汽车内门板冲压成形CAE分析毕业论.doc

上海工程技术大学毕业设计（论文） 汽车内门板冲压成形CAE分析目 录摘 要4ABSTRACT50 引言71绪论81.1材料成形缺陷分析81.1.1起皱81.1.2破裂91.1.3 回弹91.2 CAE技术的发展101.2.1 CAE技术的作用101.2.2 CAE技术的发展111.3板料成形仿真技术111.3.1板料成形仿真技术的发展趋势111.3.2板料成形仿真软件DYNAFORM131.4 CAE技术在汽车覆盖件冲压的应用161.4.1基于Dynaform 的汽车覆盖件冲压成形及回弹仿真的研究172 模拟分析及结果分析202.1网格划分202.2排样结果222.3模拟过程分析及讨论252.3.1参数一272.3.2参数二312.3.3参数三332.3.4参数四362.3.5参数五402.4结果分析423结论43致 谢45参考文献46译文49原文说明69摘 要汽车工业在现代工业中已经占有越来越重要的地位，汽车内门板的冲压的技术也被人们迅速地发展了起来。冲压技术和模具是整个过程中的关键，冲压模具的的设计分析可以有效的提高产品的质量，减少产品的浪费，缩短加工周期，防止产品的起皱和开裂现象。冲压成型在汽车制造中是一种十分重要的制造技术，而汽车覆盖件大都采用冲压而成，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。通过CAE软件Dynaform的有限元的分析，对汽车饰件和零件的分析和工艺的优化也越来越普及了，本次论文就是通过CAE软件Dynaform对汽车部件内门板的igs文件进行分析。经过划分网格，确定冲压的方向和零件层的设置等前期的优化，改变冲压速度，压边圈速度，冲压力等参数对冲压件进行模拟，优化内门板的工艺成形条件。关键词：内门板，CAE，DynaformCAE Analysis About Within the car door plankABSTRACTThe automobile industry already held more and more important status in the modern industry, in the automobile the shutter ramming technology rapidly has also been developed by the people. The ramming technology and the mold are in the entire process key, the ramming mold the project analysis may effective enhance the product the quality, reduces the product the waste, reduces the processing cycle, prevents the product the corrugation and the dehiscence phenomenon. The ramming formation in the automobile manufacture is one kind of very important technique of manufacture, but the automobile cover uses the ramming to become mostly, its die making cycle affects automobiles production cost as well as the new product development cycle. Through the CAE software of finite element analysis of Dynaform - of automotive trim and the analysis of the components and process optimization is becoming more and