服务热线: 0769-86334999
0755-27641199

新闻中心

News
产品分类

联系我们

公司地址
ADD: 广东省东莞市谢岗镇谢曹路800号 TEL: 0769-86334999 QQ:2880627766 MAIL:lhm@szlehua.com

冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向

日期: 2022-04-26
浏览次数: 10060

近几年,随着计算机技术和模拟分析软件的迅速发展,冲压CAE分析技术已经得到广泛应用,从产品开发、产品冲压工艺性分析、DL图设计、模具调试,一直到冲压生产性问题的解决。通过模拟分析、虚拟制造,对整个过程进行分析,提前发现问题,分析原因,提出解决方案,进一步改善产品、优化工艺方案,创新工艺方案。因此避免了大量的设计、制造缺陷,提高了产品质量,节省了大量的时间,降低了开发成本。冲压CAE方面的软件是比较多的,目前常用的专用软件有Autoform、Dynaform、Pam stamp。通用性软件有:MSC.MARC、ABAQUS、ANSYS-DYNA系列等。本文通过一些具体的案例,运用Autoform软件,介绍CAE分析技术的应用,存在的不足及未来发展方向。


同步工程


产品冲压工艺性分析


通过CAE分析判定零件的开裂、起皱、冲压负角、滑移线等缺陷状态,进一步优化产品。⑴零件不能有开裂、起皱现象(图1),否则需要更改产品。⑵产品不能存在冲压负角,需要优化。确定冲压方向后,软件自动计算出哪些地方存在冲压负角,并通过颜色显示出来。图2所示的红色区域存在冲压负角。⑶某车型发罩外板拉延件的棱线在拉延过程中有5mm的滑移线,但没有滑出圆角,满足工艺要求,如图3所示。


冲压工艺方案规划


通过全流程的CAE分析,确定工艺方案,包括拉延、翻边、整形、修边和冲孔方向、回弹等,通过优化产品,缩短工序,减少模具数量,降低模具投资。


材料成本控制


⑴确定材料牌号。选择不同的材料,进行CAE分析,对结果进行分析、判断,确定产品合适的材料牌号,降低材料成本。

冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向


图1 CAE分析判定零件的开裂、起皱

图2冲压零件存在负角

图3某车型发罩外板拉延件棱线滑移

图4冲压工艺方案规划


⑵优化板料排样。通过CAE分析,优化排样,提升材料利用率,降低成本。某产品的拉延毛坯,料片是凹形形状,采用矩形板料落料工艺,该产品材料利用率为40.4%;现采用无废料排样落料工艺,该产品材料利用率提升到53.7%。


⑶废料利用。图5(a)为某车型全景天窗顶盖,图5(b)为拉延件修边后产生的天窗口废料,图5(c)为顶盖后横梁,图5(d)为顶盖后横梁拉延件,用天窗口废料作为板料。从模拟分析可以看出,此方案可行,顶盖的材料利用率由43%提升到50%。


冲压设备选择


⑴确定板料尺寸。通过CAE分析,确定板料形状和尺寸,计算出模具大小,判断压机工作台尺寸是否满足要求。


以上通过一些实际的案例,介绍了CAE分析技术在模具制造中的应用,我们可以看到,应用范围已经十分广泛,为模具行业的快速发展,起到了关键的作用。国内大型汽车覆盖件模具设计已经100%进行CAE分析,优化工艺设计,提前规避风险,使调试问题越来越少,缩短了模具制造周期,提高了模具质量。随着汽车轻量化的要求,高强板、铝合金板的应用越来越多,如何解决回弹问题,已经是制约模具制造的瓶颈,如何克服这一难关,已经是摆在我们技术人员面前的一道难关。CAE分析技术向着精确计算的方向发展,结合现场的成功经验,指导模具设计加工制造,仍是未来几年的发展方向。


⑶通过全流程的CAE分析,确定工序数量,选择合适的压力机生产线。


CAE分析技术在冲压工艺设计中的应用


全流程的CAE分析技术


图6为某车型背门内板CAE分析过程,对成形过程进行详细分析。分析拉延是否存在缺陷并进行优化,合理布置拉延筋,确定板料尺寸;判断修边冲孔方向是否合理;选择合理的翻边冲压方向;分析回弹状态等。


