比较大的报价误差。
有限元逆算法辅助模具报价，提高模具报价准确定。
首先通过有限元逆算法进行零件的毛坯尺寸展开，估算模具尺寸大小，再进行零件的工艺性分析，确定零件的成形工艺和工序，这样可以帮助工程技术人员提高模具报价的准确性。
（5）工艺辅助参考设计，FASTAMP有限元逆算法可以分析零件形状设计方面所存在的潜在缺陷，包括整体和局部方面的设计缺陷，帮助工艺设计人员确定合理的成形方式(拉延、两次拉延、成形)，以及后续翻边成形中应该注意的主要问题等。
基于 Dynaform 的汽车覆盖件冲压成型数值模拟及优化
基于 Dynaform 的汽车覆盖件冲压成型数值模拟及优化∗熊保玉【摘要】It has gradually been paid more attention to study forming law for automobile panel by applying numerical simulation.Left and right inner plates on automobile rear wheels are investigated,the stamping process of auto rear wheel is simulated based on Dynaform software.Simulation of stamping forming by changing magnitude of blank holder force and setting drawbead,predicting wrinkle,fracture,thinning,rebound and other defects is done.Blank holding force and draw-bead of process and technical parameters of left and right inner plates on automobile rear wheels are determined by compa-ring the simulation results,and it provides a scientific basis for the practical products shaping.%应用数值模拟技术对汽车覆盖件成型规律进行研究逐渐受到重视。
以汽车左、右后轮罩内板为研究对象，介绍了应用 Dynaform 软件对轮罩冲压成型进行数值模拟的步骤。
通过模拟产品在设置不同压边力数值及有、无拉延筋情况下的成型性能，预测板料成型中可能出现的如起皱、拉裂、变薄和回弹等缺陷问题。
基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究[1]
![基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/274dedc34028915f804dc27c.png)
基于Dynafo rm的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究刘世豪,王东方,苏小平,徐 练(南京工业大学,江苏南京210009)摘 要:介绍了汽车覆盖件冲压成形仿真的研究背景,详细论述了板料冲压成形数值模拟的理论和主要步骤。
在Dynaform中对汽车行李箱门板进行了冲压成形过程的仿真,证明了仿真设计方法具有实用性,通过反复模拟,找出了合理的工艺参数,有利于优化冲压成形的过程及其结果。
关键词:汽车覆盖件;冲压成形;仿真;Dynaform中图分类号:T G386;T G115 文献标志码:A 汽车车身外形是由许多轮廓尺寸较大且具有空间曲面形状的覆盖件焊接而成,汽车覆盖件冲压成形质量的好坏直接关系到各部件的装配,从而影响到整车的质量。
可以说,汽车车身冲压成形一定程度上代表了整车的制造水平。
对于比较复杂的汽车覆盖件,特别是对成形质量要求较高的轿车外覆盖件,根据前人总结的经验公式很难满足这些成形零件的工艺要求。
因此,对制造出来的模具往往需要进行反复的试模和修模,这样无形中大大增加了产品的生产成本,增加了产品的研制开发周期,进而造成大量人力、财力和物力的浪费。
目前,对于模具设计员来说,大型汽车覆盖件模具的设计仍然是个难题。
因此,如何解决以上问题成为模具工业的迫切需要。
为了解决上述问题,基于现有的理论和方法,笔者尝试着以某汽车行李箱门板为研究对象,采用板料成形仿真软件D YNA FORM,应用数值模拟的方法对板料成形过程进行计算机模拟,以替代实际试模,为覆盖件工艺设计、模具设计提供可靠的判据和合理的工艺参数,为实际的汽车覆盖件模具冲压成形的优化提供参考。
1 板料冲压成形的数值模拟板料冲压计算机仿真的核心是应用数值方法来分析和研究金属板料塑性成形的问题。
作为数值分析方法中应用最广并且最具有生命力的一种方法,有限元法成为目前板料成形数值分析最有效的方法。
随着数值分析技术、塑性成形理论、计算机能力的发展以及对冲压过程越来越深刻的认识和理解,从上世纪70年代后期开始,经过20多年的发展,板料成形数值模拟逐步完善。
汽车覆盖件冲压工艺及模具设计常用软件简介
CAE软件： 主要注重于操作的便利性，界面的直观性，功能的全面性，运算的快速性， 结果的准确性，质量的高效性，后期的调整性以及A面和回弹分析的特殊特性
AUTOFORM: 特点：1.简单易用
2.求解器采用的是静力隐式求解器，单元类型用三角形单元，计算速度快 。 3.前处理做得很好，尤其是工艺补充方面的功能和其多工序成形的功能。 4. 由于快捷且易于操作，所以应用度较高，仅用于前期工艺制作及SE分析。 缺点：计算容易发散 ，精度低，网格粗化，仅做分析和工艺制作的 参考，且回弹分 析结果不准确。对于A面面品分析较差。且无法做回弹补偿。 DYNAFORM: 特点：1.精度高，LS－Dyna显式动力学求解器 2.使用求解的参数设置很多。使用默认的参数只能保证一些简单零件的计算
JStamp/NV: 特点：1.实体单元的应用 。
2.高级修边有限元网格。 3.增强的回弹补偿，并能生成CAD曲面支持加工。 4.表面质量油石仿真功能。 5.对于高强板成型分析较为出色。 缺点：网格划分处理比较繁琐。 该款软件需试用，确认软件的使用可行性。