more popular, this thesis is through the CAE software for auto parts within the Dynaform - the igs document analysis plank. Through the mesh, determine the direction and stamping parts of the setting of the layer, change speed stamping, optimize blank-holder speed and pressure parameters on the stamping simulation, optimization process of forming conditions within the door.Key words: door trim，CAE，Dynaform汽车内门板冲压成形CAE研究王晓波 0511061070 引言冲压是指在常温下利用冲模和冲压设备对材料施加压力，使其产生塑性变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的工件加工工艺。板料冲压加工作为一个标准化生产过程，在汽车、轻工、航空、国防等领域应用非常广泛，在现代工业生产中占有举足轻重的地位。传统的板料冲压加工所具有特点1决定了板料冲压工艺及模具的设计主要依靠设计师的经验，缺乏准确、可靠的定量分析与计算，使得设计制造的模具必须经过反复试压修改，甚至需要修改原产品的设计或报废、重制模具后，才能冲出合格制件2，4，这一“试错”过程，导致了人力、财力、物力、资源及时间的巨大浪费。另外，随着冲压零件多样性、复杂性和对成形精度要求的日益提高，传统板料冲压加工方法不仅难以保证加工质量，在加工成本方面也毫无优势可言，而且模具开发周期长，难以满足市场对产品提出的低成本、低生产周期、高质量的要求，使企业失去应有的市场竞争力。板料冲压成形仿真技术正是在此背景下提出并发展起来的。该项技术涉及到有关数值方法、力学、材料科学、冲压工艺学、计算机科学、计算机图形学等多门学科的综合应用5。其主要任务是帮助确定毛坯几何形状尺寸、预测零件成形过程中的破裂、起皱及回弹等成形缺陷、分析零件的冲压成形性能、对工艺方案和工艺参数进行优化等。将该项技术应用于工程实际，不仅是改进现有模具设计方式的一个有力手段，也是促进模具工业技术进步、提高生产效率、保证生产质量的关键因素之一，对于先进冲压成形技术的提出和发展具有重要意义。1绪论1.1材料成形缺陷分析板料成形是一个具有几何非线性、材料非线性、边界条件非线性等多重非线性的非常复杂的力学过程。成形过程中会产生各种各样的缺陷，影响零件的几何精度、表面质量和力学性能。总的来说，覆盖件成形的主要缺陷有起皱、破裂和回弹。1.1.1起皱起皱是压缩失稳在薄板成形中的主要表现形式。薄板冲压成形时，为使金属产生塑性变形，模具对板料施加外力，在板内产生复杂的应力状态。由于板厚尺寸与其他两个方向尺寸相比很小，因此厚度方向是不稳定的。当材料的内压应力使板厚方向达到失稳极限时，材料不能维持稳定变形而产生失稳，此种失稳形式称为压缩失稳。毛坯成形中一旦产生皱纹，并残留在制件上，不仅使制件的尺寸精度、表面质量等降低，而且也给加工带来很多问题。因此在板料冲压成形过程中，如何防止和消除起皱，对获得高质量的产品至关重要。解决起皱的问题可以从产品形状、工序设计、模具设计与制造、冲压技术及材料等方面着手。1.1.2破裂破裂是拉深失稳在薄板冲压成形中的主要表现。在板料成形过程中，随着变形的发展，材料的承载面积不断缩短，其应变强化效应也不断增加。当应变强化效应的增加能够补偿承载面积缩减时，变形稳定地进行下去；当两者恰好相等时，变形处于临界状态；当应变强化效应的增加不能补偿承载面积缩减，并越过了临界状态时，板料的变形将首先发生在承载能力弱的位置，继而发展称为细颈，最终导致板材出现破裂的现象。大型冲压件实际成形过程中的破裂现象，往往由于冲压体形状复杂而呈现多样性。其分类方法一般有两种：一种是按破裂的性质分类，另一种是按破裂的部位分类。