基于HyperForm软件的汽车零部件回弹仿真初探.doc

1 概述统计表明,在汽车制造中,有 60%-70% 的零件是通过冲压工艺进行生产的。汽车冲压件成形质量的好坏不仅影响到整车装配和汽车外观, 而且对汽车的制造成本和新车型的开发周期等都会产生很大影响。冲压成形的覆盖件或多或少都要考虑到回弹的问题,回弹不仅是工业生产的实际问题, 也是学术界长期以来关注的热点。利用数值模拟技术对轿车冲压件成形后的回弹变形进行准确预测, 并在此基础上研究回弹控制方法以提高成形精度, 对于降低轿车冲压件制造成本、保障整车装配质量、缩短新产品开发周期有着重要意义。板料成形的几种主要变形方式中弯曲成形后的卸载回弹现象最为典型,回弹量也最大, 但其变形方式也相对简单, 为摸清回弹的主要变形规律, 下面将以板料的弯曲成形及卸载过程为主要研究对象,对回弹的力学本质和模拟计算结果进行讨论。回弹影响较大的覆盖件主要分为两种:以弯曲为主要变形的类 U或V 形弯曲件,如各种梁结构件, 以浅拉深为主要变形方式的小曲率件, 如前后翼子板、前***外板、发动机罩外板、行李箱盖外板、顶盖等, 以及与之相应的内覆盖件。还有一些空间形状复杂的零件, 如各种骨架件包括各种加强板、固定座和支架,以及车轮的轮辐、轮辋和挡圈、油底壳等。但由于冲压成形时各部分的相互制约作用较大, 增加了弯曲时的变形阻力, 使得板料内层受压变形成分减小, 板材截面切向应力趋向于平均, 回弹较小。在回弹研究的前期阶段, 本文就弯曲回弹的基本规律进行初步探讨。 2 有限元模型的回弹分析流程本文选用 Altair 公司的 软件平台对汽车覆盖件回弹进行有限元模拟, 其中核心设置在 HyperForm 环境下完成, 采用 LS-DYNA 求解器完成计算, 下面简单介绍一下分析流程。板料成形的各种工艺中,弯曲成形后的卸载回弹现象最为典型,回弹量也最大。对于以弯曲为主要变形的类 U或V 形弯曲件, 可抽象为典型的 U 形和 V 形件, 这样进行的有限元模拟单元量小, 所需计算量小, 但仍旧可以反映回弹的基本规律, CAD 模型在 Catia 环境下构建如图 1,2 所示。图1U 形件数模图2V 形件数模图中 R1, R2 分别为可变参数,即凹模圆角和凸模圆角, α为弯角。数模以 igs 格式导入到 HyperForm 中, 进入增量法求解界面, 本文进入 Dyna 界面如图3, 以数模为凹模, 另外生成或导入适当大小的坯料, 分别经过划分网格, 网格检查与调整,设定 Sections ,设定 Materials ,ponents , Tool build 偏置生成凸模和压边圈,之后进入 Auto Process 界面设定完参数及 Drawbeads 后,自动定位 Autoposition ,生成的模具图如图 4(V 形件的流程和模具图与此基本一致,不再详述)。图3 Form 界面图4U 形件模具图图5 回弹设置界面图6U 形件约束底部三节点以上设定完成后, 保存文件, 设置求解器即可进入计算。注意计算时需要勾选 create dynain , comps 选择坯料,勾选 DYNA 后 setup 即可生成所需 dynain 文件。计算完成后,可以 load results ,在 HyperView 环境下察看计算结果。增量法成形性分析完成之后,进入回弹界面如图 5 所示。