CAD软件： 主要注重于操作的便利性，界面的直观性，功能的全面性，质量的高效性， 后期的调整性以及其他特殊特性。
DF软件（模面设计）
结构分析软件：ABAQUS ANSYS DEFORM 模面处理软件：DYNAVISTA 其他A面处理软件
NC软件（编程设计）
UG CAITA POWERMILL PROE CIMATRON
由于软件的模块化 和集成化越来越强 ，所以很多大型软 件均出现了专业互 通模块，比如UG 软件可以作为CAD 软件，也可以做 CAE和NC软件。 且除了列出的软件 外，还有很多行业 软件以及行业外软 件处于未知和未使 用当中。
汽车覆盖件模具全工序冲压模拟技术开发与应用
汽车覆盖件模具全工序冲压模拟技术开发与应用汽车覆盖件模具全工序冲压模拟技术开发与应用1. 介绍汽车覆盖件模具全工序冲压模拟技术是指利用计算机仿真软件对汽车覆盖件模具的全工序冲压过程进行模拟和分析，以提高模具设计的效率和准确性。
2. 应用以下是一些应用该技术的实际场景：•模具设计优化该技术可以帮助设计师优化模具的设计，通过模拟分析识别潜在的问题，找出改进的方案。
例如，可以通过模拟来检验模具的结构强度是否足够，防止出现破裂或变形等问题。
•工艺参数优化通过模拟分析，可以确定最佳的冲压工艺参数，例如冲压力、冲床速度、冲头形状等。
优化这些参数可以提高冲压质量和生产效率，减少废品率。
•减少模具试制次数传统的模具设计过程中，通常需要试制多次才能得到满意的结果。
而采用该技术可以在计算机上进行模拟实验，通过不断调整模具设计和工艺参数，可以显著减少试制次数，提高设计效率。
•产品质量保证通过模拟分析可以预测和评估零件的成形质量，并及早发现潜在的品质问题。
在实际生产中，及时解决这些问题可以避免不良零件的产生，提高产品的质量。
•成本降低模拟分析可以帮助提前发现潜在的问题，并通过修改设计或调整工艺参数来解决。
通过减少废品率、优化工艺和减少模具试制次数，可以降低生产成本。
3. 结论汽车覆盖件模具全工序冲压模拟技术的应用可以在模具设计和生产过程中提高效率、降低成本、改善质量。
通过优化模具设计和工艺参数，可以确保模具的结构强度和冲压质量满足要求。
这一技术应用广泛，并在汽车行业中发挥着重要作用。
4. 实际案例以下是一些实际应用该技术的案例：•案例一：汽车车门模具设计优化在设计汽车车门模具时，使用该技术可以模拟车门的冲压过程，通过分析模拟结果，发现模具结构的薄弱点和应力集中等问题。
针对这些问题，设计师可以优化模具结构，增加加强件或调整冲头形状，以提高模具的使用寿命和产品质量。
•案例二：冲压工艺参数优化在生产汽车覆盖件时，使用该技术可以模拟不同工艺参数下的冲压过程，并通过分析模拟结果，确定最佳的冲压力、冲床速度和冲头形状等参数。
基于汽车覆盖件的零件冲压成型和回弹数据模拟与分析
较 高 等 特点 。其 冲 乐 成 型 过 程 是 一 个 非 常 复 杂 的 包 含 弹 塑 性
大 变形 的 力 学过 稃 ！。在 现 实 产 中 ， 常 常 于 模 具 参 数 设 计 不 当 而 在 成 型 过 程 ｛ １ 现 各种 问题 ， 比如 刚弹 、 破裂 、 起皱等。
目前 ， 汽 车制 造 业 的 竞 争 越 来 越 激 烈 ． 反 复 试 冲 和 修 改 模
具的方式已不利 丁降低成 本． 更不利 于缩短 产品 的开发 周期 ， 这 给 新 乍型 的 开 发 速 度造 成 了 阻碍 。
，
Ｅ１ ＿ Ａ／ＤＹＮＡＦＯＲＭ
图 １ 零 件 模 型
３ ｌ ２ 冲 压 成 型 过 程 模 拟
１ ． ２ ｍｉ ３ １ 。计 算 毛 坯 轮 廓 线 。 许进 行 矩 形 包 络 。 （ ３ ） 对 ＤＩ Ｅ层 的
压 边 罔 的 压 力 曲线 和速 度 曲线 进 行 没置 。预 览 自动 定位 。 ３ ． ３ 成 型 仿 真 分 析 进 行 后 处理 。 运 行 计 算 后 僻 剑 Ｆ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ 厚 度 变 化 。 图２ 反 映 材 料在 冲 『 ｆ １ 厚度 的变化情况 。 材 料 成 型 后 的 最
析 回弹特 征 ， 提｝ １ ｛ 了改善 回 弹量 的方法 。模拟 结果 为模 具参 数选 取 和零件 试制 提供 了根据 ， 能 指导模 具 ， ｌ 产。 关键 词 ： 冲压成 型 ； 有限元 软 件 ； 数 值模拟 ； Ｍ弹控 制
０ 引 言
组 成 驾 驶室 、 车 辆 身 等 薄 金 属 板 料 制 造 而 成 的 ， 小 于
性， 进 而减 小 设 计 ｔ 存 住的 风 险 素 ， 实 现 低 成 本 和短 周 期 。采 用
汽车覆盖件冲压成形数值仿真建模技术
图 ２ 发动 机 罩 内板 成 形 的 工艺 补 充
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２４ 压 料 面的建 立及 凹模 的形成 ．
压料 面是覆 盖 件工艺 补充 的一个 组成部 分 ，是 凹模 圆角 半径 以外 的部分 ，制定 压料 面 的基 本原则
是：
格划分即可 ，单元采用三节点和四节点壳单元共同
划分 ，这样能够保证模具几何型面的精确度。模具
网格 的划分可以采用人工定义划分和 自动划分 ，因 为覆盖件型面复杂 ，采用 自动划分较好 ，自动划分
后将被切掉变成废料 ，因此在保证拉深件具有 良好 的拉深条件的前提下 ，应尽量减小外工艺补充 ，以
汽 车 覆 盖件 冲压成 形 数 值 仿 真 建模 技 术
王 强
（浙江交通职业技术学院 汽车系 ，浙 江 杭 州 ３ １１） １１２
摘
要 ：总结 阐述 了汽车覆 盖件 冲压成 形数值仿 真 中几何 模 型和有 限元模 型 的建 立
方法及 注意事项 ，并对某型轿车发动机罩内板的冲压成形进行 了数值仿真。
件 生产 质量 ，同 时还 用 来 调 整 材 料 等 级 ，降低 成