冲压工艺方案的创新


同一个产品可以有不同的冲压工艺方案,之间的差别十分显著。如果采用常规工艺方案,没有风险;如果采用创新的工艺方案,效益显著,但可能带来巨大的风险。此时非常需要进行CAE模拟分析,对冲压工艺方案进行判断。


用成形工艺代替拉延工艺


⑴左/右连接板,形状对称,材料DC52D+Z-60/60,料厚1.4mm,常规冲压工艺方案,左右件对接,一模双件,拉延工艺。五道工序,分别为:拉延、修边冲孔、修边冲孔、翻边、侧翻切开。创新工艺方案,左右件对接,一模双件,成形工艺,三道工序,分别为:落料冲孔、成形、修边冲孔切开,如图7所示。

冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向


图5废料利用

图6某车型背门内板CAE分析过程

图7创新工艺方案

图8 CAE模拟图和实际成形图


对成形工艺进行CAE分析,主要针对成形工序进行分析,如图8所示,没有起皱开裂的现象发生,图8右图所示为实际生产的成形件,成形工艺方案取得了成功。采用新工艺,节省两套模具,模具结构也很简单,产品质量好,而且材料利用率提升6%。提高了产品质量,降低了模具投资,减少了材料成本、生产成本,效果十分显著。


⑵轿车背门外板上部、下部对接拉延工艺。背门外板上部、下部常规工艺方案,不在同一套模具加工,每个产品一般为4道工序。为了降低投资,提高效率,创造性的提出轿车背门外板上部、下部对接拉延工艺,采用一张板料,4道工序。图9(a)为背门外板上部、下部产品形状,图9(b)为背门外板上部、下部对接拉延件造型。通过CAE分析,可以看到,没有产生起皱开裂的缺陷,滑移线在合理的范围内,没有产生冲击线,因此方案可行,已经批量生产。

冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向


图9轿车背门外板上部、下部对接拉延工艺


⑶汽车外表面件型面补偿技术。板材在成形后,一般都要发生回弹,特别是外表面件,由于形状平缓,结构强度弱,变形不充分,发生回弹。高强度板零件、铝合金板材成形后,回弹也比较大,尺寸超差严重,造成模具多次整改,成本很高。现在模具厂家试图通过CAE分析进行回弹预测,通过回弹补偿技术解决这一难题,也有不少成功的案例。某轿车顶盖回弹补偿值和CAE分析结果,实际结果与分析结果比较接近,试模一次成功。


影响回弹的因素很多,有工艺、材料、凸凹模间隙、设备吨位、产品形状、模具制造精度等,型面补偿技术,目前多数模具厂家采用CAE模拟分析和经验相结合的方式进行,还不够成熟,还没有完全改变多次试模的状态。


CAE技术在模具调试中的应用


前门内板角部起皱问题的解决


图10(a)为前门内板起皱区域,(b)为产品加筋位置形状。角部拉延起皱,增大进料阻力,则开裂。最后确定更改产品,加筋吃皱、形状尺寸位置,既要考虑将皱吃掉,又要满足造型美观的要求。经过详细的CAE分析,确定了产品加筋的形状位置,并且一次更改成功。

冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向


图10前门内板角部起皱问题


某车型左右地板连接板成形起皱问题


该产品左右件不完全对称,左右件对接拉延成形后,在中间切开,图11所示区域起皱明显。在中间工艺补充部分增加一条筋,经过CAE分析,起皱消除。采用该方案,模具更改一次成功。

冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向

图11左右底板连接板成形起皱


CAE分析技术在内高压成形工艺中的应用


图12(a)为某轿车前副车架主管的产品形状,(b)为工艺流程图,(c)为CAE分析的成形性,(d)为CAE分析的管的壁厚分布。调试过程中出现的问题,与分析过程很接近,通过调整工艺参数,得到合格的产品零件,模具调试比较顺利,已经批量生产。


冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向


CAE分析技术在热冲压成形中的应用


图13(a)为某车型前底板中通道,钢板厚度为0.9mm,材料为USIBOR1500P,(b)为CAE分析模型,其中包括上模、下模和板料。(c)为CAE分析的壁厚分布,(d)为热成形零件(激光切割前)。该零件在调试期间并没有出现开裂和起皱缺陷,调试过程比较顺利,已经批量生产。

冲压成形CAE分析技术的应用、存在的不足及未来发展方向




注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!


