CAE技术在汽车翼子板拉延模具设计中的应用

关键词:ＣＡＥ,冲压成型,拉延模具设计 1　前言 薄板冲压成型在汽车制造中是一种十分重要的制造技术。汽车覆盖件大都采用薄板冲压而成,其模具制造周期影响汽车的制造成本以及新产品开发的周期。目前,国外汽车界提出了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的质量。其中一个重要环节就是降低车身覆盖件模具的制造费用和减少生产周期。 冲压工艺与模具设计是薄板冲压成型技术的关键,由于冲压成型过程是一个非常复杂的物理过程,涉及力学中的三大非线性问题。①几何非线性(冲压中板料产生大位移、大转动和大变形);②物理非线性(又称材料非线性,指材料在冲压中产生的弹塑性变形);③边界非线性(指模具与板料产生的接触摩擦引起的非线性关系)。这些非线性的综合,加上不规则的工件形状,使得冲压成型过程的计算相当复杂,是传统方法无法解决的。传统的模具与工艺设计只能以许多简化和假设为基础进行初步设计计算,然后大量地依靠经验与反复试模、修模来保证零件的品质。这样的方法用于象汽车覆盖件一类的要求精度高、成型性好的大型复杂零件的工艺与模具设计,不仅时间长、费用高,还往往难以保证零件的品质。随着非线性理论、有限元方法和计算机软硬件的迅速发展,薄板冲压成型的计算机仿真技术日渐成熟,并在冲压工艺与模具设计中发挥越来越大的作用。冲压成型过程的计算机仿真实质上是利用数字模拟技术,分析给定模具与工艺条件的所冲压的板料变形的全过程,从而判断模具和工艺方案的合理性。每次仿真就相当于一次试模过程。因此成熟的仿真技术不仅可以减少试模次数,在一定条件下还可使模具和工艺设计一次合格从而避免修模。这就可大大缩短新产品开发周期,降低开发成本,提高产品品质和市场竞争力[1]。 2　板料成型过程的显式有限元计算 板料成型的ＣＡＥ软件是基于弹塑性有限变形理论开发的,根据算法的不同分为显式和隐式两大类,它们各有优缺点。文中ＣＡＤＥＭ软件是采用显式算法。 2 1　单元格式采用4节点壳单元[2],在每个单元的中面定义随动坐标系如下。