基于PAM-STAMP的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板拉延成形仿真設(shè)計(jì)

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。

1 基于PAMS-TAMP的模具快速設(shè)計(jì)及CAE仿真

1.1 基于PAM-STAMP的凹模面快速設(shè)計(jì)

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

1.2 基于PAM-STAMP的成形CAE仿真

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

2 CAE仿真結(jié)果分析

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。

3 結(jié) 論

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)】

[1]翁其金.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：188-189.

[2]李鳳仙，王春偉，劉尉俊，等.基于Dynaform的汽車橫梁模具型面設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬分析[J].模具工業(yè)，2009(2):8-9.

[3]李慧敏，江丙云，郭偉剛，等.基于TopSolid的沖壓件展開(kāi)尺寸計(jì)算與成形性能分析[J].模具工業(yè)，2009(5):28-30.

[4]謝 暉.基于CAE仿真的沖壓回彈影響因素研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，30(5)：14-16.

[5]肖海峰，徐艷琴.基于PAM-STAMP的汽車加強(qiáng)版模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].模具工業(yè)，2011(4)：14-15.

[6]ESI Group.PAM_STAMP 2G，General Presentation[EB/OL].http：//www.doc88.com/p-805989816608.html