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1、大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司“智能化智能化”成形仿真 工艺优化技术成形仿真 工艺优化技术基于广义成形理论基于广义成形理论胡平胡平大连理工大学汽车工程学院 大连金网格科技有限公司大连理工大学汽车工程学院 大连金网格科技有限公司大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司上游上游下游下游轻量化轻量化 材料结构战略性措施战略性措施节约能源降低大气污染节约能源降低大气污染成形缺陷解决 的难度加大！成形缺陷解决 的难度加大！90为冲压件为冲压件未来发展趋势概述概述成形工艺优化成形工艺优化 “智
2、能化智能化”大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司“智能化”“开药方”的医生“智能化”“开药方”的医生概述概述新材料新工艺经验不足车身设计制造轻量化智能化CAE“听诊器”新材料新工艺经验不足车身设计制造轻量化智能化CAE“听诊器”冲压缺陷消除冲压缺陷消除为传统产品设计工程师提供 “开药方”工具新材料导致新工艺快捷的工具更有用为传统产品设计工程师提供 “开药方”工具新材料导致新工艺快捷的工具更有用大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司零件几何零件几何 材料材料模具型面模具型面 成形工艺成形
3、工艺 毛坯形状毛坯形状 上下料方式上下料方式其他微小扰动其他微小扰动定义冲压变量定义冲压变量影响冲压成形性的因素大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司? 断裂缺陷 - 内部破裂、边缘撕裂 ? 表面缺陷 - 起皱 ? 形状缺陷 - 回弹和翘曲 ? 性能缺陷 - 表面低强度,“油壶”? 硬缺陷 - 不可接受的缺陷,包括冲压内部 破裂, 冲压边缘破裂,（ I类起皱） ? 软缺陷 - 降级使用可以接受, 包括 II、III 类起皱,形状变化,表面低强度,“油壶”冲压缺陷分类冲压缺陷分类大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有
4、限公司大连金网格科技有限公司覆盖件不同区域的成形性分析顺序覆盖件不同区域的成形性分析顺序123 (I)3 (II 2 - 边缘破裂边缘破裂; 3 - I, II, III 类起皱；类起皱； 4 -回弹和翘曲回弹和翘曲; 5 - 拉延不足拉延不足; 6 - 表面柔软（油壶）表面柔软（油壶）.硬缺陷软缺陷硬缺陷软缺陷大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司获取力学数据（通过获取力学数据（通过FEA 或网格应变测量）或网格应变测量）成形性分析流程成形性分析流程确定分析缺陷类型及变形域确定分析缺陷类型及变形域计算成形性指数计算成形性指数确定成形性状态
5、确定成形性状态建立冲压工艺窗口建立冲压工艺窗口失效准则失效准则通过未通过调节冲压变量调节冲压变量构建变形分析场（构建变形分析场（QCL网）网）Quasi-Contour Line (QCL) 大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司通常认为：当材料最大变形达到破裂极限时认为材料将发生 破裂，这是一种极端情况。可将材料当前变形应变与破裂临界应变之间进行差值，即材料剩余变形能力（RCMD）用作 破裂的成形性指数。如果RCMD=0，即当前变形已经达到破 裂极限，随着RCMD增大，成形性变好，成形愈容易。冲压缺陷之一：内部破裂与边缘撕裂冲压缺陷之一：
6、内部破裂与边缘撕裂大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司冲压件内部破裂分析冲压件内部破裂分析-拉深拉深盒型支座盒型支座分析区域分析区域大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司边缘撕裂成形性分析的成形性指数边缘撕裂成形性分析的成形性指数? 与破裂成 型性分析类 似，对于边 部破裂可能 性的评估仍 然采用成型 性指数，即 剪切边附近 材料变形储 备能力RCMDe。RCMDeDCe1大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司冲压件边缘破裂分析冲压
7、件边缘破裂分析-外缘、内孔翻边外缘、内孔翻边某发动机支架某发动机支架分析区域分析区域大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司为衡量皱曲的严重性，通常采用最大皱折高度最大皱折高度来评估，因此可 以将作为皱曲的成形性指数之一。此外，皱曲的生成与该域内 应变分布不均匀性密切相关，因此，还应将该域内的应变梯度 作为其成形性指数。冲压缺陷之二：皱曲冲压缺陷之二：皱曲大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司皱曲成形性分析成形性指数皱曲成形性分析成形性指数?皱曲区域内 应变显著不 均匀分布， 因此皱曲的
