文／孫曉，陸滕君·安徽江淮汽車股份有限公司

卡車側(cè)圍模面成形仿真及模面設(shè)計(jì)優(yōu)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(cè)圍模面成形仿真及模面設(shè)計(jì)優(yōu)化研究（上）》見(jiàn)《鍛造與沖壓》2017年第12期

卡車側(cè)圍成形仿真過(guò)程及結(jié)果分析優(yōu)化

成形仿真基本過(guò)程及模型建立

根據(jù)CAE模型建立及分析方法，設(shè)置側(cè)圍的分析工具及各項(xiàng)參數(shù)，建立圖11所示模型。其中，坯料材質(zhì)為DC04，料厚為1.0mm，材料的屈服強(qiáng)度Re=200MPa，抗拉強(qiáng)度Rm=300MPa，楊氏模量E=210GPa，硬化指數(shù)n=0.22，壓邊力為200t，摩擦系數(shù)為0.15。

圖11 CAE分析模型及料片形狀

成形仿真結(jié)果分析及模面優(yōu)化

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行CAE分析，根據(jù)結(jié)果調(diào)整壓邊力及拉延筋參數(shù)。在此基礎(chǔ)上得到最佳分析結(jié)果，如圖12所示。此結(jié)果中零件絕大部分成形充分，除了標(biāo)記3處有起皺趨勢(shì)，實(shí)物中會(huì)出現(xiàn)起皺或表面不平的情況。1、3處可通過(guò)修改工藝消除缺陷，2處因零件造型及工序數(shù)限制，工藝無(wú)法變更。且后續(xù)有整形工序可以在一定程度上優(yōu)化，同時(shí)在模具制作中極力提升此處模面的光潔度來(lái)提高材料流動(dòng)率，減輕起皺缺陷。

圖12 CAE成形結(jié)果圖

對(duì)于1處缺陷，可通過(guò)工藝優(yōu)化予以消除，如圖13所示，右側(cè)是優(yōu)化以后的拉延模型面，可見(jiàn)，法蘭面處的模面造型并不是完全隨形設(shè)計(jì)的，而是將法蘭面順勢(shì)做出部分延伸，延伸面與壓料面自然銜接，這種工藝補(bǔ)充在材料流動(dòng)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(dòng)不暢造成的堆積，表現(xiàn)在實(shí)物中就是起皺，工藝變更后拉延工序成形性良好，無(wú)起皺開(kāi)裂等缺陷，如圖14所示。拉延件經(jīng)過(guò)修邊、翻邊工序，得到最終零件。

圖13 工藝優(yōu)化前后模面對(duì)比圖

圖14 CAE分析結(jié)果

對(duì)于風(fēng)窗處缺陷3，可通過(guò)優(yōu)化拉延模面消除缺陷，增加圖15標(biāo)記處的臺(tái)階，臺(tái)階由靠近型面一端逐步向外凸出，設(shè)置在廢料區(qū)域的臺(tái)階給材料流動(dòng)一個(gè)順勢(shì)的導(dǎo)向作用，使拉延模型面飽滿，料片材料流動(dòng)順暢，整個(gè)造型處材料減薄率達(dá)標(biāo)（3%～25%）且減薄均勻，消除了原模面中的起皺區(qū)域，CAE結(jié)果如圖15所示。同時(shí)，廢料區(qū)域的臺(tái)階可以起到“儲(chǔ)料”作用，將更多的材料消耗在廢料區(qū)，產(chǎn)品區(qū)的材料相對(duì)減少，且減薄率達(dá)標(biāo)。后續(xù)修邊是向內(nèi)整形的材料堆積過(guò)程，因拉延時(shí)留在產(chǎn)品區(qū)域無(wú)過(guò)多材料，所以整形后也就沒(méi)有起皺缺陷，如圖16所示。

對(duì)于2處型面不平的缺陷，因此處產(chǎn)品造型波動(dòng)過(guò)大，拉延曲率變化大及走料受多重應(yīng)力作用，拉延過(guò)程中容易產(chǎn)生積料，這也是大型覆蓋件生產(chǎn)的難點(diǎn)及共性問(wèn)題。在本產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)做過(guò)多輪整改，通過(guò)提升模具研合率，優(yōu)化拉延筋，提升模具光潔度等方式，將該缺陷問(wèn)題調(diào)整到最佳狀態(tài)，使型面不平度誤差控制在肉眼不可見(jiàn)狀態(tài)。

通過(guò)CAE分析優(yōu)化，結(jié)合模具實(shí)際生產(chǎn)中精工細(xì)作，最終得到質(zhì)量較好的零件，如圖17所示。

圖15 拉延模型面對(duì)比圖及CAE結(jié)果

圖16 風(fēng)窗處缺陷優(yōu)化對(duì)比

圖17 零件實(shí)物圖

結(jié)束語(yǔ)

零件的CAE仿真分析，比實(shí)際采用壓力機(jī)進(jìn)行沖壓試驗(yàn)具有難以比擬的優(yōu)越性。CAE仿真分析軟件已具有較高的準(zhǔn)確性、高效性和實(shí)用性，目前CAE仿真分析技術(shù)還在不斷完善，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元理論的進(jìn)一步發(fā)展，CAE技術(shù)將能夠更迅速、更真實(shí)地反映沖模成形過(guò)程中的各種問(wèn)題，從而更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。