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湖南大学车身设计论文1关于车身钣金件CAE回弹分析学生姓名学生学号专业班级任课老师2015年4月26日湖南大学车身设计论文2基于Dynaform的车身钣金件CAE回弹分析汽车工业作为国民经济的支柱产业，其发展带动了钢铁、机械、电子、轻工等行业的发展，综合地反映了国家的物质文明和精神文明水平。汽车由发动机、底盘、车身、电气系统四大部分组成。汽车车身是汽车的“上层建筑”，不仅是驾驶员、乘客、货物的承载体，而且是一种工业艺术产品，给人们以艺术的造诣、工业的水平、工艺的精良等方面综合的概念，是汽车工业中最有活力和最积极的因素。在各种世界汽车博览会上，各大汽车公司推出的新产品无不以车身造型的新颖、车体制作的精良、车辆性能的优越来表现其市场的竞争能力。因此，车身的研究、开发、制作是汽车工业中关键的一环。汽车车身设计要求则有以下几点：1.足够的强度和刚度。2.保证安全。3.满足乘坐舒适及人机工程要求。4.自身质量轻，面积利用率高。5.空气动力性好。6.美观新颖的造型。7.结构合理、维修方便。8.车身各构件应该有足够的寿命、保证正常使用过程中的可靠性。轿车车身本体又称白车身，它是由车身结构件和车身覆盖件组合而成。车身结构件是主要承载构件，其选材、截面形状、受力方向等都是设计是应该重点考虑的问题。车身覆盖件大多数是由薄板冲压而成的钣金件，且具有不同的曲面形状及大小尺寸。车身覆盖件焊接在车上框架结构上，包覆各种梁和支柱，从而形成一个完整的封闭体，为乘员以及各总成提供一个良好的空间环境。与其他类型的车相比，轿车车身覆盖件既可以体现轿车的造型特点，又可以在一定程度上增加轿车车身的强度和刚度。人们除了对汽车质量、性能的要求越来越高以外，对汽车的外观造型以及细节特征也有了不同的需求。汽车覆盖件作为汽车外观装饰性的零件与发动机、底盘一起构造汽车的主要部件，其设计水平、制作质量已经成为决定汽车产品市场竞争力的主要因素之一。汽车钣金件的比重比较大，同时模具的发展迅速，关于材料成形方面的研究得到了广泛的关注。在材料的成型中，回弹分析一直是重湖南大学车身设计论文3点也是难点。以前的设计者都是凭借着不断的反复试验与多年的经验来尽量减少回弹的影响。由于研究方向为非汽车钣金件，故将汽车覆盖件翼子板简化为一块简单钣金件作为研究对象，运用Dynaform软件对钣金件进行CAE回弹分析。回弹分析借助计算机的发展分析过程变得越来越简单，成本也变得很低，只需要使用相应的软件便可以得出与实际情况较为接近的回弹分析，并能设计回弹补偿量，预测零件的成型效果。本钣金件回弹分析要进行的操作大致有下列几个步骤：1、零件模型的导入；2、对零件展料处理，得到胚料模型；3、对零件进行成型分析；4、对零件进行回弹分析；5、回弹补偿分析，补偿后偏差使得回弹偏差小于0.2mm；6、映射出补偿后的凹模曲面，并导入UG中。首先使用UG建立零件的CAD模型（包含零件模型、凸模和压边圈模型），如图1所示：图1零件CAD模型图2Dynaform中零件然后导出成.igs格式的文档，使用Dynaform导入这一文档并保存，如图2所示：修改零件曲面所在的图层名字为face1。图3修改图层名字给零件曲面划分网格，由于零件形状简单，直接利用Dynaform湖南大学车身设计论文4自带的网格划分功能，如图4所示：图4划分网格使用坯料工程中-预处理模块-毛坯尺寸估算，对face1图层进行展料处理。选择MSTEP求解器，材料选取美国标准的低碳钢DQSK，板料的厚度定位0.8mm。点击应用后会得到展料后的坯料边界线。