汽車覆蓋件是組成汽車車身的薄板衝壓件，具有材料薄、形狀複雜、結構尺寸大、表面質量要求高及生產成本高等特點。
基本介紹
- 中文名：基於汽車左側圍內板拉延工藝及衝壓仿真
- 類別：衝壓件
一、引言
形狀較複雜的衝壓件要經過多道工序才能完成，但是覆蓋件的質量好壞在很大程度上受拉延模質量的控制，因此拉延件的設計是衝出高品質衝壓件的關鍵。如何迅速而準確地預測整個衝壓成形過程可能出現的起皺、開裂以及不合要求的回彈等缺陷並確定其中的一些重要衝壓參數，成為衝壓技術發展的瓶頸問題。隨著板料成形有限元理論的完善、計算機技術的迅速發展、對衝壓過程認識的深入了解，以及板料成形有限元模擬技術的日趨成熟，使得模擬衝壓成形過程成為可能，並日益成為推動衝壓模具工業乃至汽車工業發展的關鍵技術。
本文以汽車左側圍內板為例，依據其結構特點判斷材料的流動方式，利用UG軟體作合理的工藝補充，藉助衝壓仿真軟體AUTOFORM進行成形過程的模擬，獲得了合理的拉延工藝參數，並用於指導生產。
二、汽車左側圍內板拉延工藝分析
汽車左側圍內板零件圖，材料為ST14，料厚1mm。可以看出，該零件結構複雜，需要經過多道工序才能完成，如拉延、修邊沖孔、斜楔沖孔以及翻邊，這裡主要側重拉延件的設計。
該零件結構複雜，局部成形較多，是彎曲、拉延和脹形複合的結果。在拉延過程中，零件中部的三個大孔是整個面中拉深深度變化最大的，因而也是較危險的部位。為了保證材料能夠順利的流入，壓料面沿零件四周的變化趨勢順延成曲面。由於零件四周的曲率變化不大，壓料面沒有出現急劇台階轉化現象，使得拉延深度趨於均勻。
為了提高材料的變形程度，在零件周圍布置了一整圈的拉延筋。本次模擬採用的拉延筋為半圓形，拉延筋的深度為8mm，寬度為19mm。工藝補充完成的拉延件。
三、模擬過程與結果
1、有限元模擬的理論方法
汽車覆蓋件衝壓模擬所採用的有限元方法是大變形彈塑性有限元法，是在彈塑性有限元基礎之上，採用Hill有限變形理論和Lagrange描述，由虛功原理導出速率平衡方程而建立的。
數值模擬採用的求解方法主要有靜態隱式算法和動態顯式算法。靜態隱式算法是對於大多數板料成形過程中成形速度小於1m/s，假設整個過程均處於類似平衡狀態，由虛功原理建立1個高階非線性方程組，採用牛頓2拉費森疊代計算求解方程組。其優點是計算精度高，但在每一增量步中都需形成大型剛度矩陣，計算量大，時間長，適用於較簡單成形分析。本文選用的衝壓分析軟體AUTOFROM採用的即為靜態隱式算法。
2、汽車左側圍內板動態衝壓仿真
衝壓仿真選用的材料為ST14，厚度1mm，板坯尺寸為1700mm×1300mm，摩擦係數為0.15，壓邊力初定為1400kN。材料模型為各向異性彈塑性材料模型，其他力學性能參數如表1所示。
表1ST14材料的力學性能參數表 將做好工藝補充的CAD模型從UG以IGES格式導出，再導入AUTOFROM，進行格線劃分得到有限元格線模型。
可以看出零件拉延比較充分，起皺也較少，但在零件A、B、C三處的圓角部及周邊卻有多處嚴重破裂。