相关新闻 / 推荐新闻 More
2022 - 05 - 02
1、热挤压模及中、小型机锻模的工作条件与性能要求   热挤压模工作时,受到压应力、弯曲应力和脱模的拉应力作用。所受的冲击载荷比锤锻模小,但与炽热金属接触的时间比锤锻模长,工作温度较锤锻模高,挤压不同金属时温升也不同,最高可达800一85090。因急冷急热造成的热应力也大于锤锻模,摩擦也更为剧烈。热挤压模的主要失效形式是模腔过量塑性变形,反复加热冷却而引起的疲劳破坏、热磨损及表面氧化腐蚀。   中、小型机锻模的工作条件与热挤压模相近,所不同的是所受到的冲击载荷比热挤压模大。因此,中、小型机锻模的失效形式也与热挤压模相近。因而,要求热挤压模及中、小型机锻模具有较锤锻模更高的耐热疲劳性、热稳定性和良好的耐磨性,以及较高的高温强度和足够的韧性。   2、热挤压模及中、小型机锻模用钢   常用的热挤压模具及中、小型机锻模...
2022 - 05 - 02
1、45——优质碳素结构钢,是最常用中碳调质钢主要特征: 最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。应用举例: 主要用于制造强度高的运动件,如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火。2、Q235A(A3钢)——最常用的碳素结构钢主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能,以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。3、40Cr——使用最广泛的钢种之一,属合金结构钢主要特征: 经调质处理后,具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性,淬透性良好,油冷时可得到较高的疲劳强度,水冷时复杂形状的零件易产生裂纹,冷弯塑性中等,回火或调质后切削加工性好,但焊接性不...
2022 - 04 - 28
模具的使用寿命制约着精冲技术的应用与发展的瓶颈,因此对于模具的使用寿命我们一定要关注起来,下面小编给大家提供影响模具使用寿命的因素有哪些,并告诉大家提高模具使用寿命有哪些途径。影响模具使用寿命因素1、精冲件的结构工艺性(尖角、薄壁、悬壁、尺寸公差等)。2、精冲件的材料(材质、料厚、硬度、塑性、表面质量)。3、精冲模具的结构(强度、刚度、模具导向、小凸模的导向、排气和润滑)。4、模具材料(材质、碳化物大小和均匀性、硬度、韧性)。5、模具制造(模坯锻造、加工工艺、热处理、线切割、研磨、装配)。6、生产操作(调模高度、压力、速度、送料精度、坯料清洁、润滑)。7、模具维修(合理存放、合理刃磨、清洁、应力回火、防锈)。提高模具使用寿命途径1、审查精冲件的工艺性。精冲件的工艺性(特别是圆角半径)对精冲模的寿命有一定影响,对于工艺性较差的(尤其尖角),应向设计部门提出改善建议。图1为零件的圆角半径与模具...
2022 - 04 - 28
一、工装夹具设计的基本方法与步骤设计前的准备工装夹具设计的原始资料包括以下内容:a)设计通知单,零件成品图,毛坯图和工艺路线等技术资料,了解各工序的加工技术要求,定位和夹紧方案,前工序的加工内容,毛坯情况,加工中所使用的机床、刀具、检验量具,加工余量和切削用量等;b)了解生产批量和对夹具的需用情况;c)了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等;d)夹具的标准料库存情况。二、工装夹具设计考虑的问题夹具设计一般结构单一,给人的感觉结构不是很复杂,尤其现在液压夹具的大行其道,使其原有的机械结构大大简化,但是如果设计过程中不加以详细考虑必然会出现不必要的麻烦:a)被加工件的毛坯余量。造成毛坯尺寸过大,产生干涉。所以在设计之前一定要准备毛坯图。留出足够的空间。b)夹具的排屑畅通性。设计时由于机床的加工空间的有限性,夹具往往被设计的空间比较紧凑,这时往往就会忽略...
联系我们
订购热线: 0769-86334999
企业QQ: 2880627766
企业邮箱 lhm@szlehua.com
地址: 广东省东莞市谢岗镇谢曹路800号
Copyright ©2020 - 2023 广东冠华众兴工业有限公司
犀牛云提供企业云服务
X
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

  • 0769-86334999
6

二维码管理

展开