CAE技术在冲压零件开发中的应用
冲压CAE分析技术在外板设计中的应用
收稿日期226作者简介吕淑艳(6),女,讲师。
文章编号:100124934(2010)022*******冲压CAE 分析技术在外板设计中的应用吕淑艳1,孙朝晖2,王永飞2(1.包头职业技术学院 材料工程系,内蒙古 包头 014030;2.包头北奔重型汽车有限公司,内蒙古 包头 014032)摘 要:介绍了冲压CA E 分析技术,并以外板说明冲压CA E 分析技术在零件设计中的应用。
对冲压成形过程进行模拟分析,尽早发现成形缺陷,从而缩短了模具制造周期,提高了模具质量。
关键词:冲压;CA E ;设计;优化;应用中图分类号:TP391.7 文献标识码:BAbstract :The s t ampi ng CA E a nalys is t echnology was i nt roduced ,a nd i ts appli cat i on i n pa rtsdesi gni ng was ill ust rat ed by t a ki ng t he outsi de pla te as a n exa mpl e.Through si m ulat i ng t he st a mpi ng p rocess ,t he f or mi ng def ects coul d be ea rly det ect ed s o as t o s hort e n t he ma nuf ac 2t uri ng cycl e and i mp rove t he qualit y of t he di e.K eyw or ds :p unchi ng ;CA E ;desi gn;opti mi zat ion ;applic ati on0 引言CA E 是采用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的1种近似数值分析方法。
冲压模具技术的现状和发展趋势
冲压模具技术的现状和发展趋势冲压模具技术的现状和发展趋势冲压模具技术的现状和发展趋势104174243 张亚庆近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。
一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。
改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。
近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存空间。
以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。
此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。
经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
例如,吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件,华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件,上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。
CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用
CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用田乃东(上海电气集团上海电机厂有限公司,上海200240)摘要:目前,衡量国家加工业整体水平的主要指标是模具设计的发展,行业的进一步拓展,需要开发多功能、高效、复杂、大型、长寿、先进的设备。
在模具实际投入生产之前,它可以发现许多问题,然后技术人员可以对其进行分析,并根据CAE分析数据结果合理调整模具设计的实际方案,从而达到缩短模具生产周期的目的。
现主要研究CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用情况。
关键词:冷冲压模具;板料成型;CAE数值模拟0引言冲压工艺是金属(塑料)成型的基本手段,提供具有特定形状且可满足特定使用要求的零件。
其机制是:在压力机的作用下,金属(或非金属)板被推过冲模以使结构分离或变形。
通常,由于冲压过程在常温条件下进行,此类冲压也称为“冷冲压”。
冲压加工主要包括三个重要因素:冲压设备、原材料和冲压模具。
原材料通常由金属或非金属板制成;冲压模具涉及冲压操作中的约束,该工具能在冲压过程中限制板材的塑性变形过程,以根据所需部件结构特征加工板材;冲压设备通常是指压力机,其主要提供板变形所需的力。
所谓“数字设计”,即基于先进的理论和方法,使用数字技术作为工具来实现设计过程中对象的数字表达、处理、存储和控制。
随着计算机技术、虚拟仿真技术和数值理论等学科的迅速发展,数字化设计逐渐发展和成熟,其研究和开发已成为各个生产大国关注的热点。
通过计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助分析(CAE)、计算机辅助工艺(CAPP)等先进技术实现数字化产品的设计和开发,能够降低生产成本,并最大限度地缩短开发周期,显著提高新产品商业开发的效率和市场适应性。
1板料冲压成型的缺陷板料冲压受到许多因素的影响和限制,需要解决的主要问题是材料是否可以根据预期的目标变形。
在实际生产中,形状设计的效果通常会受到很多因素影响,材料的起皱、回弹和破裂影响相对较大。
在冲压片材之后,将形成不同水平的材料缺陷,有些缺陷可以忽略,但如果是有特殊要求的组件,这将产生很大的影响。
冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用
题 。 就 汽 车 冲 压 零 件 而 言 . 其 成 本 商 是 一 致 的 。 构 成 如 表 1 。
2 冲压成形C AE
内 容
项 目
材料成 本
工 具 成Байду номын сангаас本
冲压 零件 毛坯 成本扣除废 料成本所得
模 具、检具 的开发、制造 及维修 费用
技 术 在 汽 车 研 发 流 程 中的 应 用
日益提 升 ,国 内外汽 车行业 间的竞
争 趋 于 白 热 化 。面 对 如 此 严 峻 的 外
减 少材 料消 耗( 包括 零 件 自身质 量 的 定 ; 压 零 件 的 可 成 形 性 ,b对 工 艺 成 中 . 消 耗) 。汽 车研 发 阶段 的成 本意 识 决 本( 材料 成本和 工具 成本) 行评估 : 进