防范破裂的具体措施有：修改模具参数；降低成形高度，增加成形工序；选择合理的毛坯形状和尺寸；改善毛坯的表面及外缘质量；增加辅助工艺措施（如工艺涂料、工艺孔等）；选择均匀拉深率。受拉传力区破裂的具体对策有：修正模具参数；选择合理的板料形状和尺寸；改变压边力；改善润滑条件；修正拉延筋的形状、参数以及布局；选择强度指标较高的材料等。1.1.3 回弹在板料成形结束阶段，随着变形力的释放或消失，成形过程中储存的弹性变形能要释放出来，引发内应力重组，进而导致零件整体形状改变，这种现象被称为回弹。产生回弹的原因主要有两个：一是因为当板料内外缘表面纤维进入塑性状态，而板料中心仍处在弹性状态，这时当凸模上升去除外载后板料产生弹性回跳；二是金属塑性变形时总是伴有弹性变形，所以板料弯曲时，即使内外层纤维全部进入塑性状态，在凸模上升去除外力后，弹性变形消失，也会出现弹性回弹。回弹是板料成形中不可避免的现象，它的存在影响零件成形精度，增加试、修模以及成形后校形的工作梁，故在生产实际中迫切需要采取行之有效的措施。零件的最后回弹是整个成形历史的积累效应，而板料成形过程与模具几何形状、材料特性、摩擦接触等诸多因素密切相关，所以板料成形的回弹问题非常复杂。覆盖件拉深成形的回弹控制一般从两方面入手：一是通过改变成形过程的边界条件，如板料形状、压边力、模具圆角、摩擦状态等因素来减少回弹，这类方法为工艺控制法；另一种途径是在特定的工艺条件下预测或实测回弹量的大小，然后通过修正模具形状使回弹后的零件形状恰好符合设计要求，该方法为几何补偿法。在实际中，两种方法一般联合使用，以达到最佳效果。1.2 CAE技术的发展1.2.1 CAE技术的作用CAE系统是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造在内的计算机辅助设计和生产的综合系统6。1.2.2 CAE技术的发展CAE软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算机科学和技术相结合而形成的一种综合性、知识密集型的信息产品7。CAE的理论基础起源于20世纪40年代，数学家Courant第一次尝试用定义在三角形区域上的分片连续函数的最小位能原理来求解Venant扭转问题以来，一些应用数学家、物理学家和工程师也由于种种原因涉足有限元的概念，直到1960年以后，随着电子计算机的广泛应用和发展，有限元技术依靠数值计算方法，迅速发展起来。而实用的CAE软件诞生于上世纪70年代初期， 7080年代是CAE技术蓬勃发展的时期，其功能和算法也得到了进一步扩充和完善，到上世纪民80年代中期，逐步形成了商品化的通用和专用CAE软件，到80年代后期国际上已经有NASTRAN，ANSYS，ABAQUS，DYN，MARC，ASKA，MODULEF，FASTRAN等十多种知名的CAE软件，而国内也拥有了JIFEX，FEM，FEPS等CAE软件。上世纪90年代是CAE技术的成熟壮大时期。而最近l5年CAE的发展，不仅是扩充了软件的功能、性能，更重要的是扩充了用户界面，前后处理能力，对数据管理和图形部分，进行了重大的改造，新增的软件成分大都采用了面向对象的软件技术和C+语言8。1.3板料成形仿真技术1.3.1板料成形仿真技术的发展趋势由于板料成形仿真技术在板料冲压生产，尤其是复杂覆盖件的冲压加工中所处的地位和作用，现代工业生产对冲压产品的“精、省、净” 要求以及先进冲压成形技术的形成和发展，为新一代冲压成形仿真技术提出了一系列新要求和新的研究课题，也决定了其未来发展方向 9,11。该项技术的未来工作重点包括： (1)进一步提高仿真精度和效率。重点突破残余应力计算及回弹预测的准确性；发展快速有限元仿真技术，实现“当天工程”、甚至“2小时工程”；同时，加强基础理论及相关的实验研究，以更好地解决复杂变形路径等基础性问题。(2)加强初始化设计环节的研究。初始方案，作为计算分析的起点和方案修改的基础，至今仍靠有经验的技术人员来完成。迫切需要将知识库工程 (KEB)、专家系统(Es)、人工智能(AI)、现代设计方法等与有限元仿真软件相结合，实现智能化初始方案的确定，减少对工艺专家的依赖。