把三维 覆盖件 文件 导入 到有 限元 软件 中后 ，首 先 对其 进行有 限元 网格 的划分 ，在 覆盖件 成形仿 真 分 析 中 ，模具 变形很 小 ，一般 把其定 义成 刚体而 忽 略对其 的分 析 ，所 以 只需 要对 模具表 面进行 单元 网
４ 个角高低 ， 使外滑块稍呈倾斜状态 ，以达到调 节 压料面上各部位压边力的 目的，从而更好地控制压
料 面 上材料 的流动 ；双 动压力 机 的行 程 比单动 压力 机 大 ，可 拉深 深度更 大 的深拉 深件 ；单 动拉深模 的 压边 不 是 刚 性 的 ，而 双 动 拉 深 模 的压 边 则 是 刚 性 的 ，压边 力 大 且 稳 定 。虽 然 双 动 拉 深具 有 很 多 优 点 ，但是 ，由于单 动 拉深在 压边 圈 闭合 阶段 能很 好 地控 制 板料 的初 始翘 曲方 向 ，提 高贴模性 ，所 以 目
基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形及回弹仿真的研究
设 计 ・ 究 研
《 电加工与模具）０７ ２０ 年第 ６ 期
基 于 Ｄ ｎ ｆｒ 的汽 车覆 盖 件 冲 压 ｙ ａｏｍ 成 形及 回弹 仿 真 的研 究
刘世 豪 ，王 东方 ，苏 小平 ， 绍 华 唐
（南 京工业 大学 机械 与 动力工 程学 院 ， 苏南京 ２ ０ ０ 江 １ ０ ９）
摘 要 ： 绍 了汽 车覆盖 件 冲压成 形及 回弹 的仿 真研 究 背景 ， 细 论述 了板料 冲压 成形 与 回弹 介 详
数 值模 拟 的理论 和流程 。在 Ｄｙ ａ ｒ 中对汽 车底座横 梁 外板进行 了冲压 成形 和 回弹过程 的仿 真 ， ｎｆ ｍ ｏ
仿 真 结果与 实验 结果 的 比较 ， 明 了仿 真 分析 的 实用性 ， 而 总结 出控 制 回弹算 法仿 真 汽 车顶 弧 成 形 和 后 加 强 板切 边 时的 回弹 ， ｉｎ ｔ ｌ 用 动一 态算 法 计 算 汽 Ｆｎ ，ｅ ＿ 采 ａ４ Ｊ 静
车前 翼子 板成 形 中的 回弹 ， ｗｋ ，ｅ ａ ｓ进行 了复 Ｋａ ａ ｔ ｌ Ｉ Ｊ
杂零 件 的多步 成形 回弹 的仿真 研究 。 为了解 决 汽车覆 盖件 冲压成 形过 程 中的 回弹问 题 ， 于现 有的 理论 和方 法 ， 者尝试 以某 型汽 车底 基 笔 座横梁 外 板 为研 究 对 象 ， 用 板 料 成 形 仿 真 软 件 采 Ｄｙ ａ ｒ 在 计 算 机 上 模 拟 冲 压 成 形 及 回 弹 的 过 ｎ ｆ ｍ， ｏ
ｔ ｅ ａ ａｌｂ ｌ ｙ ｏ ｉ ｕａ ｉ ｎ ａ ａ ｙ ｉ ｓｐ ｏ ｅ ｙ ｃ ｍｐａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｌ ｔ ｈ ｘ ｒｍｅ ｈ ｖ ｉ ｉ ｔ ｆｓｍ ｌｔｏ ｎ ｌｓｓｉ ｒ ｖ ｄ ｂ ｏ ａ ｉ ｒｎ ｈ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔｗｉｈ ｔ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｒｓ ｔ ｅ ｕｌ．Ｆｉ ｌ ｈｅ ｍｅ ｓ ｒ ｆｃ ｎ ｒ ｌｉ ｇ ｓ ｒｎ ｃ ｓｃ ｎｃｕ ｅ ｎａｌ ｔ ａ ｕ ｅ ｏ ｏ ｔｏ ｌｎ ｐ ｉ ｇ ｂａ ｋ ｉ ｏ ｌ ｄ ｄ． ｙ Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ｔ ｍｏ ｉ ｅ ｂ ｄ ａ ｅｓ；ｔ ｍｐｉ ｇ ｆ ｒ ；ｐｒｎ ａ ｋ； ｉ ｌｔｏ Ｄｙ ｆ ｒ ｓ ｆｗａ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｕ ｏ ｔｖ ｏ ｙ ｐ ｎ ｌ ｓ ａ ｎ ｍ ｓ ｉ ｇ ｂ ｃ ｓｍｕ ａ ｉｎ； ｎａ ｍ ｏ ｔ ｒ ｏ ｏ
基于catia的汽车覆盖件冲压模具有限元分析
86研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2020.01 (上)随着汽车行业的飞速发展，行业内的市场竞争也日趋激烈，全球范围内的各个汽车生产商为在竞争中占据优势，领跑市场，不断推出新的车型满足用户需求。
为防止模具在使用过程中失效，通常的做法就是使模具更大、更厚，增加模具预应力或使用组合模，但在有些情况下，这些解决办法却会使模具制造变得更糟。
因此，汽车覆盖件冲压成形计算机数值模拟技术已经成为国际模具加工领域的一个研究热点。
1 零件的工艺分析零件的工艺特点是拉伸深度浅，局部形状突变。
材料属于高强度材料，料厚1.2mm 。
中间横向分布两个20mm 直径的孔，孔间距500mm ，在右下角有一个6mm 半径的缺口，右边中心孔上边有一个直径11.7mm 的孔。
可以通过冲压方法加工。
材料：St 280，普通结构钢，抗拉强度≥520MPa，条件屈服强度≥205Mpa，如图1所示。
图12 基于CATIA 冲压模具的设计应用CATIA 对左侧围后门槛梁加强板进行模具设计的主要思路：（1）明确左侧围后门槛梁加强板模具的开模方向，并通过分割模型区域等拉伸命令创建左侧围后门槛梁加强板模型的分型面；（2）通过绘制矩形，设置凸台，并通过分割曲面等命令完成模具型芯型腔的设计；（3）通过应用前面创建的模具型芯型腔区域建立分解视图，并对模具设计后续工作如设置浇注系统等进行说明。
通过绘制草图创建分割曲线、创建分型面等命令来完成型芯、型腔设计，并通过创建模具分解视图等一系列操作最终设计出汽车左侧围后门槛梁加强板模具的三维造型，如图2所示。
基于CATIA 的汽车覆盖件冲压模具有限元分析孙力伟1，高阳2（1.长春汽车工业高等专科学校，吉林 长春 130013；2.长春一汽国际物流有限公司，吉林 长春 130011）摘要：本文介绍了冲压模具设计的CAE 技术，利用三维建模软件CATIA 完成冲压模具的设计，主要以汽车左侧围后门槛梁加强板的冲压模具设计为实例，阐述了冲压模具加工的基本理论。
基于CATIA平台的汽车覆盖件翻边成形过程同步模拟
基于CATIA平台的汽车覆盖件翻边成形过程同步模拟丁天旭;柳玉起;章志兵;余文;杜亭【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2015(000)001【摘要】基于CATIA平台，开发了汽车覆盖件翻边成形模拟系统。