8、成形性指数 还应包括皱 曲的应变梯 度。当皱折最高点处的等效应变时，只计算当皱折最高点处的等效应变时，只计算10%e2 2()gradl=当等效应变时当等效应变时10%e1 1( )gradl=2 2()gradl=1确定 方向与确定 方向与QCL夹角的梯度夹角的梯度( )gradl=(2)(1) 111 (2)(1) 222 =大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司形状变化包括回弹和畸变，即尺寸与形状变化两大方面。显 然，可用冲压件卸载后发生的尺寸变化来表示其形状变化大 小。同样，并且形状变化与形状变化包括回弹和畸变，即尺寸与形状变化两大
9、方面。显 然，可用冲压件卸载后发生的尺寸变化来表示其形状变化大 小。同样，并且形状变化与应变分布不均匀性应变分布不均匀性相关。相关。回 弹-单向回复翘 曲-双向回复回 弹-单向回复翘 曲-双向回复冲压缺陷冲压缺陷-形状变化形状变化大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司形状变化成形性分析形状变化成形性分析-成形性指数计算成形性指数计算? 可用冲压件卸载后 冲压件与设计零件相应部位尺寸偏离可用冲压件卸载后 冲压件与设计零件相应部位尺寸偏离,即即 回弹回弹法向位移法向位移作为成 形性指数。作为成 形性指数。? 形状变化与应变分 布不均匀性相关。因
10、 此，也应将形状变化与应变分 布不均匀性相关。因 此，也应将应变梯度应变梯度 作为成形性指数。作为成形性指数。1 12 2()()()qclqclqclgradlgradlgradl= =hs原始的模具型面原始的模具型面回弹后制件型面回弹后制件型面大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司()222 1212121(1)(1)1 2eRRRRRR+=+ +产生原因为产生原因为变形不足变形不足,为避 免这一现象为避 免这一现象,要求变形域内 变形量必须达到某一临界值要求变形域内 变形量必须达到某一临界值, 因此取变形域内单元最小的等效应变为成形性
11、指数因此取变形域内单元最小的等效应变为成形性指数.e表面低强度表面低强度e2%2.25%0%5%安全因子安全因子通常要求通常要求2.25 e min冲压缺陷冲压缺陷-表面低强度表面低强度大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司表面变形不足测量实验表面变形不足测量实验变形不足压凹实验装置变形不足压凹实验装置通常发生于小变形的大型平坦外覆盖件大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司控制表面的强度缺陷控制表面的强度缺陷?流动方向通常取垂直特征线方向。流动方向通常取垂直特征线方向。? 决定典型截面通
12、常取垂直特征线，经过最小决定典型截面通常取垂直特征线，经过最小e e点 的一条QCL基准线并计算该QCL线于变形域内长度点 的一条QCL基准线并计算该QCL线于变形域内长度l l。? 计算流动调节量计算流动调节量u.min=（2.25-u.min=（2.25-e e）l u.max=（5-）l u.max=（5-e e）l）l计算金属流动调节量调节冲压变量调节冲压变量减小流入量，增大模腔内金属变形量加严拉延筋，增大压边力 减小压边圈或凹模肩半径R减小流入量，增大模腔内金属变形量加严拉延筋，增大压边力 减小压边圈或凹模肩半径Rd d 修正冲头圆角半径Rp，增大冲头顶部拉伸量修正冲头圆角半径Rp，
13、增大冲头顶部拉伸量调节冲压变量大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司表面鼓动或油壶现象的产 生原因有两个，一是变形 不足，另一个是变形域内 应变分布不均匀。因此， 将变形量与应变梯度作为 它的成形性指数。如果如果2.25,并且应 变分布均匀并且应 变分布均匀,即应变梯度曲 线变化平缓即应变梯度曲 线变化平缓,则成形状态校 核通过则成形状态校 核通过 ;如果不通过如果不通过,需要 计算金属调流动调节量来 定量控制变形需要 计算金属调流动调节量来 定量控制变形.e m in()222 1212121(1)(1)12eRRRRRR+=+1 12
14、2()()qclqclgradlgradl=冲压缺陷冲压缺陷-表面软化表面软化(oil canning)大连理工大学汽车工程学院大连理工大学汽车工程学院大连金网格科技有限公司大连金网格科技有限公司结束语结束语“智能化智能化” 成形仿真 优化技术 将实现软 件商品化成形仿真 优化技术 将实现软 件商品化随着汽车车身轻量化对新材料的需求日益迫切，随着汽车车身轻量化对新材料的需求日益迫切， “智能化智能化”成形 仿真工艺优化技术对新、老工艺 设计师都会带来更大的帮助。成形 仿真工艺优化技术对新、老工艺 设计师都会带来更大的帮助。可以为成形工艺经验不足的设计师在早期的产品设计乃至后期的 工艺设计过程中，提供具有引导性的工程化成形缺陷解决方案。可以为成形工艺经验不足的设计师在早期的产品设计乃至后期的 工艺设计过程中，提供具有引导性的工程化成形缺陷解决方案。
