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·2008中国机械工程学会机械自动化分会第二期板材冲压成形技术专题培训班讲义主讲人天津汽车模具有限公司CAE部陈惠滨王元2008-4-27天汽模技术分公司CAE部S1-1冲压成型过程模拟目标S1-2天汽模冲压CAE的介绍S1-2-1人力资源和软硬件S1-2-2发展历程简介S1-2-3CAD/CAE/CAM结合的工艺设计流程S1-3冲压成型模拟技术关键点S1-3-1不同成型模拟软件和计算单元的选择S1-3-2成型模拟中压边力和成型力的计算结果S1-3-3网格划分、材料模型和机械参数、拉延筋S1-3-4重力、压边圈闭合、非拉延成型工序和回弹的计算S1-4成型分析结果评价S1-4-1常用冲压材料和FLD介绍S1-4-2破裂、起皱和表面缺陷的评价S1-4-3成型分析结果分级评价标准——好、合格、不合格Section1CAE在冲压工艺设计和模具调试中的作用天汽模技术分公司CAE部S1-5利用成型模拟结果指导现场调试S1-5-1成型分析报告S1-5-2以成型分析结果（主要是流入量）为导向的模具单初调试S1-5-3试模坯料流入量的控制关键点S1-5-4调试过程的检查和反馈记录S1-6案例分析应用分析报告指导模具调试的案例Section1CAE在冲压工艺设计和模具调试中的作用天汽模技术分公司CAE部尝试新的材料和工艺缩短模具工艺方案周期减少试模次数和钳工工作量目的目的::在可控的成本范围内，高质、准时完成模具开发和调试在可控的成本范围内，高质、准时完成模具开发和调试选用低吨位冲床，使用更小的坯料降低模具成本提高制件成型裕度，保证模具调试和生产的稳定性周期周期质量质量成本成本S1-1冲压成型过程模拟目标天汽模技术分公司CAE部S1-2天汽模冲压CAE的介绍S1-2-1人力资源和软硬件天汽模CAE部门，现有4个科室、约40名员工，1/3研究生。CAD-systems:UNIGRAPHICSNX2.0;CATIAV5R17CAE-systemsofsimulation:AutoformV4.1;Pamstamp2005;DynaformS1-2-2发展历程简介2002年引入Autoform软件2003年开始应用冲压工艺辅助设计模块DIEMAKER2004年从S21夏利C1项目开始，CAE分析报告的指导作用受到重视2005年开始引进DYNAFORM软件和并行计算系统,模拟水平大大提高2006年引进PAPSTAMP软件，开始普遍进行回弹处理和计算尝试2006年开始介入白车身开发同步工程(SE)，把冲压问题消灭在产品阶段天汽模技术分公司CAE部S1-2-3CAD/CAE/CAM结合的工艺设计流程工艺方案草案LayoutdraftCAE快速设计CAEfastdesignCAE优化设计CAEdesignoptimization设计依据Designdata加工依据NCdataCAE精确分析及分析报告CAEAccuratesim&simreportCAE反馈和异常处理Try&Feedback报序和工序内容设计Processanalysisanddesign冲压方向、拉延面、补充轮廓、成型力、产品和材料的验证Certificationofpressdirection、pressface、addendum、Tonnage、partandmaterial成形性分析、修边冲孔角度分析,坯料尺寸,压边力,修边线优化.Analyzingofformabilityandanglesoftrim/pierce;Optimizationofblanksize,BHFandtrimline设计依据审核,模具结构简图,DL图设计Verificationofdesigndata,designdiestructuresketchandDLsketch加工依据审核,DL图客户会签Verificationofprocessdata,confabulatewithCustomersabouttDLsketch.