系统将结构设计中模具结构行程图思想引入翻边成形模拟中，综合考虑了翻边方向、驱动角与翻边行程对实际工艺的影响，该系统可真实反映翻边运动关系，以及翻边镶块交刀对翻边成形过程的影响，并在求解计算前通过动画演示的方式进行运动仿真，对工具运动进行干涉检查。
同时，系统将CAE模型作为CATIA的特征集成于 CAD平台上，实现了CAD设计模型与CAE分析模型的同步更新，避免了平台转化过程中模型数据丢失与精度损失，缩短了CAE反复建模的时间，提高了设计效率。
最后通过汽车后围外板的翻边实例分析，验证了系统的准确性和稳定性。
【总页数】5页(P120-123,124)【作者】丁天旭;柳玉起;章志兵;余文;杜亭【作者单位】华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074【正文语种】中文【中图分类】TG386.1;TP391.9【相关文献】1.基于CATIA的汽车覆盖件成形模拟后处理系统 [J], 李巧敏;柳玉起;章志兵;杜亭2.基于CATIA的翼肋零件翻边成形模具型面设计系统 [J], 张建明3.集成SolidWorks平台的修边线展开与翻边成形同步模拟系统 [J], 戴威波;柳玉起;章志兵;许恒建;秦宁4.基于CATIA的汽车覆盖件产品设计可成形性同步仿真系统 [J], 闫卫京;柳玉起;章志兵;杜亭;杨永康;江正平5.基于CATIA的修边线展开与翻边成形性模拟系统 [J], 阚文军;柳玉起;杜亭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车覆盖件冲压成形工艺设计及软件的开发与应用的开题报告
汽车覆盖件冲压成形工艺设计及软件的开发与应用的开题报告一、选题背景及研究目的近年来，随着汽车行业的快速发展和竞争的加剧，汽车生产的效率和质量要求越来越高。
汽车覆盖件是指汽车外部的罩壳、盖板等部件，其质量和外观直接影响着汽车整体的质量和外观。
汽车覆盖件的生产需要先进行冲压成形，而冲压成形工艺的设计和优化对于提高生产效率和降低生产成本非常关键。
因此，本研究旨在通过对汽车覆盖件冲压成形工艺的设计与优化进行研究，探索如何提高汽车冲压成形工艺的效率和质量。
同时，为了更好地实现冲压成形的过程优化，本研究还将开发冲压成形工艺的设计和优化软件，使得设计师可以更加科学和精确地进行冲压成形工艺的设计和评估。
二、研究内容和方法本研究将分为以下两个方面进行研究：1. 汽车覆盖件冲压成形工艺的设计与优化通过研究汽车覆盖件冲压成形的基本原理和工艺流程，建立汽车覆盖件冲压成形的数学模型，并利用模拟软件对冲压成形工艺过程进行模拟和优化，逐步确定合适的冲床、冲模、工序等参数设置，从而达到提高冲压生产效率和降低生产成本的目的。
2. 冲压成形工艺的设计和优化软件的开发开发基于数学模型和模拟软件的冲压成形工艺设计和优化软件，为冲压成形工艺设计提供科学和精确的方法和工具。
该软件将包括以下功能：（1）汽车覆盖件冲压成形的数学模型建立和修改（2）冲压成形过程的数值模拟和优化，分析冲床、冲模、工序等参数对冲压成形质量和效率的影响（3）根据冲压成形过程的模拟结果进行自动设计和优化，自动生成合理的冲床、冲模以及工序等参数设置方案。
三、预期成果通过本研究，预计可以得到以下成果：1. 汽车覆盖件冲压成形工艺的设计与优化方法，提高生产效率和降低生产成本；2. 冲压成形工艺的设计和优化软件，提供科学和精确的方法和工具，方便设计师进行冲压成形工艺的设计和评估；3. 在汽车生产企业中应用本研究的成果，提高生产效率和质量。
四、研究计划本研究计划分以下三个阶段进行：阶段一：对汽车覆盖件冲压成形的基本原理和工艺流程进行研究，并建立冲压成形的数学模型。
基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形及回弹仿真的研究
基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形及回弹仿真的研究刘世豪,王东方,苏小平,唐绍华(南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009)摘要:介绍了汽车覆盖件冲压成形及回弹的仿真研究背景,详细论述了板料冲压成形与回弹数值模拟的理论和流程。
在Dynaform中对汽车底座横梁外板进行了冲压成形和回弹过程的仿真,仿真结果与实验结果的比较,证明了仿真分析的实用性,从而总结出控制回弹的措施。
关键词:汽车覆盖件;冲压成形;回弹;仿真;Dynaform软件中图分类号:TG386,TG115The Research of S imulation of the Stamping Form Process and Spring backfor Automotive Body Panels Based on DynaformLiu Shihao,Wang Dongfang,Su Xiaoping,Tang Shaohua(Nanjing University of Technology,Nanjing210009,China)Abstract:T he research backg round of simulation of the stamping form process and spring back for complex automotive body panels is first described in this paper,then the theory and flow of numerical simulation for form ing and spring back of sheet ramming is expounded.T he simulation of stamping form and spring back for foundation crossbeam outside plank of automotive is carried out in Dynaform, the availability of simulation analysis is proved by comparing the simulation result w ith the experiment result.Finally the measure of controlling spring back is concluded.Key words:automotive body panels;stamping form;spring back;simulation;Dynaform software近年来由于高强度薄钢板和铝合金板材在汽车薄板壳类零件中的大量使用,冲压件成形回弹问题成了冲压成形领域关注的热点问题。