图5展料处理图6展料结果修改展料结果所在图层名字为blank，并使用板坯生成器划分板料网格，设置单元大小为1。图7坯料网格图8成型设置划分工具网格如图9所示：湖南大学车身设计论文5图9工具网格现在可以根据零件网格和坯料网格设置成型的过程，选择设置中的自动设置功能，设置板厚0.8mm，成型选择双动成型。进入板料成形设置后，按照前面的数据，板料选择为美国标准的DQSK36，厚度为0.8mm，其余的使用默认值。工具一栏中的die选择零件图层face1，binder和punch分别为工具网格中的一部分网格得出，考虑到实际成型中的间隙，偏置距离设置为0.88mm，如图9所示。同样，偏置出压边圈网格，如图10所示：图10压边圈网格图11凸模网格把新生成的图层分别改名为punch和binder。点击定位，并采用以凹模为基准，进行自动定位，效果如图11所示：图12工具网格定位工序中的工具间间隙设置为0.08mm，使得有足够的空间显示出现起皱等现象，也更加符合实际生产。使用动画演示观看工具运动是否正确，直接提交运行任务进行成湖南大学车身设计论文6型性分析。进入后处理界面观看成型极限图，如图13所示：图13成型极限图可以看出并没有任何破裂与起皱的现象产生，而现实中，对于这种小角度的折弯，一般在成型性上也是没有问题的。接着导入生成的.dyn文件进行回弹分析。板料厚度设置为0.8mm，截面属性中积分点数目改为7。工序设置中的单点约束设置约束点，如图14所示：图14约束点的位置被压边圈压住的部分不会产生回弹现象，设置六个约束点达到这一要求。控制参数中取消粗话网格并且选择多不隐式分析。直接提交运算。查看回弹分析后的结果如图15所示：图15回弹后的结果湖南大学车身设计论文7回到前处理界面，导入成型结果与回弹分析结果，使用偏差检查工具，对比这两个结果间的差距，效果如图16所示：】图16回弹后偏差分析可以看出，偏差有0.74mm，比要求的0.2mm大，进行回弹补偿分析。进入回弹补偿界面，设置回弹前的零件为成型分析后产生的零件，回弹后的零件即为上一次回弹分析产生的零件，期望零件为第一次成型分析产生的零件，主要工具选择die零件层，辅助工具选择punch和binder零件层，进行回弹补偿分析。分析完成后进行冲压负角检查，导入回弹补偿分析的结果，检查结果如图17所示：图17冲压负角检查利用分析导入的零件层进行第二次成型分析，其中板坯零件层不变，其余的均替换成导入的零件层，如图18所示：湖南大学车身设计论文8图18第二次成型分析工具图19第二次成型第二次成型效果如图19所示：对第二次成型产生的.dyn文件再次进行回弹分析，效果如图20所示：图20第二次回弹分析导入到最初始的文件中，进行偏差检查，如图21所示：图21第二次回弹后偏差检查可以看出最大的偏差为0.195,mm，小于要求的0.2mm，达到所需要求，可以进行曲面映射。映射后效果如图22所示：湖南大学车身设计论文9图22曲面映射后效果映射后的曲面导出成.igs格式文件，导入到UG中，对比原始的凹模曲面，与导入的凹模曲面，效果如图23所示：图23回弹补偿前后曲面对比至此，分析好的凹模曲面可以提供模具制造者使用或参考。利用dynaform进行薄板成型分析，有以下几个特点：1、材料变形过程和回弹具有大变形、大位移、大转动的特点，必须采用有限元理论才能真实的描述变形特点。2、弹性变形和回弹必须加以考虑，一般不采用刚塑性材料模型，而采用弹塑性材料模型。3、由于材料本构关系与屈服条件有关，必须选择能够描述板材各向异性特点的屈服准则。4、板材成形时必须考虑弯曲效应，不采用薄膜单元，而采用适合的壳单元。