1 汽车 T艺- 6 l b材料 A& TM
2 0 年第2 09 期
生 产 琐 毯
艺 验 证 或 快 速 试 制 模 具 提 供 模 面 数 据 和 基 本 工 艺 参 数 不 仅 可 以 缩 短 研
发 周 期 、降低 试 制 成本 而且 试 验
反 馈 可 以 对 数 值 计 算 结 果 进 行 修 正 并 提 高 分 析 人 员 业 务 能 力 和 实 践 经
如 何 在 汽 车 产 品 设 计 中 更 加 有 效 地 进 行 成 本 控 制 这 就 需 要 解 决 在 并 行 工 程 中
生 产 制 造 人 员 和 工 艺
生 工人 工资 包括 生产工人和 辅助工人 两部分工 资
产 动 力 消 耗 包括 压 机 和 辅 助 设 备 的功 率 消耗 总 和 成 其 他 费 用
. 定 着 汽 车 最 终 成 本 控 制 的 成 败 , 在 C 为 工 艺 验 证 或 快 速 试 制 模 具 提 供 这 一 认 识 上 国 内 外 的 各 大 汽 车 厂 模 面 毛 坯 和 基 本 工 艺 参 数 。 为 工
基于CAE技术的冲压件工艺性分析
结 果 必 须重 新 计 算 , 所 以 说 正 确 选 择 制 件 的
材料 至关 重要 。 6 些 零 件 受 搭 接 - 关 系及 零 件 特 征 限 制 ,
图 1 更 换 材 料 前后 变薄 量 对 比 无 法 对 产 品 进 行 更 改 ,
( ) C 4材 料 , 大 变 薄 量 4 % 而 其 材 质 又 无 法 满 足 aD 0 最 4
响 到 后 序 模 具 的 li . 现 场 调 试 时 间 以 及 最 终 模 具 J_ 和 tr -
的试模 次数 。冲压件 的工艺 性是 指 冲压件 生产 加工
的 难 易 程 度 。 压 4- 冲  ̄ 的加 工 工 序 很 多 , 个 _ 序 的工 每 - 1 2
艺 性又 各不 相 同 , 即使 是 同 一 个 零 件 , 同 的 生 产 厂 不 家 、 同 的设 计 人 员 , 工 艺 设 计 也 不 尽 相 同 。 不 其 因此 , 在 满 足 使 用 要 求 的前 提 下 , 件 设 计 应 力 求 简 单 、 零 规 则 、 称 , 便 节省 原 材料 , 少 冲压 工序 和模 具套 对 以 减 数 , 高 模 具 使 用 寿 命 , 终 使 零 件 成 本 降 到 最 低 _ 提 最 1 1 。
33 修 边 合 理 性 分 析 . 对 于 零 件 最 初 的边 界 确 定 ,设 计 者 更 多 考 虑 的 是 边 界 的 光 顺 性 ,但 在 某 些 情 况 下 这 样 的 边 界 反 而 导 致 修 边 时 模 具 的 刃 口太 弱 , 至 无 法 修 边 。 类 缺 甚 此
制造教 学科研
中 图 分 类 号 : G3 6 3 计 和 模 具 制 造 的 时 间 , 且 可 以保 证 零 件 而
基于UG的CAE技术在汽车冲压件生产工艺中的优化与应用
究, 预测汽车冲压件成形 的可行性。 通过计算 机数值模拟技术 , 达到在设计 阶段对 冲压 质量进行预测 , 控制 成本 , 提高产品工 艺设计的合理性 , 可以有效 的减少设计错误而造 成的返修 。 运用增量求解 软件对汽车 冲压件进行分 析将会花费大量 的时间 , 计算速度也相对较 长。因此它适合 与冲压工艺 的最后 验证 阶段使 用。 一步可成形性分析可以在 冲压件 的早期设计 阶
有 以下 四种
3 冲压 可成 形性 分析
31 设 置 分 析 条 件 .
(1) 置展 开区域 : 设 点击【 分析 】 一 步可成 形性分析 】在 , 【 ,
弹出的对话框找到展开区域 , 点击对话框 中的展开 区域下的选
择面 后面的图 鬟 , 标l ; 选择刚才 建立的中 位面。
( 设置边界条件 : 2) 点击一步可成形性分析对话框 中的边
03 , 服 应 力 为 1 7 a厚 度 为 1 5 .3 屈 1 MP , . mm; 0
方案四: 材料 DC 4 强化 系数 5 51 5 a 硬化指 数为 0, 7 .4 MP , 01 6 各 向异性 系数 为 1 4 , 氏弹性 模量为 2 0 a 泊松 .2 , . 7杨 5 1 MP , 比为 03 屈服应力为 1 1 MP , ., 6 . a厚度为 1 mm。 7 . 2
U 的C G AE分 析 模 型 既 可 以是 模 型 的上 表 面 , 可 以 是下 也
表面 , 还可 以是中位面 , 但是对于有折弯和凸起这类模 型, 最好 用 中位面进行分析 。 中位面进行这类模 型的分析结 果更符合 用
实 际 情 况 。 下 面介 绍 中位 面 的创 建 方 法 。 用 U . 开 汽 车 门 把手 的三 维 模 型 , 入 建 模 模块 。点 G6 0打 进
CAE在汽车冲压件生产工艺中的优化应用
零件是应用在交通运输客车上的侧围部件。形 状如图5所示。最终的形状显示零件是左右对称结 构。零件最大外轮廓尺寸2 160 rri-nX 749nm平面与 圆弧面过渡处的最小圆角半径R4frith在图中显示 半凹圆形的成形部位,是变形程度最大的区域,冲压 件材料采用镀锌深拉延钢板DC54D+Z,料厚1 rllaao由于汽车覆盖件具有外形尺寸较大.材料比较 薄,形状起伏大,尺寸精度与表面质量要求较高等特 点,在拉深成形过程中容易出现开裂、起皱现象。对 本冲压件在冲压前可能产生的缺陷作了初步预估, 由于最大成形部位集中在最终形状的边缘处,如果 增加适当的补充边,可以控制冲压成形时产生开裂 的风险。初步设计在产品外轮廓的四周增加补充 边,如图6所示。冲压成形分析结果如图7所示。
随着计算机技术的不断发展,CAE(计算机辅助 工程)技术目前已经在各大汽车模具厂广泛用于产 品模拟分析、冲压件成形过程分析。通过提前对产 品可能出现的成形缺陷进行研究。预示汽车冲压件 成形的可行性。通过计算机数值模拟技术,达到在 设计阶段对冲压件质量进行预测,控制成本。提高 产品工艺设计的合理性,减少因为设计的错误而造 成返修。应用于汽车冲压件分析的主流软件是增量
图4更改材料和厚度后的成形结果
修改冲压件的形状,必须在有修改权限的部门 才能实施,下述降低成本的措施,一般是在冲压件 设计阶段完成的。增加冲压件的圆角半径,这种方 法的宗旨就是为了得到面积更小的坯料形状,利用 设计冲压件的CAD软件修改圆角半径由R6ITfn到 R 10 nm,材料长度缩短3.42 rmao通过在有限元软件 F缸nin西lite里的G。sl()pt而izer Advanced软件包,修 剪冲压件的边缘。这些边缘是非关键边,并不影响 冲压件的使用特性。软件根据已修改的冲压件外 形。重新计算材料成本和基本成本相比降低6%。
应用CAE分析提高冲压工艺水平
序 工艺补充面的设计 。
11 冲压方 向的确定 .