(3)加强与基础试验的结合。材料性能参数、本构关系、摩擦状态、起皱与破裂判据等数据都来自试验，其真实性、准确性是限制仿真分析精度和可靠性的重要因素之一。尤其对某些新材料，更需要依赖大量的基础试验建立和确定能精确描述其变形行为的本构模型。(4)提高成形分析的能力。主要是提高对复杂形状结构覆盖件的起皱、破裂、回弹的预测能力；提高对非比例及循环往复加载等复杂加载方式下材料变形的跟踪分析能力；不仅提高对拉深工序的成形仿真及回弹预测能力，而且提高相应翻边、切边等工序的回弹预测能力。(5)提高工艺条件的优化能力。借助神经网络、遗传算法、现代优化设计方法、敏感度分析等数学方法来实现对主要工艺参数的优化，对板材成形，尤其是复杂覆盖件的成形过程进行分析，并得到有关坯料几何形状、压边力、拉延筋布局及尺寸等的优化工艺条件，用于指导工艺条件的优化调整。从而使新一代冲压成形仿真技术将向实用化 12、全局优化13 、智能化14 、集成化 15,16、并行化 17、协同化15,16等方向发展。1.3.2板料成形仿真软件DYNAFORMDYNAFORM发展历程上世纪90年代初，DYNAFORM结合了大量的自动特征与LSDYNA的非线性有限元显示算法，成为了强大的冲压工艺求解有限元工具。DYNAFORM已被金属成形工业广泛地用于解决复杂的成形问题，如起皱、滑移、剪切、变薄量和回弹等。上世纪9 O年代末，P C版DYNAFORM首次开发，以方便那些主要在PC机上使用微软操作系统的用户。由于DYNAFORM模块不断增多、功能不断加强，DYNAFORM的开发人员决定统一PC和UnixLinux平台，以避免重复劳动并提高易用性能。因此PC版DYNAFDRM是基于Unix平台5O版开发出来的，即从20版直接提升到50版。DYNAF0RM一直受到模具工业界的好评和欢迎。但用户也DYNAFDRM提出了新的要求。为了满足用户方便设置各种成形工艺的需求，又增加了快速设置模块(0S)和自动设置模块(AutoSetup)，这些功能模块采用与实际冲压流程一致的方式进行工艺导航，从而快速地进行各种工艺设置。DYNAFORM 5.5新功能1模面工程D F E模块(即模面工程模块)，是为了满足冲压工艺CAE分析工程师快速设计拉延模而开发的，利用该模块可以直接依据零件生成压边圈、工艺补充面以及拉延筋等。DFE提供了大量的修改工具，允许用户方便地设计、修改模面。在DFE中可以完成如下功能：手动自动调整冲压方向、倒圆角、裁减、光顺边界线、压边圈设计、工艺补充面设计、拉延筋设计以及拉延坎设计等。DFE另一大功能是二次设计功能二次设计功能允许用户在已存在相似的或经过少量改动的产品模面上快速开发新的模面。以往的模具开发信息被存储在知识库中，有效地利用这些信息，就可以进行新产品的模具设计或类似的产品设计，可以有效减少新模具的开发时间。2板料设计工程为满足 中压过程中“能提供一种快速估算零件尺寸并对冲压件报价”的功能需求，两年前，BSE模块最先在DYNAFORM 50基础上开发出来，问世后就被广泛用于冲压零件尺寸的设计了。BSE的功能主要包括：零件的展开、板料设计、坯料排样、可成形性能快速评估和MSTEP求解器等。目前， BSE提供了五种排样方案。BSE排样功能可以帮助用户求解出最优的排样方法和最高的材料利用率，并自动输出HTML格式的排样报告，该报告中还包含了成本预算。BSE不仅能将零件展平，还能将零件在曲面上展开，能够方便地求得所需的切边线。用户也可以对边界线进行修改、光顺，还可以直接用于网格划分和冲压仿真的模拟运算。求出的边界线可以用IGES格式导出，以便使用其他软件进行读取、修改。3管材液压成形采用液压成形技术后得到的零件是整体结构，比焊接而成的结构更加坚固、成本更低，且整体结构性能更好。因此，该技术近年来在汽车结构设计中日益受到人们的重视。随着液压成形件在汽车工业上被广泛采用，也促进了液压成形模拟仿真软件的发展。除了一些特殊要求(如管材弯曲、压力加载等)外，液压成形工艺与通常的冲压成形工艺很相似。在DYNAFORM 55版中，增加了一个全新的液压成形模块，用户可以利用该模块进行有心轴、无有心轴的管材成形模拟仿真。