某微型客车侧围板拉延成形仿真分析

摘要

汽车覆盖件冲压成形有限元仿真技术是涉及到汽车覆盖件冲压成形工艺、有限元理论、金属塑性成形理论，现代计算机仿真技术等相关理论知识的综合性研究课题，通过计算机仿真技术可以预测汽车覆盖件在冲压成形过程中可能出现的成形缺陷，并可以实现成形工艺参数的优化，从而达到指导模具设计，缩短汽车制造周期、降低成本，增强企业市场竞争力的目的。
　　本文系统论述了金属板料冲压成形有限元理论，介绍了适用于汽车覆盖件冲压成形的动力显式有限元的控制方程和求解算法，单元理论，材料模型，屈服准则和仿真过程中接触摩擦问题的处理等。详细介绍了汽车覆盖件冲压成形技术，着重讨论了汽车覆盖件拉延模具设计的流程和设计要点，分析了冲压成形中常见的成形缺陷及应对措施。
　　根据某微型客车侧围板的CAD模型建立其拉延成形有限元模型，包括拉延凸模、拉延凹模、压边圈和毛坯的有限元模型，研究了仿真工艺参数和控制参数的设置计算方法。根据初次仿真结果对其毛坯形状进行改进设计，使毛坯形状与冲压过程中材料的流动规律相适应，仿真结果表明该覆盖件毛坯圆角过渡和设置合理的工艺切口有利于拉延成形质量的提高；研究了半圆形等效拉延筋几何参数对拉延阻力的影响，给出了一种比较合理布局拉延筋分布情况，进行仿真分析，得到了比较满意的仿真结果。在拉延成形仿真结果分析的基础上，利用DYNAFORM软件对侧围板拉延成形中模具间隙、冲压速度、压边力和摩擦系数这四个工艺参数进行了正交试验分析，定量分析这些工艺参数对拉延成形质量和计算效率的影响，对于该侧围板而言，如果其它工艺参数设计不合理，仅仅调整一个因素是难以获得理想结果的。仿真过程中冲压速度对计算效率的影响最大，但是冲压速度不能设置过大，否则会引起动力效应的增加，造成结果失真。研究了冲压回弹的产生机理、影响回弹的主要因素，论述了回弹仿真分析方法，对侧围板进行拉延回弹预测。