传 统 冲 压 方 向 的确 定 有很 大 的
计算 时间越长 )。图3 为参 数设置 。
图4 为迭代结果 。
( 3)优化排 样 ,提 高
局 限性 ,对一 些 复 杂冲 压 件冲 压 方
向 的确 定显 得 束 手 无策 ( 传统 工 艺
传统 工 艺 方 法 对压 床 的选 用局 的预处理过程 中,好 的工艺辅 助面及
7 . 9 ,而 排样2 ( 图5 89 % 如 b)为经 备 前期提供有 力的保 证 过 C 软件优 化过 的排 样 .1 t 样 1 AE ;4 ; I ̄
R st e e :重 置 I o mp  ̄:导 入 Ep d x o :导 出
够 精 确 , 使 用 Au f m 优 化 t o o r
( t zt n Opi ai )模块 ,反复 求解得 mi o
出最 接近 结 果 的真 值 ( 代 的次 数 迭 越 多 ,其 结 果越 接 近真 值 ,但 所 需
( 2)使 凸 模 接 触 毛 坯 的 面 积
合适很容易 出现成形件破裂 、起皱或 大 。
其他成形缺陷。为 了避免这类情况 的
( 3)压料 面 各 部分 进 料 阻 力要 寸 ,使 用 不 同 的约 束条 件 将得 到 不 同的毛坯尺 寸 ( e tp On se )。
发 生 ,通 常需要修 改成形工序和工艺 均 匀 可 靠 。 参数或修 改模具 形状 。随着工业化的 而 运 用CAE分析 可 以根 据 冲压
瑞 士开 发 的专 业 薄板 成形 快 速 模拟 软 件 ,可 以用 于 薄板 、拼焊 板 的 冲 压 成形 、液压 胀形 等 过程 的模拟 , 配合 不 同 的功 能 模块 ,还 可 以进 行
冲压成形工艺中的CAE剖析
图1:交通工具遮盖件零件成形仿真剖析最后结果 长时期以来,我国交通工具 遮盖件生产模型的预设和制作是在过去经验的基础上,经过生产模型制作后期的反反复 复调整并最后完成的。这种凭经验和试着制做的办法不止使生产模型制作周期过长,并 且成本过高,品质总得不到保障。随着冲压产品的逐层复杂化以及对其精密度要求的不 断增长,树立一套科学的板材成形剖析系统来剖析、预先推测冲压件的变型状况和材料 流动行径并将其作谋生产模型预设时的根据是十分不可缺少的。 因为交通工具遮盖 件尺寸较大,式样复杂,且多为空间自由球面,所以其成形过程牵涉到数量多几何非线 性、材料非线性以及复杂的接触和磨擦等问题。随着非线性理论、有限元剖析办法和计 算机软硬件技术的迅疾进展,车身遮盖件冲压仿真技术渐渐如实验室走向工业实际应用 ,变成国里外交通工
具及其生产模型厂家缩减车身研发和生产模型制作周期的管用工具。 遮盖件成形仿 真剖析可以在各方面为公司的冲压出产供给有力量的支持:在预设办公的早期阶段名声 遮盖件及其生产模型预设、工艺预设的行得通性;在试冲试模阶段,施行故障剖析,解 决实际问题;在批量出产阶段施行欠缺剖析,以改善遮盖件出产品质,同时还可以被用 来调试材料等级,减低生产资本。 以有限应变弹范性有限元办法为基础的CAE技术 经过对交通工具遮盖件成形过程施行计算机摹拟来预先推测某一工艺方案成形的有可能 性以及有可能显露出来的问题,对增长遮盖件生产模型的加工精密度,缩减生产模型制 作周期起着十分关紧的效用。 我企业汽模工程部对板材成形有限元摹拟剖析技术施 行了深化研讨,并将其用于引导生产模型预设和出产实践:1、 板材成形过程摹拟的基 本流程。2、成形
整车项目局部零件剖析后,提出了产品预设问题,使预设部门趁早对产品施行了改进。
摹拟的基本过程。板材的成形摹拟普通需求通过多次反反复复计算能力获得比较满足的 最后结果。3、经过对多个零件的成形过程摹拟,并与出产实际施行相比较,总结概括 CAE软件应用的经验,积累有关的数值,形成总结概括报告陈述,施行评审。图2:板材 成形过程摹拟的基本流程经过上面所说的项目能技术纯熟运用有关的CAE软件,合理确认 冲压工艺参变量,并对摹拟计算最后结果做出准确的诠释,增长了对钣金成形机理的意 识,优化了冲压工艺预设。2、在科学研究和出产中,经过不断扩张CAE的应用领域,增 长了板材成形剖析的正确率,到现在为止正确率已达到70%左右。3、应用摹拟计算的 最后结果引导生产模型的预设和调短期工作,增长了生产模型预设品质、缩减了生产模 型制作周期,减低了成本。4、在对上汽某
CAE仿真技术在空调冲压件的模具设计和制造中的应用
导致成形时材料得不到及时补充而拉裂。因此 , 仅仅增加压 边力虽然可 以改善起皱 和拉深不足等成形缺陷, 但不能控制材料
图 2模具 、 压边圈 、 坯料的有限元模 型爆炸图
F g2 Ex l d d ve o i ie ee n d l o i s b n e n ln i . p o e i ws f r f t l me t mo e f d e , i d r a d b a k n
