汽車覆蓋件后中圍蒙皮數字化造型分析

商丘工學院 賈 磊

1.汽車覆蓋件后中圍蒙皮實體數字化造型

三維視圖相對于二維視圖有更強烈的視覺效果，在制造與設計中有著很好的應用環境。模具是在零件三維實體的基礎上來生成的，因此，零件的三維視圖可以應用像Pro/E5.0這樣的軟件來實現的。

1.1 汽車覆蓋件后中圍蒙皮的實體數字化造型

首先根據給定的零件工程圖，經過分析，對其在Pro/E5.0上進行三維模形的繪制，造型以圖1為例。

1.2 汽車覆蓋件后中圍蒙皮的實體數字化造型分析

經過對于拉伸零件進行分析，作出它的工序圖，即從拉伸完之后零件的形狀，工序圖經分析后，我們繼續在Pro/E5.0上進行造型，結果圖形如圖2：

對于造型的結果我們要進行必要的分析，看其是不是符合拉伸的條件，要保證在板料不能被拉裂的條件下進行，并且要計算出拉伸力，板材面積，重量等參數。

2.沖壓成型模擬的步驟

2.1 曲面模型的建立

曲面建立的時候，我們如果在Pro/E和UG建立好了以后，可以直接導入到Dynaform軟件中，當然也可以在Dynaform中直接建立，由于我們已經在Pro/E5.0上建立了曲面模型，我們只需要導入生成曲面就可以了。

2.2 單元網格的劃分

網格的劃分過程比較復雜，在建立網格劃分的時候，要檢查凸模、凹模以及壓邊圈等的法向矢量和邊界，以及有重復的單元網格。另外，網格的粗細和密度也要選擇適當，以盡可能的接近真實情況。

2.3 確定沖壓方向

我們可以根據Dynaform軟件提供的DFE模塊來設計壓料面和工藝補充面，以此來確定汽車覆蓋件蒙皮的沖壓方向和工藝補充面方向。

2.4 估算坯料

在Dynaform中的BSE(Blank Size Engineering)模塊可以實現毛坯的估算和改善毛坯的外形。得到估算的毛坯輪廓以后，用戶可以調整后續的毛坯排樣并進行成本的估計

2.5 定義拉延筋

拉延筋在沖壓模具中起著極其重要的作用，一般選用以下兩種方法，一種是我們將拉延筋等效抽象為化為一條拉延筋線附著在模具表面并能承受一定約束力；一種是按照覆蓋件模具實際結構進行幾何造型定義拉延筋，這時把拉延筋看做剛體，與凹模連接在一起。

2.6 確定成型工藝參數

我們仍可以借助Dynaform軟件模塊中提供的方法來設置，這其中要設置覆蓋件模具三大件之間的接觸類型、運動曲線、力曲線、材料性能、摩擦系數等工藝參數。

2.7 模擬結果后處理

圖1 零件圖

圖2 零件工序圖

圖3 Dynaform材料成形分析的步驟

圖4 FLD圖

圖5 厚薄圖

圖6 第一主應變圖

圖7 材料流動圖

讀入零件模型（IGES文件或UG文件），以模擬動畫形式顯示覆蓋件凸凹模、板料和壓邊圈的運動情況，此時要檢查其合理性，并給出材料流動、應力應變分布、板料變形和板料厚度變化以及起皺破裂等情況。還可以分局材料成形生成應力應變圖、極限圖、材料流動圖、厚向分布圖等進行細致的分析研究（如圖3所示）。

3.沖壓成型過程分析

3.1 模型分析結果

參數設置完成后提交求解器LS-DYNA進行計算，LS-DYNA自動在后臺運行，直至計算機完成后處理工作。生成FLD圖。

圖4中，綠色為安全區域，代表我們所選的參數是符合要求的。

我們的板料給定的厚度是1.5mm，經拉伸后，從圖5可以看到，最薄的地方為1.38mm，為合理范圍。這里是用%表示的，我們看到拉伸最嚴重的地方為8.5%左右，約變薄了0.12%，這和厚薄圖是相符的。

圖6中，由第一主應變圖可以看出紅色區域為應變最大的區域。這里是變形最嚴重的區域，也是做容易出現問題的區域。

材料的流動如圖7中所示，根據這些我們要確定壓料筋，控制板料的流動。

3.2 拉延筋的作用和設置

由于拉延筋對板料沖壓成形的重要性，所以在板料成形過程CAE分析軟件中，必然要在板料沖壓成形模型中設置拉延筋。拉延筋的作用是為變形區域材料提供附加阻力，改變變形區材料的受力狀態，從而達到順利成型的結果。

汽車覆蓋件模具中，拉延方向、工藝補充部分和壓料面形狀，是決定能否拉延出滿意制件的先決條件，而拉延筋則是必要條件，它是防止覆蓋件起皺和撕裂做有效的方法。當然，如果布置得不合理，起皺和撕裂是情況反而會更加嚴重。所以在調模時，一旦出了問題，一定要冷靜分析材料的流動情況，再作處理。

在Dynaform中，采用了等效拉延筋代替真實拉延筋的思想，即拉延筋是用一系列編號連續的節點所組成的線來邊式，為軟件的開發和應用帶來了極大的方便。

[1]郭春生,湯寶駿等.汽車大型覆蓋件模具[M].北京:國防工業出版社,2001.

[2]楊玉英.大型薄板成型技術[M].北京:國防工業出版社,1988.

[3]高凱祁,胡世光.專家系統技術在覆蓋件拉延工藝設計中的應用研究[J].中國機械程,1998,9.