为加强此功能，客户可以设置几种不同类型的心轴。针对液压成形，用户可以通过图形界面快速设置各种预成形、液压成形问题，也可以通过设置“压力”或选择“体积”的方式控制液压成形工艺。4冲压过程仿真DYNAFORH拥有强大的前处理功能，如划分网格功能、定义拉延筋、压边力、成形速度以及材料参数等。后处理分析功能，能对运算结果进行精确分析，预测各种成形过程中可能出现的问题，如FLD成形极限图、厚度云图、坯料流动、变薄量云图、应力云图、主次应变以及成形过程的任意位置坯料形状等。DYNAFORM准确的结果分析和报告功能，为模具设计人员快速地设计高质量模具提供了保障。新的版本还增加了AutoSetep功能，以方便地设置成形、二次成形、切边、翻边以及回弹等工序，并可以在同一个界面中设置相关的工艺参数。利用冲压过程仿真可以在模具加工之前预测模具设计和成形的问题，缩短试模时间，几个小时的仿真工作可以节省现场数百小时的时间。成形仿真允许用户试验更经济的设计方案，可以在级进模中减少工位，尝试替代材料。对缺乏经验的设计师来说，DYNAFORM可以捕捉潜在的设计缺陷；对有经验的设计师来说，DYNAFORM为其尝试更具有风险性的、更复杂的零件以及非传统的模具设计提供了更大的自由度，而以往这些开发工作需要花费几个月的时间。DYNAFORM总结使用DYNAFORM不仅缩短了产品的开发周期、提高了产品的设计质量、节省了人力物力，还能够预测出重大设计缺陷并加以避免。近10年来，该软件已成为模具、冲压制造企业和汽车0EM厂商解决冲压问题的最佳模拟仿真软件。在DYNAFORM的最新版本中，包括DFE模块、BSE模块、THF模块和Formability模块，能够更好地解决冲压生产、模具设计过程中的各种工艺问题。冲压CAE技术的不断发展促进了汽车工业的不断前进，而模具工业的不断发展以及计算机软硬件的不断发展也将继续推动CAE技术的发展。1.4 CAE技术在汽车覆盖件冲压的应用随着计算机技术的飞速发展和有限元理论的逐步成熟，现在汽车工业中普遍采用了Dynaform、Autoform、PAMStamp等软件进行成形性分析来降低成本和新车型的开发周期18。因此覆盖件冲压CAE仿真技术已成为汽车模具制造的核心内容。在国内，由于发展和应用只有几年的时间，对于相关理论和应用技术掌握能力尚不成熟，模拟精度低。在相关板料成形理论中，材料模型是影响有限元分析精度的主要因素，汽车覆盖件成形和工艺的准确性只有在材料模型准确的基础上获得19，20。因此对于企业的工程技术或开发人员，掌握板料成形分析技术中的基本材料模型和应用方法，对提高覆盖件冲压成形的CAE分析精度，以及提高覆盖件成形的质量都具有重要作用。1.4.1基于Dynaform 的汽车覆盖件冲压成形及回弹仿真的研究近年来由于高强度薄钢板和铝合金板材在汽车薄板壳类零件中的大量使用，冲压件成形回弹问题成了冲压成形领域关注的热点问题。据估计仅仅在美国汽车行业每年由于成形回弹而造成的损失就超过五千万美元21。为弥补回弹造成的成形偏差，需调整工艺或修正模具，这项工作会增加制造准备时间，所以说，回弹控制是覆盖件成形研究中极其重要的问题。从上世纪70年代起，有限元法开始应用于板料成形过程的模拟22，各种成熟的CAE仿真软件纷纷应用于模具成形产业中，有效解决了成形件拉裂、起皱的预测问题。近年来在回弹的仿真计算方面也取得了许多进展，如Du，et al23采用静态隐式算法和动一静态联合算法仿真汽车顶弧成形和后加强板切边时的回弹，Finn，et al24采用动一静态算法计算汽车前翼子板成形中的回弹，Kawka等25进行了复杂零件的多步成形回弹的仿真研究。为了解决汽车覆盖件冲压成形过程中的回弹问题，基于现有的理论和方法，笔者尝试以某型汽车底座横梁外板为研究对象，采用板料成形仿真软件Dynaform，在计算机上模拟冲压成形及回弹的过程，预测实际生产过程中可能出现的回弹量，并研究出一些控制回弹的有效措施。板料冲压成形与回弹的数值模拟板料冲压计算机仿真的核心是应用数值方法来分析和研究金属板料塑性成形问题。有限元法是目前板料成形与回弹数值分析最有效的方法。