;mti e oe od gei b khl r oee ise ui wtdc eh la { ar at rs ni g n l -o eH wv , ivrc cln o i eo - eat h c rp n r o o a l f n d. rt y r ao h o ed t c } i ,e u br dh polot r —e s h h e ri s h hras tyo i ats{ tnt m e a e r e h d w ba , i tmn e es ia o fr n q l e o hn t f e a n i f d w c d e e w t t c r m g u i f i ;c b a i e t a d n u ec m li cnlyb k o i fr d r -e s a i 帆 e c e d r oBs m ras u o t ho g,a lno c a a ba h v on . e o n i i a ne o l h d g e d w d C l t n n n
(广 东美 的集 团 商用空调事 业部 , 山 5 80 ) 3 佛 2 30
Mo d d sg n p l a in o l e i n a d a pi t f c o CAE s mua in t c nqu n s a i lt e h i e i t mpn r c s o ig p o e s O i c dt n h e t I ar fa r On jO er e tme a t — j s p s
汽车产品设计制造中CAE技术的运用
汽车产品设计制造中CAE技术的运用1. 引言1.1 汽车产品设计制造中CAE技术的重要性在汽车产品设计制造过程中,CAE技术扮演着至关重要的角色。
CAE技术是计算机辅助工程的缩写,通过数值模拟方法和计算分析技术,可以对汽车产品进行多方面的设计、优化和验证,从而提高产品设计质量、缩短产品开发周期,降低产品研发成本。
CAE技术在汽车产品设计阶段的应用能够帮助工程师们进行结构强度、刚度、耐久性等方面的分析,预测产品在不同工况下的应力和变形情况,有效避免设计缺陷和隐患,提高产品的安全性和可靠性。
CAE技术在汽车产品制造阶段的应用可以帮助工程师优化且精准控制生产过程,减少废品率,提高生产效率并降低生产成本。
通过仿真模拟,可以提前发现潜在的生产问题,并及时调整生产方案。
CAE技术在汽车产品设计制造中的应用不仅提高了产品的设计质量和生产效率,还推动了汽车行业的技术创新和发展。
随着CAE技术的不断发展与进步,相信将为汽车行业带来更多的突破和发展机遇。
2. 正文2.1 CAE技术在汽车产品设计阶段的应用在汽车产品设计阶段,CAE技术的应用是非常关键的。
CAE技术可以帮助设计师快速准确地进行各种仿真分析,包括结构强度、热分析、流体动力学等,从而在设计阶段就能及时发现和解决问题,避免在后期制造和测试阶段造成成本和时间的浪费。
CAE技术可以通过虚拟原型的建立和测试,帮助设计师进行设计优化,提高产品设计的效率和质量。
通过CAE技术的应用,设计师可以在电脑上模拟各种复杂条件下的情况,快速评估各种设计方案的可行性和优劣,在实际制造之前就能够找出最佳的设计方案,从而提高产品的性能和可靠性。
CAE技术还可以帮助设计师进行多学科的优化设计,同时考虑结构、热功能、声学等多个方面的影响,从而实现产品的综合性能优化。
通过CAE技术的应用,设计师可以更加全面地了解产品的性能特点,并且在设计阶段就能够做出更加科学和合理的决策,从而提升产品的竞争力和市场表现。
冲压成形CAE技术在汽车冲压零件设计流程中的应用
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
R&D CENTER
培训
一汽技术中心
第(3)部分工作介绍:
R&D CENTER
培训
冲压加工工艺基础知识的讲解及冲压零件相关标准的解释工作。
培训
本人在科室内主要负责冲压成形及金属塑性成形CAE分析方面的工作。
一汽技术中心
目前的工作内容:
R&D CENTER
培训
(1)冲压零件结构工艺性评估。这是产品设计人员需求最大的部分。 (2)冲压零件材料成本及制造成本的估算。
(3)冲压加工工艺基础知识的讲解及冲压零件相关标准的解释工作。
(4)冲压零件的试制及试制中的技术支持。
培训
冲压零件的结构无论多么复杂,都可以分解为若干个局部典型结构 如伸长类翻边、拉深变形区、胀形变形区、弯曲变形区等,而冲压零件 的成形极限一般是由其中的一个或多个局部典型结构来决定的。 对于这些局部典型结构,可以建立相应的参数化结构模型,通过不 同参变量及材料级别的组合并进行CAE计算可获得相应的成形极限、材 料厚度及强度变化的计算结果数据,该数据可以作为零件结构设计时的 参考数据以便对零件结构工艺性进行评估。 利用CAE方法获得基础数据的优势在于可以避免模型试验所必须的 高额费用,可以得到比生产实例范围更广、 更全面的基础数据。
一汽技术中心
R&D CENTER
基于CAE分析的冲压件结构设计优化
