卡車側圍模面成形仿真及模面設計優化研究（下）

文／孫曉，陸滕君·安徽江淮汽車股份有限公司

卡車側圍模面成形仿真及模面設計優化研究（下）

文／孫曉，陸滕君·安徽江淮汽車股份有限公司

《卡車側圍模面成形仿真及模面設計優化研究（上）》見《鍛造與沖壓》2017年第12期

卡車側圍成形仿真過程及結果分析優化

成形仿真基本過程及模型建立

根據CAE模型建立及分析方法，設置側圍的分析工具及各項參數，建立圖11所示模型。其中，坯料材質為DC04，料厚為1.0mm，材料的屈服強度Re=200MPa，抗拉強度Rm=300MPa，楊氏模量E=210GPa，硬化指數n=0.22，壓邊力為200t，摩擦系數為0.15。

圖11 CAE分析模型及料片形狀

成形仿真結果分析及模面優化

對產品進行CAE分析，根據結果調整壓邊力及拉延筋參數。在此基礎上得到最佳分析結果，如圖12所示。此結果中零件絕大部分成形充分，除了標記3處有起皺趨勢，實物中會出現起皺或表面不平的情況。1、3處可通過修改工藝消除缺陷，2處因零件造型及工序數限制，工藝無法變更。且后續有整形工序可以在一定程度上優化，同時在模具制作中極力提升此處模面的光潔度來提高材料流動率，減輕起皺缺陷。

圖12 CAE成形結果圖

對于1處缺陷，可通過工藝優化予以消除，如圖13所示，右側是優化以后的拉延模型面，可見，法蘭面處的模面造型并不是完全隨形設計的，而是將法蘭面順勢做出部分延伸，延伸面與壓料面自然銜接，這種工藝補充在材料流動方向上有種階梯式的漸變，避免了型面變化劇烈處因材料流動不暢造成的堆積，表現在實物中就是起皺，工藝變更后拉延工序成形性良好，無起皺開裂等缺陷，如圖14所示。拉延件經過修邊、翻邊工序，得到最終零件。

圖13 工藝優化前后模面對比圖

圖14 CAE分析結果

對于風窗處缺陷3，可通過優化拉延模面消除缺陷，增加圖15標記處的臺階，臺階由靠近型面一端逐步向外凸出，設置在廢料區域的臺階給材料流動一個順勢的導向作用，使拉延模型面飽滿，料片材料流動順暢，整個造型處材料減薄率達標（3%～25%）且減薄均勻，消除了原模面中的起皺區域，CAE結果如圖15所示。同時，廢料區域的臺階可以起到“儲料”作用，將更多的材料消耗在廢料區，產品區的材料相對減少，且減薄率達標。后續修邊是向內整形的材料堆積過程，因拉延時留在產品區域無過多材料，所以整形后也就沒有起皺缺陷，如圖16所示。

對于2處型面不平的缺陷，因此處產品造型波動過大，拉延曲率變化大及走料受多重應力作用，拉延過程中容易產生積料，這也是大型覆蓋件生產的難點及共性問題。在本產品實際生產中已經做過多輪整改，通過提升模具研合率，優化拉延筋，提升模具光潔度等方式，將該缺陷問題調整到最佳狀態，使型面不平度誤差控制在肉眼不可見狀態。

通過CAE分析優化，結合模具實際生產中精工細作，最終得到質量較好的零件，如圖17所示。

圖15 拉延模型面對比圖及CAE結果

圖16 風窗處缺陷優化對比

圖17 零件實物圖

結束語

零件的CAE仿真分析，比實際采用壓力機進行沖壓試驗具有難以比擬的優越性。CAE仿真分析軟件已具有較高的準確性、高效性和實用性，目前CAE仿真分析技術還在不斷完善，隨著計算機技術和有限元理論的進一步發展，CAE技術將能夠更迅速、更真實地反映沖模成形過程中的各種問題，從而更好地指導生產實踐。