基于PAM-STAMP的汽車發動機蓋板拉延成形仿真設計

王寶昌，董 麗

(青島港灣職業技術學院 港口機械系，山東 青島 266404)

拉延是汽車覆蓋件生產的最關鍵的一序，如果拉延后的零件不合格將直接影響到后序甚至導致零件報廢。傳統的汽車覆蓋件模具設計主要是通過確定工藝方案、設計拉伸模面、制造拉伸模、最后經過現場拉伸調整。一旦前期的技術方案不合理就會給后期的模具調整增加難度，甚至導致模具報廢，重新確定工藝方案，致使拉延模的設計與制造效率極低，成本大幅度提升。CAE仿真輔助模具設計的應用能夠大幅度提高模具的設計準確程度，縮短設計與制造周期，降低成本，也越來越得到了廣大汽車覆蓋件模具設計、制造廠商的認可。本文利用PAM-STAMP 2G軟件的模具設計及結構優化的功能，建立了基于虛擬試模過程的模具結構優化方法，從而通過計算機軟件模擬優化代替了傳統的修模方法。

1 基于PAMS-TAMP的模具快速設計及CAE仿真

1.1 基于PAM-STAMP的凹模面快速設計

工件如圖1所示，板材為DP500，厚度1 mm，在設計中左右兩邊對稱，設計優化中采用1模2件。圖2 為處理后的工件，圖3為利用PAM進行快速凹模面設計的結果，采用了兩種不同的工藝補充面結構，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對上述兩種凹模面進行了成形CAE仿真，板料成形后的厚度云圖如圖4所示。

圖4 不同工藝補充成形后的板料厚度云圖

采用直線形的工藝補充對成形的壓邊力大小進行了模擬分析。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，拉延筋形狀參數設定菜單如圖6所示，參數見表1，不同參數拉延筋仿真結果如圖7所示。

表1 拉延筋參數

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仿真結果分析

由圖4可知，直線形的工藝補充更加適合該工件的成形；由圖5可知，650 KN的壓邊力過大，導致壓邊圈上的板料沒有向凹模內流動，600 KN的壓邊力下板料成形后質量較好，而當壓邊力為550 KN時，板料成形后有部分區域出現了起皺現象(如圖5(c)所示)，這說明600 KN的壓邊力是比較合適的選擇；由表1和圖7可知，拉延筋的工藝參數對板料的成形質量有著顯著的影響，拉延筋的參數設定選擇(c)方案比較合理。

3 結 論

本文利用專業的板材模擬軟件PAM-STAMP 2G的快速模面設計和虛擬成形過程功能，對發動機蓋板設計進行了結構優化，模擬實際工作狀態，通過采取不同的壓邊力，最后確定了合理的工藝參數。利用計算機軟件虛擬模擬取代了傳統的工藝，并且在本文中采用直線形的工藝補充面的方法，通過模擬仿真發現在壓邊力為600 KN時該工件的成形質量較好，符合實際應用需要。因此通過以上模擬分析不但可以一次性的獲取正確的模面設計，而且保證了表面質量，并且在實際機加工之前通過軟件模擬可以控制回彈角度、防止起皺、防止過度剪薄以及避免成形質量缺陷，使拉延模的設計過程得以簡化，提高了生產效率，節省了勞動成本，對企業生產起到了一定的指導意義，可做為工廠模具設計和生產的理論依據。

圖7 600 KN壓邊力不同拉延筋參數成形后板料厚度云圖

【參 考 文 獻】

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