基于CAE分析的冲压件结构设计优化薛新;王建钧;严小平;蓝方炜【摘要】以液晶电视底板为研究对象,进行冲压成形过程模拟,优化产品结构设计,对冲压件的成形工艺可行性进行验证.实例结果表明,该方法可以有效地提高产品开发的效率,具有工程和科研实用价值.【期刊名称】《模具制造》【年(卷),期】2010(010)001【总页数】3页(P1-3)【关键词】CAE;优化设计;冲压;底板【作者】薛新;王建钧;严小平;蓝方炜【作者单位】广州毅昌科技股份有限公司,广州510663;广州毅昌科技股份有限公司,广州510663;广州毅昌科技股份有限公司,广州510663;广州毅昌科技股份有限公司,广州510663【正文语种】中文【中图分类】TG385.21 引言传统的五金冲压模设计主要是设计人员根据冲压件的结构,利用现有的经验与资料,设计出冲压件的成形模具,再通过试模、修模、甚至改模,直到满足产品的质量要求,这不仅影响了模具的制造质量,也使模具制造周期延长,还极大地增加了生产成本。
计算机辅助工程CAE作为模具工业的新型应用技术,已得到了越来越多的应用[1~4]。
冲压模CAE技术是利用数值计算理论构造其求解方法,模拟出实际成形中板材弯曲、拉伸、回弹过程,定量地给出成形过程的状态参数[5]。
它可以在模具制造之前预测所设计冲压件在压力机上冲压成形的结果,从中发现问题并做出修改。
下面以某一大型液晶电视(LCD)底板冲压件为例,阐述基于CAE的冲压件结构设计优化方法。
先用UG进行三维冲压件设计,用Dynaform进行有限元网格、定义边界条件和载荷等前处理,再利用LS-DYNA求解器进行分析,从而对冲压件结构设计进行指导和对冲压件的成形工艺可行性进行验证。
2 冲压件成形工艺分析2.1 冲压件产品特征分析图1为一款液晶电视的底板,它将要支撑20kg以上的整机重量,四周通过螺丝孔固定橡胶垫支撑底座,中心的圆盘为支撑整机接触面,其上面装配旋转立柱。
CAE技术的汽车座椅配件冲压分析与设计优化研究
冲压排样设计工艺主要由冲孔、切边、成型、翻边、分割等多道工序组成,为确保零件的精度能够符合检具的要求,需对汽车座椅配件进行前期工艺设计规划,运用CAE分析来模拟零件的动态走料趋势,可以提前发现零件是否存在起皱、变薄、开裂等缺陷现象发生.合理的进行前期工艺设计规划与CAE分析即可提高零件的质量又可以减少后期制作时因工艺缺陷造成的成本浪费。
1 CAE技术概述随着人们对CAE技术研究的不断深入,该项技术变得更加成熟,其已经成为了支持工业和制造行业的一项信息化主导技术,其在提高产品设计质量、制造质量,降低产品开发成本,缩短产品设计与开发制造周期等多个方面都发挥着关键作用,成为了产品创新期间的一项支撑技术。
CAE技术出现已经有数十年之久,但是,从现阶段的情况来看,针对CAE软件提供商,以及CAE技术用户企业来说,仍然面临着一些问题需要解决,最常见的问题就是的软件应用复杂,实践经验不足等,这都会对CAE技术的应用造成一定不良影响。
从目前情况来看CAE技术主要包括了内容有以下几个方面:(1)有限元法的核心对象是零件级,主要包括强度和刚度情况的分析,以及热场和分线性的计算等多项内容。
(2)仿真技术主要包括的内容有流场、虚拟样机以及电磁场计算等,每一项内容都会对技术的应用造成影响,因此,相关工作人员要提高对各项内容的重视。
(3)优化设计的关键对象是结构参数。
2 CAE技术应用的优势(1)增加设计功能,通过对设计的应用,完成相应计算,对计算结果进行应用,保证最终设计的产品能够满足应用需求,降低设计成本。
(2)缩短设计周期,以及循环周期,能够快速完成设计工作。
(3)CAE分析能够充当“虚拟机”的作用,这取代了传统设计作业开展期间,资源量搭的物理样机检验设计过程,虚拟样机在应用期间起到的核心作用就是对产品的整个生命周期进行预测,确保设计的产品在整个生周期的安全性和可靠性[3]。
(4)通过优化设计,可以精准的找出设计产品的最佳方案,通过合理的设计,能够减少各种材料的消耗量,同时,也可以也能够降低的制造成本。
冲压CAE
下面是试模阶段的 运用
这个折弯件折弯线 和孔距离很近,模 具设计人员担心孔 会变形。
通过仿真可以判断, 孔几乎没有任何变 形,通过生产的产 品状况得到验证
位移数值显示:材料 流动不到0.02mm, 孔周围无变形,和产 品状况吻合。
HZBG Stamp CAE
展开尺寸的功能。 有限元展开的法拉 利笼尺寸,虽然不 能完全满足批量生 产的要求,但是对 于减少试模次数还 是会有帮助的。
H\A 5mm 8mm 10mm 12mm 15mm 3H 5mm 8mm 9mm 10mm 12mm 4H 5mm 8mm 9mm 10mm 12mm 5H 5mm 8mm 9mm 11mm 12mm
3. 凹模圆角R1: 0.5mm 冲子圆角R2: 1.2mm时,最大拉伸高度。
4. 凹模圆角R1: 0.5mm 冲子圆角R2: 1.6mm时,最大拉伸高度。
AL6061T6:可以拉伸到产品高度
HZBG Stamp CAE
折弯角外表面是否会有裂纹?