仿真参数,补充型面,拉延筋位置和断面优化,成形缺陷预测,重点区域变形量,滑移线分析OptimizationofSimulationparameter,addendum,locationandsectionofdrawbeads;forecastingofformdefect,analyzingofdeformamountonimportantareaofpartandtheskidline.拉延单初件和仿真结果的比较分析,试模过程中各种异常状况的分析处理Comparing&analyzingofparts(TH)andsimresults,analyzing&treatmentsOfexceptionswhiletryout.天汽模技术分公司CAE部S1-3冲压成型模拟技术关键点S1-3-1不同成型模拟软件和计算单元的选择常用的模拟软件DYNAFORM;PAPSTAMP;AUTOFORM常用的计算单元；膜单元；壳单元；体单元计算单元选择依据；料厚/关键圆角；计算工序和精度要求；S1-3-2成型模拟中压边力和成型力的计算结果力计算的单元选择和准确性压边力的计算：经验公式和计算结果；足够的压边力对准确分析的重要性成型力的计算：软件计算值加经验修正S1-3-3网格划分、材料模型和机械参数、拉延筋模拟常用材料机械参数：N、R、Ys、Ts及其对成型性能的影响天汽模技术分公司CAE部S1-4成型分析结果评价S1-4-1常用冲压材料和机械性能¾碳素钢（SPCC-SPCEN)，低碳钢(DC01-DC06)，烘烤硬化(B180H,B220H)，加磷高强度钢板(H180PD)，低合金高强度钢板(H340LA),超低碳高强度钢板（H180YD)，双相钢(DP600)，热轧板SPHC天汽模技术分公司CAE部S1-4-1常用冲压材料和机械性能材料的性能波动对模拟和冲压结果有较大影响，现行模拟材料参数一般为以往材料参数的平均值作参考，当其他冲压条件基本吻合的情况下，模拟结果和实际相差很大时，应考虑材料参数的重新验证天汽模技术分公司CAE部S1-4-2成型极限图FLD和破裂、起皱和表面缺陷的评价成型极限图FLD介绍破裂的评价：成型裕度和减薄率；起皱的评价：保证正确的模拟结果；成型到底前板料的状态；应力应变值表面缺陷的评价：主负应变分布，成型的充分性，啮痕和冲击线的影响很难直接通过成型模拟来反映，需要丰富经验的积累。天汽模技术分公司CAE部S1-4-3成型分析结果分级评价标准——好、合格、不合格¾好的分析结果昀大变形离FLC的距离20%，考虑到位置以及材料拉应力的和谐变化，外表面区域内的昀小板料厚度减薄≥3%整个变形过程中有皱纹或镦粗，但可拉开，在可见区域：不会造成表面损伤在可见区域以外：皱纹不会导致功能故障在可见区域无啮痕、滑移线等。¾临界的分析结果昀大变形离FLC的距离在FLC20%安全范围之内外表面昀小板料厚度减薄在2%到3%之间。侧围和顶盖等允许更小的减薄，只要外表面质量不受影响整个变形过程中有皱纹或镦粗，但在可见区域：不能判断零件在模具下死点时是否会出现表面损伤；在可见区域以外：这些皱纹不会导致功能故障在可见区域有产品设计导致工艺无法克服的啮痕、滑移线等。¾差的分析结果—比临界的昀差结果还差的为不可接受的分析结果天汽模技术分公司CAE部S1-5-1成型分析报告完整的成型分析报告应该是制件成型性（破裂、起皱）、表面质量（表面形状不良和啮痕、冲击线等）和生产条件以及稳定性（定位、压边力、成型力、摩擦条件、成型裕度分析）的综合评价分析报告应包含的关键点1成型性评价（破裂、起皱、减薄、FLD、滑移线等，主副应变)2关键区域尺寸3板料成型过程（重力、闭合、凸模触料、到底20mm,10mm,3mm）4流入情况和流入量5冲压条件设置—压边力、压边圈行程、摩擦条件6板料或者形状料尺寸7板料定位（简便方法）8成型裕度分析（压边力正负百分之二十，板料正负10mm）9拉延筋形状及位置10回弹计算结果（必要时供参考）S1-5利用成型模拟结果指导模具调试天汽模技术分公司CAE部S1-5-2以成型分析结果（主要是流入量）为导向的模具单初调试¾拉延调试的重点是流入量控制来得到优良的制件，分析报告的评价是建立在流入量预测的基础上。