基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板制件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案

2017-01-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

曹振雨,劉萬林,郭建峰,許德慶

山東小鴨精工機(jī)械有限公司(山東濟(jì)南25000)

摘要:根據(jù)Autoform軟件對(duì)汽車高強(qiáng)板零件沖壓工藝的CAE回彈仿真分析結(jié)果,運(yùn)用ThinkDesign軟件中GSM(Global Shape Modelling)功能,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)模的回彈補(bǔ)償,并且將回彈補(bǔ)償后的工藝數(shù)模再次運(yùn)用Autoform軟件進(jìn)行沖壓工藝的CAE回彈仿真分析,驗(yàn)證回彈補(bǔ)償是否足夠、正確。并且以實(shí)際案例表述了這種參數(shù)化回彈補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。
關(guān)鍵詞:Autoform;ThinkDesign;GSM功能;參數(shù)化;回彈補(bǔ)償;高強(qiáng)度板;汽車后地板縱梁;

The Parameterized Springback Compensation Solution of automotive high-strength board Based on the ThinkDesign and Autoform

Abstact: Based on CAE springback simulation analysis result of automotive high-strength board’s stamping process using Autoform software,use GSM(Global Shape Modelling) function in ThinkDesign software, realize springback compensation of process analog automatically,and use the Autoform again to do CAE springback simulation analysis with the process analog after springback compensation, to validate if the springback compensation is enough and correct.And describe the solution of the parameterized springback compensation with practical cases.

Keywords:Autoform;ThinkDesign;GSMfunction;Parameterized;Springback compensation;High-strength board;Longitudinal beam in the back automobile floor;

1.引言
目前隨著汽車輕量化和高安全性要求的不斷提高,高強(qiáng)度板零件在汽車車身零件中的比重越來越大。高強(qiáng)度板零件在沖壓成形中,面臨的最大困難是回彈的控制與補(bǔ)償,一般的沖壓工藝方案生產(chǎn)出的高強(qiáng)度板零件往往都存在著很大的回彈,而且回彈量嚴(yán)重的超出產(chǎn)品所要求的公差范圍,嚴(yán)重影響了零件的焊裝。而基于板料成形CAE軟件對(duì)高強(qiáng)度板零件進(jìn)行沖壓工藝分析和回彈分析,得出回彈的仿真結(jié)果后,設(shè)計(jì)者根據(jù)回彈的仿真結(jié)果再運(yùn)用CAD軟件進(jìn)行手動(dòng)回彈補(bǔ)償設(shè)計(jì),整個(gè)修改過程需要反復(fù)修改、驗(yàn)證,非常費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,準(zhǔn)確性較低,而且可能影響甚至改變產(chǎn)品曲面本身的質(zhì)量。
2. 汽車高強(qiáng)板零件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案
2.1 ThinkDesign軟件中GSM功能簡(jiǎn)介
ThinkDesign軟件中GSM功能指的是全局形狀建模技術(shù),即Global Shape Modelling,通常簡(jiǎn)稱GSM。利用GSM功能,能夠快速準(zhǔn)確的進(jìn)行曲面的設(shè)計(jì)和修改,根據(jù)回彈結(jié)果,可以對(duì)局部或者全部的曲面進(jìn)行高速的修改,更關(guān)鍵的是修改后重新生成的曲面能夠保持和原先型面相同的曲面拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和曲面質(zhì)量。
2.2參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案
運(yùn)用Autoform軟件對(duì)高強(qiáng)板零件進(jìn)行參數(shù)化的沖壓工藝全工序設(shè)計(jì)、分析以及回彈分析,確定出產(chǎn)品最優(yōu)的沖壓工藝方案,獲取CAE回彈仿真分析結(jié)果,然后依據(jù)Autoform軟件的CAE回彈仿真分析結(jié)果,運(yùn)用ThinkDesign軟件中GSM功能,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)模的回彈補(bǔ)償,生成回彈補(bǔ)償后的新曲面,然后將回彈補(bǔ)償后生產(chǎn)的新的曲面再次運(yùn)用Autoform軟件進(jìn)行沖壓工藝分析以及回彈仿真分析,驗(yàn)證回彈補(bǔ)償是否足夠、正確。如果回彈量依然超差,將再次輸出新的CAE回彈仿真分析結(jié)果,再運(yùn)用GSM功能生成新的回彈補(bǔ)償后的曲面,然后再運(yùn)用Autoform軟件進(jìn)行CAE回彈分析驗(yàn)證,直至獲得公差范圍內(nèi)允許的回彈量。最后,將滿足產(chǎn)品回彈公差范圍的回彈補(bǔ)償面輸出,在CAD軟件中進(jìn)行沖壓工藝的精細(xì)化設(shè)計(jì),滿足加工、編程、生產(chǎn)的需要。參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案流程圖,如圖1所示。

基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板制件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案autoform培訓(xùn)的效果圖片1