板料成形与回弹的数值模拟涉及到几何非线性、材料非线性和接触非线性问题的分析和计算。随着数值分析技术、塑性成形理论和计算机性能的发展，以及对冲压过程越来越深刻的认识和理解，从上世纪70年代后期开始，经过20多年的发展，板料成形回弹数值模拟技术逐步成熟。板料冲压成形回弹仿真的流程成形和回弹是两个既相关联又各自独立的过程，通常所说的成形过程一般不包括回弹在内，而完整的冲压成形的回弹仿真过程应包含两个过程：冲压成形(加载)过程的仿真和回弹(卸载)过程仿真。前一步计算是回弹过程模拟的基础，为其提供应力、应变等数据。完整的回弹仿真模式见下图1.1。26图1.1冲压成形过程的仿真和回弹过程仿真回弹仿真的实现过程(1)导入成形仿真的结果文件。在Dynaform的前处理器中，导入成形仿真过程中计算生成的结果DYANIN文件，该文件包含成形过程中板料所有的应力、应变等情况。(2)定义毛坯，选择回弹仿真计算用的壳单元公式，积分点个数，定义毛坯的材料属性。(3)导人切边线，对零件进行切边过程的仿真。(4)设置回弹约束。回弹分析时，必须施加适当的位移约束排除刚性运动。按照零件的变形情况添加边界条件，限制板料刚性位移。(5)根据计算情况选择单步或多步隐式算法。(6)后置处理，打开回弹仿真的结果文件，查看零件回弹前的情况和回弹后的应变情况。2 模拟分析及结果分析2.1网格划分本文通过使用Dynaform软件对于汽车内门板冲压成型进行分析。首先对于在UG中已绘制完成的汽车内门板三维图（图2.1）进行前期设置。图2.1 汽车内门板三维图进入Dynaform后，首先导入汽车内门板igs文件。图2.2中性层图2.2即为汽车内门板igs文件的中性层。随后对其进行网格的划分。图2.3 网格划分图2.3中可以看到，选用Tool Mesh，初始设置最大尺寸30，最小尺寸5。网格情况如图，划分不均匀，冲压变形区网格极为集中。图2.4 最终网格划分最大尺寸30，最小尺寸改为10。见图2.4，能够得到比较理想的网格划分图。所以最终采用最大尺寸30，最小尺寸10的网格划分。2.2排样结果排样问题是指需要开料的工件在板料上的布置和开切方式。选择合理的排样布局方式，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量的有效措施。排样起先是指冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。选择合理的排样方式和适当的搭便值，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对头斜排等 多种排列方式。利用Dynaform的BSE（坯料工程）对原igs进行板料尺寸计算。见图2.5中的绿色边线即为计算后所得尺寸图，此边线代表冲压该内门板所需板料尺寸。图2.5 坯料计算随后利用该坯料边线进行排样计算。使用坯料工程中BLANK NESTING。排样方案见图2.6。（a） 排样方案1（b） 排样方案2（c） 排样方案3（d） 排样方案4（e） 排样方案5图2.6排样方案表1 排样方案的比较AnglePitchWidthUtilization排样方案188.01640.547mm1677.257mm94.536%排样方案20.01679.268mm1645.145mm94.159%排样方案30.01679.268mm3289.127mm94.193%排样方案4180.01679.268mm3289.127mm94.193%排样方案50.01679.268mm3292.23mm94.104%根据材料的利用率（见表1），最终选择排样1。2.3模拟过程分析及讨论通过专用的数据转换接口 IGES将曲面模型转入ETADynaform分析软件，采用自适应网格划分技术划分曲面网格，将单元划分为四边形网格，并对划分的网格进行检查及修补。按照实际工作模具的参数来调整冲压方向、设计压料面及工艺补充面，模具间隙。完成前期设置后，则可采用传统设置、快速设置以及自动设置对其进行冲压模拟。本文通过自动设置对汽车内门板的冲压工艺进行分析。