汽車覆蓋件高張力板產(chǎn)品的CAE分析

魏新華

摘 要：本文簡述了CAE技術在汽車覆蓋件高張力板產(chǎn)品成形的應用，通過對拉延工序進行沖壓成形模擬分析，提前預知成形缺陷，并采取有效措施，進行成形工藝的調(diào)整與優(yōu)化。實踐證明，分析計算縮短了模具制造周期，減少了模具調(diào)試次數(shù)，降低了生產(chǎn)成本。

關鍵詞：覆蓋件；高張力板；沖壓成型；CAE分析

1.引言

眾所周知，轎車的日益大眾化，地球環(huán)境、能燃問題變?yōu)橥怀?，要求轎車生產(chǎn)廠家在保證車體基本要求的前提下，最大限度的降低重量，一個重要措施就是大量使用高強度板，用高強度鋼材所制造的車身實現(xiàn)了更薄和更輕的結構，能使車身重量減輕達25%。降低車身重量不僅能降低油耗，還可有效減輕剎車系統(tǒng)的負荷，提高發(fā)動機效能。通常使用高張力鋼板的材料多為980MPa、780MPa、590MPa及440MPa的高張力鋼板。

增加高張力鋼板在轎車上的應用，給帶來模具行業(yè)的一次挑戰(zhàn)。與常規(guī)材料相比，高張力鋼板材料缺點是材料的延伸性能低，成型性能較差，成型后產(chǎn)品回彈嚴重。目前，國外歐美和日本等國家對此類部件的模具研究比較深入，已經(jīng)取得長足的進步，出現(xiàn)很多研究成果，主要應用于實際操作的方法有兩種：一是輥壓成形，主要針對條形制件；另一種是熱成型法，主要應用于形狀較復雜的制件。但是，在國內(nèi)，大多仍舊采用較為傳統(tǒng)的冷沖壓方式，因此模具開發(fā)所需時間較長，開發(fā)費用也普遍很高，對于使用這類材料的產(chǎn)品進行CAE的工藝成型性分析顯得尤為重要。

Dynaform是由美國ETA公司開發(fā)的用于板料成形模擬的專用軟件包，可以幫助模具設計人員顯著減少模具開發(fā)設計時間及試模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自動工具，可方便地求解各類板成形問題。它可以預測成形過程中板料的破裂、起皺、減薄、劃痕、回彈，評估板料的成形性能，從而為板料成形工藝及模具設計提供幫助；可以用于工藝及模具設計涉及的復雜板成形問題；還包括板成形分析所需的與CAD軟件的接口、前后處理、分析求解等所有功能。

2.產(chǎn)品信息及材料參數(shù)設定

2.1產(chǎn)品信息：

結論：由圖中可以看出產(chǎn)生應變最大的部位是面型的拐角區(qū)域，且零件大面積出現(xiàn)黃色區(qū)域。這是由于金屬左右和前后的流動速度不一致造成的，拐角周圍金屬流動快，拐角處金屬流動慢，由于這種快慢的差異使金屬產(chǎn)生徑向的變薄拉伸，因此金屬在此處受到的徑向應變最為顯著。

結論：產(chǎn)品局部最大減薄率為56%，最小減薄率為-8.7%。而且圖上顯示產(chǎn)品大部分面積處于該區(qū)域（深藍色），這是由于金屬的流動速度不一致造成的，前后流動慢，左右流動快，這種快慢的差異使金屬產(chǎn)生徑向的變薄拉伸，造成前后側面出現(xiàn)減薄。

綜合結論：通過上述分析結果判定：零件表面質(zhì)量良好，但成型后存在開裂的風險。鑒于上述分析，對產(chǎn)品工藝進行變更，進行二次成型工藝分析。

3.2 二次成型工藝分析：

結論：產(chǎn)品極個別點出現(xiàn)最大減薄率為39.2%，極個別點出現(xiàn)最小減薄率為-13.7%。從圖上色差可以看出產(chǎn)品絕大部分區(qū)域減薄處于18.7%以內(nèi)，說明產(chǎn)品成型后狀態(tài)良好。

綜合結論：通過上述分析結果判定：零件表面質(zhì)量良好，消除了一次成型工藝存在的產(chǎn)品開裂和起皺風險。

4.結束語

本文通過對汽車覆蓋件高張力板產(chǎn)品成形工藝的CAE分析，為設計者進行產(chǎn)品工藝數(shù)模的優(yōu)化處理和模具設計提供了參考依據(jù)，也為后期模具的產(chǎn)品調(diào)試提供了有力的指導。汽車覆蓋件形狀復雜，在拉伸成型過程中常常出現(xiàn)起皺和開裂的情況，尤其高張力板材料本身延伸率低，成型性能差，產(chǎn)品成型之后回彈較大。因此，通過對這些具有復雜型面、材料特殊的產(chǎn)品進行成型工藝的CAE分析，可以幫助設計者提前發(fā)現(xiàn)工藝上的潛在問題。然后，再次對工藝數(shù)模進行優(yōu)化處理后進行模具設計。這樣，為后期的模具調(diào)試減少很多的工作量，也為設計品質(zhì)的改善提供一些參考依據(jù)。

參考文獻：

[1]王秀鳳，郎利輝.板料成型CAE設計及應用[M] .北京：航空航天大學出版社，2010，7

[2]《現(xiàn)代模具技術》編委會.汽車覆蓋件模具設計與制造【M】.北京：國防工業(yè)出版社，1998.