调试和模拟的板料尺寸差别不超10mm，流入量差别应控制在10%以内，关键外板不应超过5mm。偏差过大时调试或者模拟至少一方需要继续更改，否则分析报告不具备参考意义。¾流入量控制的重要意义；•主要材料流动情况是由流入量决定的•破裂和起皱对流入量很敏感•表面质量如扭曲回弹等对流入量较敏感•啮痕或冲击线等对流入量很敏感•后序模具的修边模刃口和夹持器位置等是依据拉延流入量来设计S1-5-3模具调试坯料流入量控制的关键点¾流入量控制关键点；坯料尺寸和形状、重力和闭合状态的板料定位、拉延筋和模具研和状态、冲压参数(压边圈行程、压边力、摩擦条件等)¾流入量的检测应该以压边圈闭合和昀终拉延结果为参考。所以压边圈闭合状态和模拟是否一致也很重要，如果差别较大，应检查调整压边圈行程、重力状态和板料定位。如重力状态和分析差别较大且现场无法调天汽模技术分公司CAE部整，CAE应设法更改重力状态并重新进行分析，提供新的分析报告；凸模触料状态是否和分析报告一致，不一至时通常也需调整压边圈行程和重力状态；¾其余的冲压条件压边力、拉延筋、局部凹模圆角、坯料尺寸和定位在调试中可以分析报告为基准进行小幅调整以得到合格的流入量。调整过程中在模具基本研和到位后，建议应依次调整坯料尺寸及定位、压边力、压边圈光洁度和间隙。以上因素基本合格后如流入量仍和分析报告相差较大，则意味着拉延筋强度要做较大的调整。建议现场调试时应昀后再调整凹模圆角和压边圈以内的模面。S1-5-4调试过程的检查和反馈记录天汽模技术分公司CAE部SECTION2CAE软件在冲压成形分析中的应用2-1天汽模CAE软件介绍:AUTOFORMV4.07&4.1SE同步工程，设计依据DYNAFORMV5.6&MPP设计依据，加工依据PAMSTAMP2007设计依据，加工依据ADAMS2005自动线冲压干涉模拟检查，机构运动干涉检查，废料流动模拟2-2板料成形CAE软件应用：软件常用功能模块介绍&模拟技术标准关键点2-2-1AUTOFORM2-2-2PAMSTAMP2-2-3DYNAFORM2-2-4ADAMS天汽模技术分公司CAE部2-2-1AUTOFORM常用模块介绍－GeometryGenerate•工序模面设计•翻边整型镶块曲面设计翻边曲面翻边镶块曲面•产品数据整理•翻边模面设计•拉延模面设计•对称模面设计天汽模技术分公司CAE部2-2-1AUTOFORM常用模块介绍－GeometryGenerate•端头补充功能•圆角修改•变倒角•倒角天汽模技术分公司CAE部2-2-1AUTOFORM常用模块介绍－GeometryGenerate•偏置拉延型面：拉延模快速设计面层厚度天汽模技术分公司CAE部•压料面设计：选取产品法兰边做压料面（轮罩）2-2-1AUTOFORM常用模块介绍－GeometryGenerate天汽模技术分公司CAE部•压料面设计-曲线编辑可以编辑曲线之间的角度（压料面设计）曲线之间可以倒角（压料面设计）•Expand可以为负值，适用于内压边圈2-2-1AUTOFORM常用模块介绍－GeometryGenerate天汽模技术分公司CAE部2-2-1AUTOFORM常用模块介绍－GeometryGenerate•补充型面设计-曲线编辑全参数化编辑设计补充型面Developflanges天汽模技术分公司CAE部2-2-1AUTOFORM－PostProcessOutput天汽模技术分公司CAE部2-2-1AUTOFORM－Drawbead•LinebeadtoBinderForceandGeometrybeadBinderforce＝A*Resforce+B*Upliftforce天汽模技术分公司CAE部2-2-1AUTOFORM－PostProcess破裂起皱判断