|
|
楼主 |
发表于 2010-10-6 22:22:18
|
显示全部楼层
来自： 中国广东广州
4.2 AutoForm-Onestep/Binder：拉延件的成形性快速评估
. a$ @/ X: a @. _: t+ q9 Q 它采用基于拉延件的一步成形算法(One-Step Codes with Binder/Addendum)，目标是对模具和工艺方案进行反复优化(Iterative Tool and Process Optimization)的多次模拟，讨论模具的概念设计(Tooling Concepts)。即为增加成形性评价结果的精确性，可继续输入凸模入口线(Punch-opening line)和翻边线，并考虑生成一个模面，通过考虑工艺补充部分的重要的限流效果(Restraining Effect)，来增加结果精度。而且通过生成整副模具和完成增量模拟所需的输入，就可从Onestep过渡到Incremental来更全面检查拉延成形障碍(breakdown)。它可解决在产品设计阶段的早期成形性评价和不同模具概念设计方案的评估；易用，快捷，准确。
& v& s) q7 u: u% G5 z1 C i 4.3 Incremental与可视化调试
$ [* {- d$ _$ s# k6 {0 N: s, { AutoForm-Incremental采用基于拉延件的增量算法(Incremental Codes)，目标是对模具和工艺方案进行反复优化(Iterative Tool and Process Optimization)的多次模拟或为了确认模具和工艺方案而进行的有选择性的模拟(Selective Simulations for Tool and Process Validation)，全面讨论模具和工艺设计。
/ A/ _" ~8 l" ]# J h 它使用许多现代模拟技术，如应用新的隐式有限元算法保证求解的迭代收敛；弯曲效应的考虑利于求解回弹；采用自适应网格、时阶控制、复杂工具描述的强有力接触算法、数值控制参数的自动决定和使用精确的全量拉格朗日理论(total-Lagrange theory)等保证求解快而且准确。采用新的切割算法(New Cutting Algorithm)来增加精度，可以确定任意一个非Z方向为修边线的工作方向，这就允许了斜楔修边和冲孔操作的模拟；它也可以在冲切线周围对板料网格再划分，所以非常小的孔也可以精确切出。此外也可以算出考虑板厚、材料硬化和修切线长度后所需要的冲裁力。1 }9 x( m% T* ^! O0 g x
它同时融于了许多工程应用技术，如务实的工艺阶段转化，压料圈压紧后工件状态的决定，基于前述结果的后续运算(继续开始)，成形过程中的工艺切口，切边操作，最终制件的回弹计算；可用任意数值的力和位移控制工具，工具的摩擦，采用位置相关(position-dependent)和压边力适时变化的压料圈，考虑了拉延筋和平衡块(spacers)的模具模型，考虑了加工硬化和应变率效应(strain-rate effect)的各向异性材料模型；等效拉延筋阻力模型可以考虑板料经过拉延筋时的弯曲、反弯曲效应，拉延筋的几何模型考虑了其压入深度；具有包括美国、日本及欧洲的上百种材料的广泛的材料数据库，该软件的材料参数库开放性强，可以自行建立适应用户需要的参数库。
w& R0 P- Z$ e: h 它可以模拟整个冲压过程：板料的重力效应(gravity effect，这对由于板料重量而下垂或变形的大型零件是非常重要的)，压料圈成形(binder wrap)，拉延成形。压料面和凸模的几何形状有时会在拉延的初始阶段诱发大型皱纹的扩展，AutoForm可模拟压料圈下的皱纹以及拉延过程中这些皱纹的变化，虽然这些皱纹一般都随着拉延的进行而消失。而且，在定义毛坯材料及性质的同时，可以定义工艺切口和工艺孔。在模拟多步冲压成形时，也可以加入切边或冲孔工序，以及确定整形前的切边线。, b4 E* R: J7 T0 P0 Q
Autoform-Incremental(增量求解)：1)可解决：模具设计的快速调试；确定工艺参数和工艺过程局部窗口；模具和工艺优化。2)易用，快捷，对大多数零件得到结果不超过3小时。3)准确：预测起皱、破裂、表面质量、冲击和滑移线，小的几何细节，最小元素尺寸小于1mm。4)详细的表面成形质量，如破裂、变薄、伸长、起皱等，成形极限图FLD、材料流入量、滑移和冲击线、成形力等。5)完整：重力、压边、拉延、切边、整形、回弹，全工序成形。6)拼合板和复合板的模拟：可以定义一个不同材料和/或厚度的裁剪拼合毛坯作为AutoForm-Incremental模拟的板坯，板坯上的焊缝也可以相互交叉，这在开发新型汽车中以优化重量和性能是非常重要的。7)可按用户指定的有限元网格自动映射Autoform模拟结果，供碰撞(crash)、结构(structural)、疲劳(fatigue)和振动(vibration)等分析用。- F: B0 K2 L' I6 ]* o
