汽車液位傳感器外殼拉深過程計算機(jī)數(shù)值模擬分析

摘要 研究某傳感器外殼拉深過程，并對其拉深過程進(jìn)行計算機(jī)數(shù)值模擬分析，以揭示未來的汽車用傳感器技術(shù)總的發(fā)展趨勢：微型化、多功能化、集成化和智能化。

關(guān)鍵詞 傳感器外殼；拉深過程；數(shù)值模擬

中圖分類號 TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1671-489X（2008）12-0091-02

油箱液位傳感器是將油箱內(nèi)的油液高度通過機(jī)械元件（浮子）隨液的升降而升降的機(jī)械信號轉(zhuǎn)變成電信號，再將此電信號轉(zhuǎn)變成機(jī)械信號并顯示于駕駛室內(nèi)的油量表上。要求浮子隨液位的變化做出準(zhǔn)確的反應(yīng)，同時機(jī)械信號與電信號之間的相互轉(zhuǎn)換不能失真。因此，要求傳感器零件具有一定的精度與質(zhì)量。圖1為原理圖。

本文是為圖2中的圓筒件的拉深過程進(jìn)行計算機(jī)數(shù)值模擬分析。

1 概述

金屬塑性加工的變形過程是一個非常復(fù)雜的非線性過程，除了幾何非線性，還有復(fù)雜的邊界接觸條件非線性。其變形機(jī)理非常復(fù)雜，難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來進(jìn)行描述。隨著金屬塑性成型技術(shù)的日益發(fā)展，人們對其在成型過程中的變形規(guī)律和變形力學(xué)的分析越來越重視。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，有限元法作為一種非常有效的數(shù)值計算方法，在塑性成型領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為求解金屬變形過程中應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等分布規(guī)律，進(jìn)行模具受力分析及預(yù)測金屬成型缺陷的重要工具之一。

2 數(shù)值模擬過程

應(yīng)用eta/LS-DYNA對厚度為2 mm的板料SPEC鋼的拉深過程進(jìn)行數(shù)值模擬。具體模擬過程：首先，CAD建模→eta/DYNAFORM前處理（進(jìn)行有限元網(wǎng)格剖分→定義接觸界面→定義材料性質(zhì)），之后進(jìn)行加載和求解（施加約束、載荷，給定邊界條件→設(shè)置求解過程控制參數(shù)→選擇輸出文件及時間控制→調(diào)用LS-DYNA求解），最后進(jìn)行后處理（LS-PREPOST）。

本文建立的有限元模型如圖3所示：采取了1/2對稱處理，減少計算的時間。

3 CAD建模

模擬過程中使用的是 SPEC軋制板材，厚度為2 mm，坯料直徑為140 mm。模擬過程中的工藝參數(shù)：彈性模量E 為2.07 GPa，泊松比γ為0.28。筒形件有限元計算模型如圖4所示。

零件幾何形狀由PRO/E軟件建立，直接生成片體，轉(zhuǎn)化成igs 文件導(dǎo)入到有限元分析軟件中。該模型中坯料的有限元網(wǎng)格是用有限元分析軟件的自動生成網(wǎng)格命令生成的。在有限元分析軟件中定義凸模、凹模和壓邊圈等沖壓工具以及毛坯，并調(diào)整它們間的相對位置；定義拉延和接觸類型、摩擦系數(shù)、沖壓速度和壓邊力等工藝參數(shù)；給毛坯賦予材料和特性數(shù)據(jù)，同時定義毛坯邊界條件。模擬中涉及的性能參數(shù)如圖5所示。

4 結(jié)論

CAD建模后，經(jīng)過本構(gòu)方程模型的確定、網(wǎng)格劃分、求解控制、后處理等過程，可以動態(tài)顯示圓筒件的拉深過程的應(yīng)力、應(yīng)變、變薄等變化情況。