选入自动设置，将将四个层（内门板中性、压边圈、凸模以及凹模）分别导入，并且选择材料DP600（见图2.7，材料DP600延伸率曲线）。图2.7 材料DP600延伸率曲线在模拟分析进行之前，将四个层调试到合理位置。见图2.8。图2.8 层调试2.3.1参数一打开“自动设置”窗口，点击“工具”按钮，将punch、die、binder的摩擦系数均设为默认值，见图2.9（钢用0.125）。图2.9压边圈摩擦系数设置点击“板坯”按钮，设置材料厚度为1.0mm，见图2.10。图2.10 材料厚度设置点击“工序”按钮，设置binder速度为2000mm/s，凹模位置固定，见图2.11。图2.11 压边速度设置点击“drawing”按钮，将凸模速度3000mm/s，压边力200000 N，见图2.12。图2.12凸模速度、压边力设置模拟结果见下图2.13、2.14、2.15。图2.13 FLD图如图2.13可以看出在凸模圆角区域有大面积的破裂区（红色区域），且破裂比较集中，结果很不理想。褶皱（紫色区域）主要出现在压边部位。安全区（绿色区域）分布较广，主要出现在拉伸面。图2.14 厚度分布图2.15 应力分布图如图2.14，通过厚度分布图来看，凸模圆角区域（红色区域）的厚度很小大致为0.2mm，其他区域（绿色区域）的厚度约为0.7mm。通过图2.15应力分布图看出，在破裂区域（黄绿色区域）应力较大，大致为0.9Mpa,这是造成破裂产生的主要原因，其他区域（蓝色区域）应力为0.007Mpa，应力较小。2.3.2参数二根据参数一得模拟结果对参数进行调整。如图2.16,点击“自动设置”窗口，点击“工序”按钮，减慢压边速度到2000mm/s，减小压边力到500000N。图2.16 凸模速度、压边力设置模拟结果见下图2.17、2.18、2.19。图2.17 FLD图如图2.17，可以看出在原来的破裂区域（红色区域）仍有大面积的破裂，而且还有变大的趋势，调整的参数没有起到很大的效果。褶皱区域（紫色区域）也基本与第一次模拟大致相同。图2.18 厚度分布图图2.19应力分布图从结果来看，破裂没得到太大改善，破裂区很大。不过从图2.18厚度分布图来看，倒角区域（红色区域）的厚度有所增加为0.4mm。从图2.19看出倒角区域（红黄色区域）应力增加了，为0.98Mpa。2.3.3参数三考虑到参数二的改变对于减小破裂没有特别大作用，所以参数三改变了压边圈的摩擦系数，点击“工具”按钮，将binder的摩擦系数设置为0.07（用户自定义设置），并点击“工序”按钮，进一步的减小冲模速度和压边力，分别为1000mm/s,20000N，见图2.20，2.21。图2.20 压边圈摩擦系数设置图2.21 凸模速度、压边力设置模拟结果见下图22、23、24。图2.22 FLD图从图2.22可以看出在原破裂区域（红色区域）中破裂点极大的减小，只有出现了2个小红点，效果十分的明显，可以看出摩擦系数对于破裂的控制有极大的作用。而且在压边区域的褶皱（紫色区域）也只是零星的分布。图2.23 厚度分布图图2.24 应力分布图从图2.23可以看出厚度变化的问题得到了改善。在倒角部分形成一条细长的黄色区域，厚度为0.85mm左右，其中零星分布了些红点厚度为0.75mm左右。从图2.24可以看出倒角部分的绿色区域应力为0.169Mpa，其中有2点红色应力为0.3Mpa，得到了很大改善。总体来说这一次参数的优化在一定程度上来说是十分成功的。2.3.4参数四由参数三的模拟结果得出摩擦系数对于破裂的控制很有效果，但是经过随后几次的参数设置改变之后，破裂虽然得到很好的控制但是破裂仍未消失，故考虑尝试一下将板材的厚度增加到2mm，见图2.25。图2.25材料厚度设置点击“工具”按钮，将binder的摩擦系数设置为0.06（用户自定义设置），并点击“工序”按钮，将冲模速度和压边力分别设置为1000mm/s和500000N，见图2.26、2.27。图2.26 压边圈摩擦系数设置图2.27 凸模速度和压边力设置模拟结果见下图2.28、2.29、2.30。图2.28 FLD图图2.29 厚度分布图图2.30 应力分布图从图2.28的FLD图看到没有破裂点，侧面拉伸区域基本上为安全区域（绿色区域）。