" W% I0 T% v( Z- w* b
5. 结论
! k% E: a6 d& o/ D1 y 我厂从2001年5月开始探讨AutoForm在解决汽车覆盖件模具制造中的应用，经过各个阶段的重点攻关，通过研究、引进、消化、吸收和应用，实现了：2 ^* | V8 e" Y9 v
1. 对汽车冲压零件产品的可冲压成形性进行分析，判定零件冲压成形的难点和关键区域，进而实现冲压工艺和汽车零件设计的互动；
( o! f2 n( E/ x+ K7 {) N y 2. 对汽车冲压零件产品实现毛坯展开计算；
% f8 q4 r s; A% s+ B 3. 对模具和工艺方案的确认进行有选择性和针对性的模拟分析，给模具调试提供量化的分析判断数据，对可进行的模具调试方案进行判别，并对可行的调试方案提供具体技术参数；
r2 V0 g$ J+ c) j 4. 对模具和工艺方案进行反复优化的多次模拟，用先于现场模具调试的模具CAE技术，对拉延模具设计的可行性和可靠性进行量化的分析和判断，对有欠缺的设计提出优化改进方案。
4 A K$ z/ n; `' A A* \2 y 为实现上述阶段性目标，按计划进行了各个阶段的重点攻关：7 J( i! D# Y0 |) r# I
1. 前期调研、考察与论证，目标是进行汽车覆盖件板成形数值模拟的关键技术及其处理方法的研究；* {; S) L. e" `# a* E% M$ P0 w7 m
2. 技术引进方案的比较、分析和论证与判定，目标是进行汽车覆盖件板成形数值模拟工程应用相关技术的研究，进行工程试应用，并确定应用领域和技术难点；
: _, I+ i3 f. z7 N 3. 解决模具调试问题，提供调试方案，难点是数值分析的可用手段和模拟精度，即软件功能的研发与应用，冲压材料的性能参数分析与总结，现场实际冲压工艺条件的分析与总结，最终实现与现场一样多或更多的可用试模手段和达到较高的工程化应用精度；& i+ f$ ~$ R C
4. 解决拉延模具设计的可行性和可靠性问题，提供优化改进方案，难点是数值模拟分析的精度和速度，以及优化改进方案的提出，提高工程化应用水平；
& M! I4 ]& c* T8 k 5. 模具设计前的工程应用，对产品的可冲压成形性的分析，成形模具的零件毛坯展开计算。 ; Y: B, e6 _3 G! n/ Z2 F$ k9 ~* z
3 m4 n9 ^0 `' g 中国锻压协会秘书长 张金3 S, e6 y9 \2 s6 D f& Z+ X$ h
- ~ E: y, t: r) e
冲压行业是一个涉及领域极其广泛的行业，深入到制造业的方方面面，在国外将冲压称为板材成形。在我国也有这样称呼的。中国的冲压行业是个什么样子的，国外如何，我们如何走，这是我们大家关心国家关心的问题。老实讲，要弄清这几个问题绝非易事，我就在这里简单地谈一点个人看法。: v2 I) Q7 `# T* T; o1 E! H# B
首先冲压的大力发展应归功于汽车、飞机及日用品的发展。冲压可分为：" I& W# H: @1 _, ]9 R& D5 @; C
（1）汽车行业的冲压，以拉深为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂，独立的大型冲压拉深厂还不多见。
2 h4 _4 \' U: k( ], |0 g （2）汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标准件厂，也有一些独立的冲压厂，目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样的小厂。4 T0 K9 P) b2 u0 }* w: Z. o
（3）电器件冲压厂，这类厂是一个新的产业，随着电器的发展而发展起来，这部分厂主要集中在南方。8 U8 b F# a4 B0 p0 b3 W
（4）生活日用品冲压厂，做一些工艺品，餐具等，这些厂近几年也有大的发展。
3 T* w2 r U8 x, f' O' r （5）家用电器部件冲压厂，这些厂都是在我国家用电器发展起来后才出现的，大部分分布在家电企业内。
7 I) q) D2 ?* |* z （6）特种冲压企业，如航空件的冲压等就属于这类企业，但这些工艺厂也都归在一些大厂。" V- H- G, J. T# E2 ^
$ {* i2 C; h$ m; a6 q/ x 目前国内专业从事冲压的大型企业很少，如果有也是一些小厂。主要特征是零部件或部件厂。这是冲压行业的主要特征。不同于其它毛坯制造厂。
