王寶昌,董 麗
(青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 港口機(jī)械系,山東 青島 266404)
拉延是汽車覆蓋件生產(chǎn)的最關(guān)鍵的一序,如果拉延后的零件不合格將直接影響到后序甚至導(dǎo)致零件報(bào)廢。傳統(tǒng)的汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)主要是通過(guò)確定工藝方案、設(shè)計(jì)拉伸模面、制造拉伸模、最后經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拉伸調(diào)整。一旦前期的技術(shù)方案不合理就會(huì)給后期的模具調(diào)整增加難度,甚至導(dǎo)致模具報(bào)廢,重新確定工藝方案,致使拉延模的設(shè)計(jì)與制造效率極低,成本大幅度提升。CAE仿真輔助模具設(shè)計(jì)的應(yīng)用能夠大幅度提高模具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確程度,縮短設(shè)計(jì)與制造周期,降低成本,也越來(lái)越得到了廣大汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)、制造廠商的認(rèn)可。本文利用PAM-STAMP 2G軟件的模具設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的功能,建立了基于虛擬試模過(guò)程的模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,從而通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬優(yōu)化代替了傳統(tǒng)的修模方法。
工件如圖1所示,板材為DP500,厚度1 mm,在設(shè)計(jì)中左右兩邊對(duì)稱,設(shè)計(jì)優(yōu)化中采用1模2件。圖2 為處理后的工件,圖3為利用PAM進(jìn)行快速凹模面設(shè)計(jì)的結(jié)果,采用了兩種不同的工藝補(bǔ)充面結(jié)構(gòu),凸模及壓邊圈由凹模面偏置生成。
圖1 工件
圖2 處理后的工件
圖3 工藝補(bǔ)充后的凹模
模擬中采用相同的工藝參數(shù)對(duì)上述兩種凹模面進(jìn)行了成形CAE仿真,板料成形后的厚度云圖如圖4所示。
圖4 不同工藝補(bǔ)充成形后的板料厚度云圖
采用直線形的工藝補(bǔ)充對(duì)成形的壓邊力大小進(jìn)行了模擬分析。壓邊力公式:
BHF=AQ。
(1)
式中:BHF為壓邊力,N;A為壓邊圈下毛坯投影面積,mm2;Q為單位壓邊力,MPa。
根據(jù)公式(1)初步估算出壓邊力為600 KN,本次模擬中選用550、600、650 KN進(jìn)行了仿真分析,板料成形后的厚度云圖如圖5所示。
該零件屬于典型的汽車覆蓋件,為了使板料變形時(shí)充分延展得到較好的塑性變形,從工藝的角度需要在工件的四周布置拉延筋,本次模擬選用了整體的封閉式U形虛擬拉延筋,拉延筋形狀參數(shù)設(shè)定菜單如圖6所示,參數(shù)見(jiàn)表1,不同參數(shù)拉延筋仿真結(jié)果如圖7所示。
表1 拉延筋參數(shù)
圖5 不同壓邊力成形后的板料厚度云圖
圖6 拉延筋編輯菜單
由圖4可知,直線形的工藝補(bǔ)充更加適合該工件的成形;由圖5可知,650 KN的壓邊力過(guò)大,導(dǎo)致壓邊圈上的板料沒(méi)有向凹模內(nèi)流動(dòng),600 KN的壓邊力下板料成形后質(zhì)量較好,而當(dāng)壓邊力為550 KN時(shí),板料成形后有部分區(qū)域出現(xiàn)了起皺現(xiàn)象(如圖5(c)所示),這說(shuō)明600 KN的壓邊力是比較合適的選擇;由表1和圖7可知,拉延筋的工藝參數(shù)對(duì)板料的成形質(zhì)量有著顯著的影響,拉延筋的參數(shù)設(shè)定選擇(c)方案比較合理。
本文利用專業(yè)的板材模擬軟件PAM-STAMP 2G的快速模面設(shè)計(jì)和虛擬成形過(guò)程功能,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板設(shè)計(jì)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,模擬實(shí)際工作狀態(tài),通過(guò)采取不同的壓邊力,最后確定了合理的工藝參數(shù)。利用計(jì)算機(jī)軟件虛擬模擬取代了傳統(tǒng)的工藝,并且在本文中采用直線形的工藝補(bǔ)充面的方法,通過(guò)模擬仿真發(fā)現(xiàn)在壓邊力為600 KN時(shí)該工件的成形質(zhì)量較好,符合實(shí)際應(yīng)用需要。因此通過(guò)以上模擬分析不但可以一次性的獲取正確的模面設(shè)計(jì),而且保證了表面質(zhì)量,并且在實(shí)際機(jī)加工之前通過(guò)軟件模擬可以控制回彈角度、防止起皺、防止過(guò)度剪薄以及避免成形質(zhì)量缺陷,使拉延模的設(shè)計(jì)過(guò)程得以簡(jiǎn)化,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)省了勞動(dòng)成本,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)起到了一定的指導(dǎo)意義,可做為工廠模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的理論依據(jù)。
圖7 600 KN壓邊力不同拉延筋參數(shù)成形后板料厚度云圖
【參 考 文 獻(xiàn)】
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