C﹑ A 客 户 某 外 觀 件成形仿真分析
協助模具开发 人员对產品的成形 性能進行仿真分析 ﹐預測成形后的表 面質量。
铝材折弯表面容易 出现裂纹,这个产 品选用厚度为 5mm的铝材,模 具设计人员关注产 品外表面是否会产 生裂纹
HZBG Stamp CAE
仿真发现这两个顶 点容易出现问题, 建议降低这个凸台 的坡度,增大周边 的圆角
这是产品设变前后 的对比
产品修改前后的状况
产品设变后, AL5052无法拉伸 到指定高度,在行 程的一半处发生破 裂
AL5052H32:无法拉伸到产品高度
HZBG Stamp CAE
AL6061可以拉伸 到指定高度无破裂, 确认材料为 AL6061
基于CAE技术的汽车座椅配件冲压分析与设计优化
基于CAE技术的汽车座椅配件冲压分析与设计优化诸进才;胡艳娥;李兆飞【摘要】Based on its forming precision and production quantity,the structural characteristics and stamping process of a sheet-metal part for a seat holder of autocar are analyzed,by which a proposal of multi-position progressive die is proposed. Then the sheet-metal part is unfolded automatically by FormingSuite software,and the most dangerous forming region obtained by the analysis results of software simulation is used to modify the original design,which avoids mold design flaws and reduces the number of die repairing. Practice has proved that the multi-position progressive die is reasonable and is an important reference for similar parts when producing by progressive die.% 根据某型号轿车座椅配件的成形精度和生产批量等要求,分析冲压件的结构特点和冲压工艺,提出采用多工位级进模的冲压方案。
然后应用冲压分析软件FormingSuite对钣金件进行自动展开计算,最后基于冲压CAE技术得出最危险的区域并根据分析结果对冲压工艺过程进行调整和优化。
CAE软件在冲压成形中的分析应用
题。
筋 。通过调整拉延筋的形状来控制材料的流动, 使
外 部 的材料 尽量 减少 流入 起皱 区 。
1行 李 舱 门外板 拉 延 问题 及解 决
此次开发的行李舱 门外板和发动机罩 内、 外板 的拉 伸模 在 初 期 进 行 过 C A E分 析 , 该 冲 压 工 艺 可 行, 但仍存在局部起皱和开裂的风 险。 由于整车结 构和外 观 的种 种原 因 , 覆 盖件 的外 形 又 不 能做 任 何 的更改 , 为了保证项 目节点 , 最终决定把风险留在模 具调 试期 间进 行解 决 。
Vo 1 . 2 6 No. 3 S e p t . 2 01 3
C A E软 件在 冲压 成 形 中的分 析 应 用
王 彩 虹 , 王 晓 莉
( 1 浙 江金 刚汽 车有 限公 司 , 浙 江 台州 3 1 7 0 0 0 ; 2 . 连云 港职 业技 术学 院 , 江 苏 连云 港 2 2 2 0 0 6 )
机 罩 内外 板 为例 , 说明 C A E分 析软 件 不仅 可 以应 用
图1 行 李 舱 门 外板 实 物
初试时 , 对压料面间隙、 型面间隙都进行了研合 调整 , 并对压料筋长短 、 R角大小进行 了调整。同时 对压边力等也进行 了调整 , 但其效果均不是太明显 , 仍然有起皱现象 , 在调试过程中浪费了大量的时间。
合格。
* 收稿 日期 : 2 0 1 3 —0 1 — 2 2
行李 舱 门外 板 上部 在 试 模 调 试 的 阶段 有 A面 起皱 , 如图 1 中 A部位 所示 。
通过在 A U T O F O R M 软件 中改 变设 置拉 延 筋 形
abaqus_cae中的冲裁_材料设置_概述说明
abaqus cae中的冲裁材料设置概述说明1. 引言1.1 概述本文将重点讨论在Abaqus CAE中进行冲裁模拟时的材料设置。
冲裁技术广泛应用于制造业中的金属成形和加工过程中,通过使用不同的材料参数和模型来模拟真实的冲裁行为有助于优化冲裁工艺,并提高产品质量。
1.2 文章结构本文内容分为四个主要部分。
首先,在引言中,我们将介绍本文的概述、文章结构和目的。
其次,在第二部分中,我们将详细探讨在Abaqus CAE中进行冲裁仿真所涉及的概念和步骤。
第三部分将重点讨论材料设置,包括材料力学性质介绍、材料模型选择与创建以及材料属性输入及调整方法。
最后,在结论部分,我们将总结回顾本文内容,并对实际应用可行性进行讨论,并展望未来可能的研究方向与建议。
1.3 目的本文旨在提供关于Abaqus CAE中冲裁仿真所需的必要信息,特别是在材料设置方面。
