下面重點介紹沖壓成形......



下面重點介紹沖壓成形的CAE技術及其與CAD/CAM技術一體化問題。
1.沖壓成形CAE前處理系統沖壓成形過程計算機仿真人工干預最多的應數其前處理過程。目前大多數沖壓成形的仿真都采用通用的有限元分析前處理軟件。這些前處理軟件雖然功能很但由于沒有考慮薄板沖壓成形的特點，使用起來不方便，對不熟悉有限元方法的模具設計師更是如此。最近美國ETA推出了eta/DYNAFORM，在一定程度上考慮了薄板沖壓成形的特點。但eta/DYNAFORM是以LS-DYNABD為直接服務對象的，薄板沖壓成形的特點利用得并不充分。湖南大學汽車技術實驗室最近設計的沖壓成形仿真前處理軟件系統最大限度地考慮了汽車覆蓋件沖壓成形的特點，而且是專門為該實驗室自己開發的沖壓成形專用軟件配套的，軟件界面充分考慮模具設計師的通用術語和概念，還具備一定的模具與工藝設計數據庫。盡管這一系統有待進一步完善，但已顯示出極強的實用性和竿先進性汽車覆蓋件沖壓成形CAE前處理系統一般來說至少具備如下功能。
1)精確地描述模具的幾何形狀根據不同仿真軟件的要求，模具表面可用解析法表示，也可用有限單元的集合來表示。當用后者時，有限單元網格所代表的幾何形狀必須與所設計的模具表面形狀足夠接近，這個近似精度應當是任意可調的。2)對作一形狀板料形成任意的網格網格單元一般為三節點三角形單元或四節點四邊形單元。應具有產生任意疏密網格的功能，且疏網格區與密網格區應能自動過渡。網格質量應能自動檢測與控制。3)模具與板料接觸摩擦界面的自動定義和任意的特性參數選擇。4)沖頭任意運動特性的自動定義。5)壓邊圈上壓延筋和壓邊力的自動定義。6)板料特性參數的自動定義。7)對模型進行任意修改的功能。8)對模型所包含的全部信息進行圖形顯示的功能。9)友好的用戶界面與幫助功能。
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2.沖壓成形CAE軟件系統沖壓成形仿真軟件涉及如下幾方面的關鍵技術。(1)模具的幾何與力學模型模具的剛度比板料的大得多，所以一般情況下可作剛體來處理。但涉及模具的摩擦磨損時，模具也應作為彈塑性體來考慮。模具的幾何形狀可用有限元網格來描述，也可用解析面/CAD曲面來描述。后者的幾何精度高但要求特別的接觸界面處理算法。沖頭的運動通常以給定的位移歷程或速度歷和來描述。壓邊圈通常只允許在沖壓方向運動，而定模的自由度則完全被約束。
(2)板料變形模式與殼體單元目前，幾乎所有的覆蓋件沖壓成形仿真軟件都假設板料各處的變形模式符合某種殼體理論，也就是忽略板料厚向應力在成形過程中的影響。然而這個假設常常是不成立的。壓筋部分或相對彎曲半徑較小的區域的應力更接近三維狀態。這種局部三維應力狀態對成形過程仿真結果的影響影響已開始引起研究人員的重視。殼體單元以低階的雙線性單元(包括三角形和四邊形單元)最為常用。這不僅是因為低階單元便于計算和接觸界面的處理，也因為它們最適合于仿真算法。
(3)板料本構模型汽車覆蓋件沖壓成形所用板材由于軋制過程中的加工硬化等現象而具有明顯的正交各向異性。因此在構造板材的準則和流動準則時，考慮這種各向異性重要。同時應當注意的是，沖壓成形過程本身會使板料的各向異性發生改變。目前用得最多的應數Barlat模型和Hill模型以及它們的變體。對于薄板沖壓成形過程的仿真來說，本構模型中的計算問題也很關鍵。塑性變形區的應力狀態不僅要滿足屈服準則。還要滿足板殼理論中厚向應力為零的假設，這就為板料塑性變形的計算增加了難度。研究表明平面應力狀態下的回映算法具有精度高與計算工作量小的綜合優點。