从图2.29厚度分布图看，在原先破裂的地方（红色点）厚度较薄为0.7mm左右，而且从图2.30应力分布图可以看出在原先破裂的地方应力为0.3Mpa。零件的厚度分布与应力的分布及大小基本与参数四相同，结果较令人满意。2.3.5参数五参数四的结果各项结果都大都比较满意，就是褶皱较多，所以参数五的设置就围绕着减小褶皱来设置，如图2.31，点击“自动设置”窗口，点击“工序”按钮，将压边力设到1000000N。图2.31 压边力设置模拟结果见下图2.32、2.33、2.34。图2.32 FLD图图2.33 厚度分布图图2.34 应力分布图由图2.33和图2.34，厚度分布状况与应力分布状况与参数四基本没有改变。但是从图2.32的FLD图中的紫色的褶皱区域可以看出要比参数四有减小。2.4结果分析五次模拟参数见表2表2 模拟方案参数及结果材 料厚度（mm/s）压边圈摩擦系数凸模摩擦系数压边圈速度（mm/s）压边力（N）凸模速度(mm/s)结果（破裂，褶皱）参数一DP6001.00.1250.12520002000003000破 裂多，褶皱参数二DP6001.00.1250.12520005000002000破裂无改变，褶皱参数三DP6001.00.070.1252000200001000破裂少，褶皱参数四DP6002.00.060.12520005000001000无破裂，褶皱参数五DP6002.00.060.125200010000001000无破裂，褶皱改善根据以上数据相比较：1、根据方案二、三对比，可以看出：随着压边圈摩擦系数的减小、凸模速度的减小，成形零件上的破裂减少，褶皱减少。2、根据方案三、四对比，可以看出：随着板料厚度的增加，成形零件上的破裂减少。3、根据方案四、五对比，可以看出：随着压边力的增加，成形零件上的褶皱减少。得出结论：厚度的增加和压边圈摩擦系数的减小有利于破裂点的减小，同时压边力的增加有利于褶皱的减小。3结论根据分析可以得出：1、随着压边圈摩擦系数的减小、凸模速度的减小，成形零件上的破裂减少，褶皱减少。2、随着板料厚度的增加，成形零件上的破裂减少。3、随着压边力的增加，成形零件上的褶皱减少。要获得良好的冲压结果，必须合理调整各冲压工艺参数。致 谢本研究及学位论文是在我的导师苏钰老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，苏老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。两年多来，苏老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向苏老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学4年的各位同们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 参考文献1谢晖基于CAE的冲压工艺分析理论与关键技术研究 D长沙：湖南大学，20032钟志华，李光耀薄板冲压成型过程的计算机仿真与应用 M北京：北京理工大学出版社，19983蒋镜昱，印雄飞板料成形过程的数值模拟技术 J模具技术，1998(4)：17224H Hayashi，T NakagawaRecent trends in sheet metalsand their formability in manufacturing automotive panel JJournal of Materials Processing Technology，1994， 46 (34)：4554875郑莹，董湘怀，李尚健等板料成压仿真系统设计 J中国机械工程，1999，10(5)：5495516 钟志华周彦伟现代设计方法 M湖北：武汉理工大学出版社，2001，87崔俊芝.计算机辅助工程(CAE)的现状和未来R. 中国科学院院士报告，2003，12.8 李美芳. 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