. l( |) t" q# O7 `3 s 我国冲压的市场及技术水平如何呢？( ^8 y, w' H" T4 A$ s* s* r1 |$ ?6 o4 N
由于许多冲压厂都归属于主机厂，因此，冲压件市场是很不完善和健全的。但小型冲压件部件市场在南方一些地区非常成熟。从目前情况看，我国冲压件市场存在下列问题：
# Z+ X2 J" s+ Y9 y9 | （1）一些生产能力供过于求，一些主机厂内的冲压厂，放了不行，拿着不能。一年大部分时间生产任务不足，无市场行为。
( z0 T8 J5 V% m |1 C1 W2 G （2）家电、电器冲压件行业市场竞争激烈。但成气候的有国际竞争力的企业不多。
) I+ s8 O4 s) u4 E （3）认真研究冲压件市场的事无人进行。冲压件市场杂乱无章。$ [; w3 [1 `8 y& }/ E! S
处于上述市场状况，技术发展受到限制，整个行业也落后，表现在：4 `! I; c0 ?; k7 S' O% W: G7 s! K Q
（1）总体水平低，许多行业生产能力过剩，缺少高档次技术。技术进步缓慢。, v( n% x! Q0 n. n3 s( k8 ?' ]
（2）材料技术、模具技术、润滑技术和设备水平都处于较低水平，远远不能满足国内生产发展的需要。
( H& Z: s: F* K; W. W; | 目前，随着汽车工业发展，整体工业水平的提高，冲压行业也面临许多挑战。它们是：
& n0 E' ^* E2 n6 y, x3 L) S6 f （1）汽车、飞机发展和环保要求的提高，对冲压带来了压力。产品集约化生产、个性化发展、节能性要求、环保性要求，将促使冲压行业出现新一轮的技术革新和改造。
5 K0 v5 v( J+ _7 _5 W" v- V: h （2）仿真技术的发展和应用是冲压发展必须借助的手段。# a8 G8 G7 c l! C; Z' W/ v A# j
（3）自动化和灵活性要求是冲压发展必须考虑的因素。
, G5 C% q# p6 Q3 t0 k' P （4）复合材料应用将推动冲压向前进步。3 G7 l# @: R, \# m1 E/ d
（5）新工艺的出现带动行业进步，这些新工艺是：
7 [+ s% Y5 t/ ]" ^! u A、 复合材料成形工艺；
/ j3 ^' E( a `% W$ V6 e B、 多种厚度激光拼焊板坯的冲压技术；
9 r+ }5 a6 A% {) { C、 内高压胀管技术；
8 b4 R, s: [, K! h0 v( `0 ~2 ^" W' O D、 轻合金成型技术；
h! t" c+ T% @9 B, F E、 数字化成型技术。
: m( r* y& S% c2 }9 x 针对以上技术发展压力，冲压技术发展的特征将表现在：
9 A" F1 A$ ^; M) ~2 I9 I/ V9 y （1）突出“精、省和净”
# y' @( h" W6 `0 W) M) d: R （2）冲压成型更加“科学化、数字化和可控化”5 d- d9 b* G( I0 u& P' N
（3）冲压成型可以实现全过程控制
0 H2 y" g+ i+ G+ A0 A( @: `& J （4）产品从设计开始即进入控制，考虑工艺
& m! M/ h7 c% k; I （5）冲压生产的灵活性和柔性% F% d+ N$ e' `
（6）复合技术的应用, m9 l0 w! L% [
4 Q# l; ` K+ B3 }* [4 m- H- O 就以上情况，我们的企业在未来要注意以下几点：9 o9 ~% u# I1 m& q. D$ R! V
（1）电子技术从设计走向商务，电子商务带来了买方拍卖，加大了行业的竞争难度。
. C1 u/ \+ u. k& w$ { （2）立志参与市场竞争的企业，必须发展产品专业化生产。
! O) P+ N' ?7 Z （3）冲压部件厂将参与主机厂主机的设计，功能化供货。6 k; w, C3 w- }5 _0 g. b
（4）人才是企业争夺的焦点，人员再教育和网络教育日常进行显得越来越重要。$ G, h# D0 p2 }5 O8 V
（5）冲压件批量和成本的矛盾日益尖锐。全球平台式生产会进入冲压行业。( D& d4 P$ `: `0 e1 x. P" a
（6）供应商-冲压厂，冲压厂-用户之间的合作越来越重要，在整个工业中，冲压与锻造一样是一个弱小行业，只有团结才能适应变化。! B* X; |8 q; @3 j; N4 E6 t2 {
（7）冲压行业的投资将越来越大，而更新将越来越快。9 l4 Y. t/ J- P! y9 N& X
（8）冲压的关键在模具，冲压模具的发展至关重要。 |
|
发表于 2010-10-6 22:19:59