通过对材料力学性质、模型选择与创建以及属性输入和调整方法的详细说明,读者能够更好地理解和掌握在使用Abaqus CAE进行冲裁仿真时,如何正确设置材料参数以获得准确的模拟结果。
同时,本文也将讨论冲裁仿真的实际应用可行性,并提出未来研究方向的展望与建议。
2. abaqus cae中的冲裁:2.1 冲裁概述:在工程领域中,冲裁是常见的金属加工操作之一。
它通常用于将平板材料切割成所需形状和尺寸,例如汽车制造中的车身零部件等。
abaqus cae是一种常用的有限元分析软件,它可以帮助工程师们进行冲裁模拟和分析,并提供了丰富的功能和工具来实现这一过程。
2.2 冲裁模型建立:在abaqus cae中进行冲裁模拟前,首先需要建立一个准确的模型。
这包括导入所需材料的CAD图纸或使用内置几何建模工具创建初始几何形状。
接下来,可以使用abaqus提供的草图工具来定义冲裁刀具和切削区域。
2.3 冲裁仿真参数设置:在进行冲裁仿真之前,必须配置各种参数以获取准确的仿真结果。
这些参数包括材料性质、边界条件、连接设置以及加载方式等。
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使得软件可以在处理和解决复杂的大型问题时效率更高,结
果更加完善。另外,目前的CAE软件不仅为使用者提供了
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更为人性化的人机交互的视窗界面,也为人们提供了各种各 样的约束条件输入端口,同时为用户提供了各种状态的结果
首先,随着现代CAE技术的发展已使人们的分析领域
平均3天半就会有一款新车上市。在老车型不断降价的情况下,
不断上市的新车型为汽车厂家增加了销售增长点和利润,因此 各厂家都增大了新车型的投入,加快了开发进度。 (3)CAE技术的应用概况
扩展到了各行各业的每个角落,所研究问题的深度及综合程
度都在逐步提高,研究者的目光已从单一因素分析转向了多 因素耦合分析,以追求更为真实的模拟结果,真正完整地解
实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计 的工程软件,是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行 创新设计的、最重要的工具和手段。在新车型的开发过程中
sE已成为汽车开发方法论中的一个主要趋势,而所有汽车
公司都采用SE来缩短期间、节省资金和人力投入。为了达 到降低成本、保证质量、提高生产性的效果,在项目开展初 期阶段就必须进行充分的研究和检讨。
随着有限元技术的发展及计算机技术的不断进步,世界工业
发达国家相继开发出一些用于钣金件成形过程分析的成形模
拟商品软件,应用较广的著名软件有:美国的LS—DYNA3D
软件、法国ESI公司的PAM—STAMP软件以及DYNAFORM 和AUTOFORM等软件。 1
CAE技术的优点
计算机辅助工程(CAE)是一种迅速发展的信息技术,是
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CAE技术在冲压零件开发中的应用
张宝坤
哈尔滨哈飞汽车股份有限公司
【摘要】
仿真模拟技术是近些年快速发展的一项新技术,它在新车型设计和开发的过程中发挥着越来越重要的作用,
尤其是在车身强度模拟、刚度计算、碰撞模拟、冲压零件的成形性分析、回弹分析,以及工艺参数的设定、工艺设备的选择 等方面有着突出的作用,对于提高产品质量,缩短开发周期有着不可替代的2
PP对策
冲 压 部 门
9
*Qc工程表 +生产效率分析 +设备能力分析 +规格变更书
分析
量产及后期管理
+模具及验具图纸更改完善 报告书 +设备完成报告书及交接
3
重要项目工序 分析
定的工艺方案,判断出生产线 的不符合性,或者根据生产线 的情况,判断零件设计工艺性 的不符合性,并提出改正意见
intensity
simulation,the rigidity
as
tion,the collision simulates,the
sis,process unit aspects
formable analysis,the spring back analysis,as well function,regarding
输出形式。CAE技术的应用已经渗透到了各个工程领域,
提高工艺人员的经验。 2
CAE技术在冲压零件的开发中的应用
简述CAE技术对于模具的开发过程的影响
在传统的模具开发过程(图1)中,产品的工艺性和模具的
在汽车产品领域,在汽车产品设计时CAE技术不仅为设计 员计算、模拟了整车的刚度、强度、碰撞等,也为生产工艺
Key words:CAE
ramming componeJats
变革,极大地提高了产品质量,缩短了从设计到生产的周
引
(1)汽车工业发展概况
言
期,实现了设计和加工的自动化。 在汽车开发过程中,CAE技术在产品分析、强度分析、
仿真模拟等方面都得到了广泛的应用,在汽车工业发展需要
的牵动下,国外汽车厂商纷纷投入巨资开展该项研究工作。
a)哈飞路宝车尾门内板的模拟分析
b)哈飞路宝车尾门内板更改情况
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2.3.2板料的开裂和褶皱