基于CATIA平台的汽车覆盖件冲压成形模拟系统FASTAMP
FASTAMP系统特点（八）
改进有限元逆算法，可以进行钣金产品的可制造性分析
Es σ Es P 1ε 修正割线模量
o 自适应初应变
f k U f = kU
弹簧单元
改全量形变本构理论
提出了自适应初应变概念 修正割线模量软化过快问题 从本质提高了有限元逆算法精度
FASTAMP系统特点（一）
产品设计
产品分析
辅助设计
统一CAD平台 统一数据格式
成形仿真
成形仿真
工艺设计
实现设计与成形模拟同步更新
FASTAMP系统特点（二）
成形模拟速度快
▪ 基于动力显式算法模拟成形过程，隐式算法模拟回弹，支持多 CPU并行计算，支持多核CPU并行计算
▪ 独创二分式自适应加密-减密算法，计算速度与AUTOFORM壳单 元相当
FASTAMP系统特点（六）
等效筋和实体筋成形模拟结果与实验结果比较
FASTAMP系统特点（七）
修边线展开与翻边成形性快速分析
模型准备: 6 min 计算时间: 8.14s
精确展最终展开开修修边线边线
模型准备: 4 min 计算时间: 9.35s
模型准备: 8 min 计算时间: 9.68s
模型准备: 5 min 计算时间: 5.44s
FASTAMP系统特点（五）
起皱
准确模拟成形过程中的起皱现象
FASTAMP系统特点（五）
起皱
准确模拟成形过程中的起皱现象
FASTAMP系统特点（五）
Section A-A Section B-B Section C-C
DP590
Section D-D
autoform Fastamp 修边数模
基于CATIA的汽车覆盖件成形模拟后处理系统
基于CATIA的汽车覆盖件成形模拟后处理系统李巧敏;柳玉起;章志兵;杜亭【摘要】基于 CATIA 平台提出了汽车覆盖件大规模后处理结果虚拟显示技术，采用 CATIA CAA (component application architecture)动态响应技术、三角形面积坐标法和空间格搜索算法解决了大规模有限元模拟结果的查询响应难题，设计开发了完全集成于 CATIA 平台的汽车覆盖件冲压成形模拟后处理系统。
该系统可以快速显示和动态查询大型汽车覆盖件冲压成形模拟中的应力、应变、厚度、收缩线、滑移线、回弹量等信息，解决了在 CATIA 平台上难以实现大规模 CAE 数据后处理的问题。
%An automobile panel virtual display technology based on CATIA platform was proposed herein,CATIA CAA(component application architecture)dynamic response technology,triangle area coordinates method and spatial grid searching algorithm were adopted aiming to settle the response speed problem for searching large scale FE simulation results.Therefore,an automobile panel stam-ping simulation post-processing system was designed and developed totally based on CATIA platform. The system was endowed with the ability to display and dynamic query comprehensive information such as stress,strain,thickness,shrink lines,skid lines and springback rapidly in large automobile pan-el stamping simulation.Thus the difficulties in the application of large scale CAE data post-processing on CATIA platform was successfully solved.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】6页(P831-836)【关键词】汽车覆盖件;CATIA二次开发;后处理系统;虚拟显示;动态查询【作者】李巧敏;柳玉起;章志兵;杜亭【作者单位】华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉，430074【正文语种】中文【中图分类】TG386;TP391.9汽车覆盖件冲压成形数值模拟技术已经广泛应用于产品开发和模具制造流程中，以预测产品设计缺陷，缩短模具制造周期,从而提高生产效率，扩大产品利润空间。
基于CATIA的覆盖件冲压全工序同步仿真系统
华中科技大学硕士学位论文基于CATIA的覆盖件冲压全工序同步仿真系统姓名：蒋亮申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：柳玉起2011-01华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘要板料成形CAE技术已广泛应用于汽车覆盖件冲压成形领域，传统国外的CAE 软件因其学习难度大，软件价格高，与主流CAD软件存在数据交换等缺点在国内应用受到很大的限制，因此有必要发展以CAD平台为核心的无缝集成CAE系统。