3.汽車后地板縱梁回彈補(bǔ)償案例
本文以汽車后地板縱梁參數(shù)化的回彈補(bǔ)償過程為例,闡述參數(shù)化回彈補(bǔ)償解決方案的流程。
3.1零件相關(guān)參數(shù)
本文案例后地板縱梁,材質(zhì)B250P1,料厚為1.8mm,零件外形尺寸約為1786mmX144mmX277mm。所用材質(zhì)B250P1為加磷高強(qiáng)度冷連軋鋼板,屈服強(qiáng)度在250Mpa-360 Mpa之間,抗拉強(qiáng)度不小于440 Mpa。
3.2基于Autoform設(shè)計(jì)、分析沖壓工藝及結(jié)果
本文案例后地板縱梁沖壓工藝共三序,分別是OP10 DR(拉延)、OP20 TR+PI(修邊沖孔)、OP30 TR+BUR+C-TR(修邊翻孔側(cè)修邊)。運(yùn)用Autoform設(shè)計(jì)的未做回彈補(bǔ)償?shù)娜珔?shù)沖壓工藝CAE分析結(jié)果如圖2所示,以及回彈仿真分析結(jié)果如圖3所示。

基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板制件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案autoform汽車仿真圖片2

如圖2所示,本文案例后地板縱梁沖壓工藝CAE分析結(jié)果非常理想,但如圖3所示,回彈量在-0.93mm--+2.24mm。此產(chǎn)品型面公差要求為:焊接配合面型面公差為±0.5mm,一般面公差為±0.8mm。因此,除了產(chǎn)品頂部型面回彈量在回彈公差范圍以內(nèi),產(chǎn)品大部分區(qū)域回彈量均超過了產(chǎn)品公差范圍要求。
3.3基于ThinkDesign設(shè)計(jì)生成新的回彈補(bǔ)償面
將Autoform軟件中本產(chǎn)品的CAE回彈仿真分析結(jié)果輸出,運(yùn)用ThinkDesign軟件輸入,并使用ThinkDesign-GSM功能生成回彈補(bǔ)償面。根據(jù)CAE回彈結(jié)果,產(chǎn)品頂部型面的回彈量在回彈公差范圍之內(nèi),因此產(chǎn)品頂部型面可以不做回彈補(bǔ)償,只需要將回彈量超差的區(qū)域進(jìn)行回彈補(bǔ)償,即利用GSM功能進(jìn)行局部的回彈補(bǔ)償,生成新的回彈補(bǔ)償面。如圖4所示。

基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板制件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案autoform汽車仿真圖片3

將運(yùn)用ThinkDesign-GSM生成的回彈補(bǔ)償面與原產(chǎn)品型面相對(duì)比,查看兩者的差別。如圖5所示,底部曲面為回彈補(bǔ)償后重新生成的曲面,上部型面為原產(chǎn)品型面。因ThinkDesign軟件本身的功能優(yōu)勢(shì)所在,重新生成的曲面能夠保持和原先型面相同的曲面拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和曲面質(zhì)量,因此回彈補(bǔ)償生成的新的曲面將保持和原型面一致的曲面拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和曲面質(zhì)量。

基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板制件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案autoform汽車仿真圖片4

3.4再次基于Autoform設(shè)計(jì)、分析沖壓工藝及結(jié)果
將運(yùn)用ThinkDesign-GSM生成的回彈補(bǔ)償面輸出,并在Autoform導(dǎo)入替換相對(duì)應(yīng)的曲面,因?yàn)樵贏utoform中使用了全參數(shù)化的工藝設(shè)計(jì)和分析,因此將相對(duì)應(yīng)的曲面替換后,軟件將直接更新再次重新生成新的工藝并進(jìn)行CAE分析。第一次使用回彈補(bǔ)償面后設(shè)計(jì)的沖壓工藝CAE結(jié)果如圖6所示,以及回彈仿真分析結(jié)果如圖7所示。

基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板制件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案autoform鈑金分析圖片5

如圖6所示,進(jìn)行回彈補(bǔ)償之后的本文案例后地板縱梁沖壓工藝CAE分析結(jié)果也非常理想。而且如圖7所示,回彈量在-0.19mm--+0.16mm,并且產(chǎn)品焊接配合面絕大部分的型面回彈量?jī)H僅在-0.07mm---0.02mm之間,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于產(chǎn)品型面公差要求的范圍。因此,不需要再次進(jìn)行回彈補(bǔ)償處理,可以判定第一次運(yùn)用ThinkDesign-GSM進(jìn)行的回彈補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)可行,最后將ThinkDesign-GSM生成的回彈補(bǔ)償面輸出,在CAD軟件中進(jìn)行精細(xì)化的沖壓全工序設(shè)計(jì)。
實(shí)際生產(chǎn)出的本文案例后地板縱梁符合檢具檢查要求,并且完全滿足焊裝要求。實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品如圖8所示。

基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板制件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案autoform鈑金分析圖片6

4.小結(jié)
綜上所述,基于ThinkDesign及Autoform的汽車高強(qiáng)板零件參數(shù)化的回彈補(bǔ)償解決方案,實(shí)現(xiàn)了回彈補(bǔ)償?shù)膮?shù)化的設(shè)計(jì)和調(diào)整,即保證了產(chǎn)品本身曲面的質(zhì)量,更提高了回彈補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性、可靠性,大幅度的節(jié)省了工程師的設(shè)計(jì)、修改時(shí)間,大大提高了工作效率,是一種快速、準(zhǔn)確、有效的高強(qiáng)板零件的回彈補(bǔ)償方案。

參考文獻(xiàn):
[1] 林通. Autoform4.0鈑金沖壓成形分析從入門到精通[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009
[2]鐘廷志.新編常用金屬材料手冊(cè)[M].北京:人民郵電出版社,2008

作者簡(jiǎn)介:曹振雨,男,1984年生,山東濟(jì)寧人,助理工程師,2005年參加工作,研究方向:汽車覆蓋件、結(jié)構(gòu)件模具CAD、CAE。

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