板料冲压是利用模具使金属板料发生塑性变形生产钣金 零件的一种成形方法。在板料冲压中,由于工件变形规律的 复杂性.在冲压成形中容易产生破裂和起皱等成形缺陷。另 外,在冲压成形中工件产生了与模具载荷相平衡的内应力, 冲压结束模具卸除后,由于内应力释放从而工件产生回弹, 在切除工艺废料后还要再次发生回弹,使得工件的最终形状 不易精确控制。采用成形过程仿真能获得成形过程中工件的 位移、应力和应变的分布;通过观察位移后工件变形形状能 预测可能发生的起皱;根据各离散点上的主应变值以及对应 力情况进行分析,可以预测成形过程中可能发生的破裂,在 应用仿真软件进行成形模拟的过程中,可以明确地表示出成 形过程中板料的开裂和褶皱部位。工艺以及模具设计人员, 检查在每个阶段发生的裂开及纹皱情况,通过协调更改产品 形状或变更补充型面,来改善模拟的结果。通过重新进行模 拟,使模拟成形的零件具有令人满意的质量。 例如,哈飞路宝车尾门内板的模拟分析情况。 如图5所示,零件形状改变后,重新进行了仿真成形模 拟,得到了良好的结果,局部皱纹基本消失。而在最终模具 的实际生产过程中,图5a所示的部位,皱纹也得到了很好 的控制。哈飞路宝车尾门内板更改后的模拟分析情况如图6
improves
craft parameter hypothe—
status
and
SO
on
choice has the
prominent
the product quality,reduces
which the
development cycle has
cannot
be substituted. development application
+阶段管理 +设计变更及变更记录 t问题点对策 +模具动静态检查验收报告
7
举足轻重的作用,它不仅是整个分析过程的基础,更为各种决 策提供了明确的依据和指示。具体可进行以下几方面的工作。
2.3.1
零部件综合工艺方案以及模具工程
通过冲压模拟,可以检查成形过程中以及成形后的零件 的表面质量,就外观质量进行分析,如表面是否出现波纹, 冲击线的滑动情况等。例如图3所示HF5侧围外板的冲击 线模拟结果。
皱、拉裂、回弹、暗坑、冲击线、滚线等缺陷,通过早期改
对更改后的方案重新进行仿真模拟直至得到理想的结果。而
在此过程中,模具的结构设计仍可继续进行,模具的初期投
入仍可进行。因此,可以大大缩短模具的研制周期,并且可
以避免因方案错误造成的模具报废,节约成本。
2.2
进产品设计和模具设计,增强模具结构设计以及冲压方案的 可靠性,使模具调试成功率显著提高,从而减少生产成本。
冲 压 部 门
4
从以上主要工作内容来看,工作内容最多,其影响能够 贯穿冲压开发全过程的一个环节便是第3项一重要项目工序 分析。此部分工作的各项工作内容无论是对主要零件的工序 过程进行初步设计,拟定工序数量、工序内容,还是拟定工 艺方案,判断出生产线的不符合性,或者根据生产线的情 况,判断零件设计工艺性的不符合性,都是以CAE的分析 结果作为依据,CAE分析结果的准确程度对于后续的工作 内容,如模具的验收、PP阶段的管理、乃至量产的后期管 理都将产生深远而重要的影响,进而影响整个新车的开发。
2.3
+SE报告书:综合总结提出 产品的变更要求或者设备的更 改方案
主要项目CAE 分析
女CAE报告书 *模具、验具设计标准完善 +设计标准,基本样式
模具和验具图纸
5
设计审查会签
+模具检查表 s阶段管理
SE工程中CAE技术的应用 在新车开发的sE活动中,CAE(冲压仿真模拟)分析有着
6
按项目工序模具 制作
技术人员提供了生产过程的环境模拟,例如生产线的布置和
2.1
运行、零件的装配过程仿真、生产线的运行等等,而在冲压
零件成形性模拟方面作用更为突出,汽车冲压件板料成形 CAE技术通常具有以下优点。 (1)汽车模具制造的最大风险来自于制件工艺的变更 和冲压工艺的失效。通过CAE技术可以通过对工件的可成
方案大多依靠技术人员的经验和经历。对于方案准确性的确认, 只能等到模具调试的时候进行检查,在此过程中模具经常进行 修改、修理,如果出现方案性的错误,就只能重新设计、制造
模具验收
+零件检测验收报告 +外观检查验收报告 ./1模具更改和完善记录
圈3冲击线的模拟结果
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通过图3可以看出,在仿真模拟的软件计算后,可以清 楚的给出冲击线的滑移位置,以及滑动的极限区域。可以及 时提醒在设计工艺补加时,调整补加部位的形状和位置等, 以确保滑移线不会移动到零件的外表面上。同时可就冲压工
经过一百多年的发展,汽车的技术含量有了极大的飞 跃,各种先进的技术都已经在汽车上得到了应用,许多生产 技术已经是非常成熟的技术。面对激烈的市场竞争,各汽车 厂家之间的竞争已经到了白热化的地步,汽车产品的竞争也 不再仅仅停留在销售价格和整车质量上,而是向着更深层次 发展,例如,企业的经营管理模式、营销策划、品牌知名 度、品牌可信度以及后续产品的研发上。汽车的发展给人民 的生活带来了高度的物质文明和生活享受。为了适应汽车市 场越来越激烈的竞争,面对顾客对汽车质量性能要求也越来 越高,汽车界提出3R战略,即缩短产品的市场化周期、降 低产品开发费用和减轻汽车质量。 (2)新车型的上市情况 为了刺激汽车销售不断增长,各汽车厂家除了车价趋于稳 定、消费者信心增强外,汽车厂家加大新产品投放力度,频频 推出四五十款新车型,也带旺了国内车市。据不完全统计, 2005年上半年国内推出的轿车、SUV和MPV新车型接近50个,