论文结合国家数控重大专项项目资助“C级轿车覆盖件整体侧围、翼子板和新型环保材料内饰件冲压成形模具”（编号NO.2009ZX04013—031）和国家自然科学基金“复杂汽车结构件多工位级进模条料设计的快速仿真模型与关键算法研究”（编号50905067）开发了基于CATIA平台的汽车覆盖件冲压成形全工序同步仿真系统CATIA/Multi_process Synchronous Simulation.本文通过研究和比较CATIA二次开发的方式和原理，选用了独立性和可扩展性较高的基于CAA组件应用构架的开发方法。
针对目前汽车覆盖件设计与分析独立的现状，通过CATIA“发布”命令实现了汽车覆盖件CAD设计模型和CAE分析模型的“接口式”关联，由此提出了同步仿真的概念及其实现原理，并通过实例分析验证了同步仿真的可行性和有效性。
以同步仿真技术为基础，通过研究汽车覆盖件冲压成形工艺特点，对系统进行了功能模块划分，以CATIA装配树作为系统结构骨架，以属性存储技术作为数据存储方案，将系统框架划分为由上之下的五个层次。
采用CATIA的MVC设计模式，完成了系统的界面和数据设计。
通过对CAA提供的CGM模块，状态对话命令以及非特征对象显示等功能的探索，解决了包括网格剖分，变截面等效拉深筋，工序模板以及工序管理器等技术难题。
系统考虑真实工艺条件，实现包括拉延，成形，修边，翻边，回弹预测等全工序模拟功能，系统完全集成于CATIA平台，实现了设计与分析的同步。
基于CATIA的汽车覆盖件产品设计可成形性同步仿真系统
第17卷第6期2010年12月塑性工程学报JOURNAL OF PLAST ICITY ENGINEERINGVol 17 No 6Dec 2010doi:10 3969/j issn 1007 2012 2010 06 008基于CATIA 的汽车覆盖件产品设计可成形性同步仿真系统*(华中科技大学材料科学与工程学院,武汉 430074)闫卫京 柳玉起 章志兵 杜 亭(湖北省齐星汽车车身股份有限公司,随州 441327) 杨永康 江正平摘 要:采用CAA 二次开发技术,设计开发了基于CA T IA 平台的汽车覆盖件产品设计可成形性仿真系统BEW (blank estimat ion w izard)。
该系统利用CA T IA 发布(publication)功能,实现CAD 与CA E 模型的同步更新,减少产品设计初期CAE 反复建模时间,避免模型数据丢失和精度损失。
系统基于改进的有限元逆算法,根据零件形状或带有工艺补充面的工件形状,即可快速计算出冲压件的毛坯形状,预测零件的应力应变分布。
作为DFM 的有效载体,系统可应用于汽车覆盖件产品设计初期,帮助企业提高新产品工艺质量和产品质量,缩短新产品开发时间。
关键词:CA T IA CAA ;汽车覆盖件;可成形性同步仿真;DFM ;有限元逆算法中图分类号:T G386;T P391 9 文献标识码:A 文章编号:1007 2012(2010)06 0037 04Formability synchronous emulation system forautomobile panel design based on CATIAY A N W ei jing L IU Y u qi ZH A NG Zhi bing DU T ing(State K ey L abor ator y of M at erial Fo rming and Die &M ould T echno lo gy ,H uazho ngU niver sity o f Science &T echnolo g y,Wuhan 430074 China)Y AN G Yo ng kang JI AN G Zheng ping(H ubei Q ix ing Cabin M anufacturing Co L td ,Suizho u 441327 China)Abstract:T he CA A furt her develo pment technolog y has been applied to design and develo p the fo rmability sy nchro no us emulation sy stem BEW (blank est imatio n w izard)for automobile panel pro duct design based o n CA T I A.Emplo ying the publication func t ion of CAT IA ,this system can update CA D models and CAE models sy nchr onously,w hich can save the CA E modeling time r e peatedly during ear ly stage o f pr oduct design,and avo id lo sing model data and accur acy.Based on improv ed inv erse appr oach of FE,the sy stem can calculate the blank shape of stamping parts and fo recast the distr ibut ion of str ess and str ain on the par ts ac co rding to the par t shapes or w orkpiece shapes with binder surface.As an effect ive car rier of D FM (design fo r manufacture),t he sy stem can be applied to the ear ly stag e o f automo bile panel pro duct desig n,help the ent erprise to increase the pr ocess quality and pr oduct quality of new pro ducts,and sho rten dev elop time o f new products.Key words:CAT IA CA A ;automobile panel;fo rmability synchr onous emulat ion;DF M ;inver se appro ach of F E*国家数控重大专项资助项目(2009ZX04013 031)。
汽车覆盖件冲压成形仿真
汽车覆盖件冲压成形仿真
单以才
【期刊名称】《现代零部件》
【年(卷),期】2009()3
【摘要】汽车覆盖件大都是空间曲面结构，形状复杂，从而决定了在冲压成形过
程中的变形复杂性，变形规律难以掌握，出现的成形缺陷问题也很多。
随着计算机的应用、发展以及有限元方法的成熟，近年来发展了汽车覆盖件冲压成形仿真技术，该技术在减少甚至取消试模过程、缩短产品开发周期、降低开发成本方面发挥了越来越重要的作用。
汽车覆盖件冲压成形工序主要包括：落料、拉延、修边、冲孔、整形、翻边等，而拉延工序是决定冲压件质量最重要的工艺环节，有限元仿真也主要是针对此冲压成形工序。
【总页数】3页(P99-101)
【关键词】覆盖件;冲压成型;仿真
【作者】单以才
【作者单位】南京信息职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG156;U463.82
【相关文献】
1.铝合金汽车覆盖件冲压成形回弹的仿真研究 [J], 张凇;殷晨波;张在梅
2.基于CAE技术汽车覆盖件冲压成形仿真研究 [J], 张雯娟;吴龙
3.汽车覆盖件冲压成形仿真有限元方程及其解法 [J], 张明宇;段燕
4.汽车覆盖件冲压成形非线性有限元仿真分析及质量管理 [J], 邓伟林
5.汽车覆盖件冲压成形工艺及仿真技术 [J], 单以才
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基于CAE技术汽车覆盖件冲压成形仿真研究
基于CAE技术汽车覆盖件冲压成形仿真研究张雯娟;吴龙【期刊名称】《三明学院学报》【年(卷),期】2011(028)005【摘要】介绍了覆盖件冲压成形仿真理论以及冲压工艺,对冲压仿真流程进行了阐述。
采用CAE技术ETA／Dynaform对某汽车盒形件进行模拟仿真,分析仿真结果,对其中的影响因素压边力和拉延筋进行了改进和确定。
通过使用仿真方法,对板料的冲压成形及时进行观察和了解,针对成形后可能出现的缺陷问题,提出解决方案。
在模具结构设计阶段改进局部结构,缩短了模具设计开发周期,提高板料利用率,为汽车覆盖件冲压成形提供技术支撑。
%The theory of the stamping forming simulation for automobile panels and process was introduced in this paper.The automobile box panel was simulated by ETA／Dynaform on CAE technology and the pressure force,one of the influencing factors,was improved and determined.The stamping forming of panel was observed by using simulation method,and the solution was improved to fix the mould local structure.Through the simulation,the design and manufacture period of mould was shorten and the utilization of blank was improved.It provided technology support for automobile panels.【总页数】5页(P51-55)【作者】张雯娟;吴龙【作者单位】三明学院物理与机电工程学院,福建三明365004;三明学院物理与机电工程学院,福建三明365004【正文语种】中文【中图分类】TG386;TP391.9【相关文献】1.基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究 [J], 刘世豪;王东方;苏小平;徐练2.基于仿真技术的汽车覆盖件冲压成形研究 [J], 刘世豪3.基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形仿真研究与应用 [J], 刘世豪;王东方;唐绍华4.基于AutoForm的汽车覆盖件冲压成形仿真技术研究 [J], 刘细芬;黄华艳5.基于实体拉深筋的汽车覆盖件冲压成形同步仿真技术 [J], 戴隆明;柳玉起;杜亭;章志兵;杨永康;江正平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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正常塑性变形
精确化工艺参数模型
提出了工艺参数弹簧单元模型 准确反映工艺参数的被动作用 进一步提高了逆算法计算精度
应变过度局部化现象
FASTAMP系统特点（八）
深拉延件
成形件
快速展开复杂钣金产品毛坯尺寸
FASTAMP系统特点（八）
产品可成形性分析
快速模拟产品潜在成形缺陷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
FASTAMP系统特点（八）
FASTAMP系统特点（五）
起皱
准确模拟成形过程中的起皱现象
FASTAMP系统特点（五）
起皱
准确模拟成形过程中的起皱现象
FASTAMP系统特点（五）
Section A-A Section B-B Section C-C
DP590
Section D-D
autoform Fastamp 修边数模
Section A-A Section B-B Section C-C
一、汽车覆盖件模拟系统FASTAMP主要模块
修边线展开及翻边成形性快速分析（TUW模块）
▪ 可以准确展开复杂修边线，快速分析翻边成形中的起皱和开裂 缺陷，校核修边刃口强度
TUW模块 复杂修边线快速展开 翻边缺陷快速分析 修边刃口强度校核
一、汽车覆盖件模拟系统FASTAMP主要模块
产品可成形性分析及毛坯展开（BEW模块）
▪ 前后处理基于CATIA平台，设计与分析一体化
全工序成形模拟前处理
全工序成形模拟后处理
FASTAMP系统特点（五）
成形模拟精度高
▪ 采用BT和BWC四边形壳单元，开发了自适应的沙漏控制方法， 成形模拟精度高
▪ 与大量现场测量结果进行对比
收缩线对比
减率率对比
FASTAMP系统特点（五）
准确模拟表面细小起皱或波纹
快速翻边成形模拟缺陷与现场实验验结果比较
FASTAMP系统特点（八）
改进有限元逆算法，可以进行钣金产品的可制造性分析
Es σ Es P 1ε 修正割线模量
o 自适应初应变
f k U f = kU
弹簧单元
改进全量形变本构理论
提出了自适应初应变概念 修正割线模量软化过快问题 从本质提高了有限元逆算法精度
FASTAMP系统特点（一）
产品设计
产品分析
辅助设计
统一CAD平台 统一数据格式
成形仿真
成形仿真
工艺设计
实现设计与成形模拟同步更新
FASTAMP系统特点（二）
成形模拟速度快
▪ 基于动力显式算法模拟成形过程，隐式算法模拟回弹，支持多 CPU并行计算，支持多核CPU并行计算
▪ 独创二分式自适应加密-减密算法，计算速度与AUTOFORM壳单 元相当
展开方法
手工展开 CAD几何展开 逆算法展开
耗时
6-10hrs 2-4 hrs < 30min
准确性
90% 80% 98.6%
备注
无法考虑塑性变形
精度高，速度快
FASTAMP系统特点（七）
准确展开复杂修边线
整体侧围修边线展开与现场结果比较 90%符合精度要求
FASTAMP系统特点（七）
快速预测翻边成形缺陷,指导工艺设计
FASTAMP系统特点
FASTAMP系统特点（一）
无 缝 集 成 于 C AT I A 平 台
▪ 无需数据置换，充分利用CATIA参数化特性，同步更新数值模拟 结果
MSFA模块 全工序成形模拟
TUW模块 修边线展开 翻边成形性模拟
BEW模块
BNW模块
毛坯展开
毛坯排样
产品可制造性模拟 材料利用率计算
计算速度相对于同类算法软件（pam和dyan）提高2-4倍
FASTAMP系统特点（二）
实体拉深筋拉延成形模拟计算比较
零件 整体地板
FASTAMP 3072（s）
AUTOFORM 5754（s）
FASTAMP
AUTOFORM
FASTAMP系统特点（二）
实体拉深筋拉延成形模拟计算比较
零件
FASTAMP
FASTAMP系统特点（三）
弹性自适应接触防御算法
提出自适应弹簧单元控制动力效应
降低了模具网格的质量要求 提高了成形仿真过程的稳定性
板料 模具
兼容破损模具网格，提高了动力显式算法成形模拟稳定性
FASTAMP系统特点（四）
系统设置简单
▪ 只需要定义模具和必要的工艺参数（摩擦系数、拉深筋、压边 力、模具行程和位置等等）
基于CATIA平台汽车覆盖件冲压 成形模拟系统FASTAMP
FASTAMP系统主要模块
一、FASTAMP系统主要模块
冲 压 成 形 全 工 序 模 拟 （ M S FA 模 块 ）
▪ 可以模拟预弯、重力、拉延、修边、翻边、回弹工序
拉延
修边
基于CATIA平台全工序模拟设置
翻边
翻边
回弹
汽车覆盖件冲压成形全工序模拟
i7四核CPU 测试结果
侧围等效筋拉延模拟1小时左右 翼子板等效筋拉延模拟10分钟左右
25万个四边形壳单元
5万个四边形壳单元
FASTAMP系统特点（二）
二分式自适应网格加-减密算法
提出单元能量插值沙漏控制方法 避免了网格加-减密过程能量衰减 减少成形有限元网格数2-4倍
四分式加密算法（1分16） 二分式加-减密算法（1分2）
产品形状与表面质量分析
快速模拟产品表面微波纹、暗坑
FASTAMP系统特点（八）
增厚5% 减薄率
成形极限图 表面起皱
初始形状设计的直角处有起皱趋势，外板成形质量不能保证，零件 形状设计不合理
FASTAMP系统特点（八）
增厚下降 至0.9%
减薄率
成形极限图
表面起皱 明显改善
局部增加工艺凹槽后，起皱区的增厚明显减最少，起皱程度得到控 制，表面质量改善明显
▪ 可以准确展开产品毛坯尺寸，快速分析产品形状造成的潜在成 形缺陷
BEW模块
毛坯尺寸展开
产品潜在缺陷分析
一、汽车覆盖件模拟系统FASTAMP主要模块
毛坯排样及材料利用率计算（BNW模块）
▪ 可以单排、双排、双料排等，可以进行不同排样材料利用率比 较，计算最佳材料利用率等
已经在NX平台上完成，正在集成于CATIA平台
模拟与实验结果对比
Section D-D
FASTAMP系统特点（五）
实验结果（Atos测量） 模拟与实验结果对比
Fastamp结果 Autoform结果
FASTAMP系统特点（六）
实体拉深筋模拟，成形模拟精度更高
准确模拟拉深筋压料起皱和拉延过程中的压边力不足造成的压边圈起皱
准确模拟过筋板料的减薄和应力变化
AUTOFORM
翼子板
1613（s） 1958（s）
FASTAMP
AUTOFORM
FASTAMP系统特点（三）
成形模拟稳定性高
▪ 针对动力显式成形模拟算法提出了弹性自适应接触防御算法， 兼容超级破损模具网格
▪ 基于CATIA平台，直接从曲面定义模具，不需要手工网格剖分
完全自动模具网格剖分
从曲面定义模具
FASTAMP系统特点（六）
等效筋和实体筋成形模拟结果与实验结果比较
FASTAMP系统特点（七）
修边线展开与翻边成形性快速分析
模型准备: 6 min 计算时间: 8.14s
精确展最终展开开修修边线边线
模型准备: 4 min 计算时间: 9.35s
模型准备: 8 min 计算时间: 9.68s
模型准备: 5 min 计算时间: 5.44s