[發明專利]一種汽車覆蓋件拉延模具結構強度計算方法

有效

• 申請號: 201510916285.8
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105426629B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 龔志輝;古惠南;鐘劍;石建兵;劉磊;韓磊
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京眾元弘策知識產權代理事務所(普通合伙) 11462
• 代理人: 安娜

本發明公開了一種汽車覆蓋件拉延模具結構強度計算方法。該方法將沖壓行程分解為剛體模具成形和可變形模具成形兩個階段，通過剛體模具成形仿真計算，將坯料沖壓到接近零件形狀，然后在此基礎上應用可變形模具仿真計算，沖壓獲得零件的最終形狀，同時獲得凸模、凹模和壓邊圈的強度計算結果。該方法避免了復雜的載荷映射計算，同時相比較直接采用可變形模具進行成形計算又可以大大節約計算時間。

技術領域

本發明涉及一種汽車覆蓋件拉延模具結構強度計算方法。

背景技術

拉延是汽車覆蓋件沖壓成形最為重要的工序之一，拉延模具的強度直接關系到模具的使用壽命和汽車覆蓋件沖壓質量的好壞。汽車覆蓋件在拉延時模具的受力逐漸增大，直到行程結束時達到最大。拉延模具所受的力來源于板料表面相對于模具型面的接觸力，由于拉延零件形狀變化很大，因此拉延過程零件各處變形不均勻，使得該接觸力的大小及在模具型面上分布也不均勻。同時由于拉延仿真過程中凸模、凹模和壓邊圈均設置成剛體，因此無法通過沖壓成形仿真獲得模具的結構強度計算結果。

拉延模具結構強度計算可以采用載荷映射法進行計算，該方法首先通過沖壓成形仿真對拉延進行模擬計算，獲得坯料各節點的接觸力，然后將各節點的接觸力映射到劃分實體單元的凸模、凹模和壓邊圈型面的節點之上，再進行結構強度仿真計算。該方法計算復雜，需要自行編制程序進行載荷映射，一般的模具設計工程師無法實現。除此之外，拉延模具結構強度計算還可以采用劃分實體單元的凸模、凹模和壓邊圈直接對板料進行沖壓成形仿真計算，在獲得板料沖壓結果的同時也可以獲得凸模、凹模和壓邊圈的結構強度計算結果，但由于參與計算的網格數量多，且沖壓成形本身計算的時間長，因此該方法效率非常低。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種新的汽車覆蓋件拉延模具結構強度計算方法，該方法將沖壓行程分解為剛體模具成形和可變形模具成形兩個階段，通過剛體模具成形仿真計算，將坯料沖壓到接近零件形狀，然后在此基礎上應用可變形模具仿真計算，沖壓獲得零件的最終形狀，同時獲得凸模、凹模和壓邊圈的強度計算結果。該方法實施簡單，避免了復雜的載荷映射計算，同時利用了剛體模具成形計算效率高的特點，相比較直接采用可變形模具成形計算又可以大大節約計算時間。

一種汽車覆蓋件拉延模具結構強度計算方法，包含以下步驟：

步驟1：針對汽車覆蓋件進行工藝分析，確定拉延工藝及模型；

步驟2：構建拉延仿真模型，將凹模、凸模和壓邊圈設置為不可變形的剛體，將坯料設置為可變形材料，然后進行拉延仿真計算；

步驟3：根據拉延仿真計算的結果進行工藝參數調整，確定可滿足拉延工藝要求的沖壓工藝參數，獲得準確的總沖壓行程S毫米；

步驟4：以調整好的工藝參數再次進行拉延仿真計算，將沖壓行程設置為總沖壓行程S-A毫米，A為剩余的沖壓行程，得到初步成形的零件坯料，剩余的沖壓行程A為1～3mm；

步驟5：將凸模、凹模和壓邊圈根據各自的材料類型分別設置成可變形體，以步驟4沖壓出來的初步成形的零件坯料繼續拉延成形，直到凸模和凹模閉合到位，完成最后剩余的行程A；步驟6：將凸模、凹模和壓邊圈的仿真結果輸出到仿真計算后處理軟件獲得凸模、凹模和壓邊圈相應的應力云圖。

進一步的，在步驟1中，根據汽車覆蓋件的零件的具體形狀確定拉延工藝是單動模式還是雙動模式，同時確定拉延工藝模型的沖壓方向、壓料面。

進一步的，在步驟2中，取凸模、凹模和壓邊圈的曲面模型，并以殼單元進行網格劃分，然后將對應的材料設置為不可變形的剛體。將坯料設置為可變形材料，設置好材料的厚度、屈服模型和硬化模型，設置分析所要用的彈性模量E，硬化模量K，硬化指數n，厚向異性系數r。

進一步的，在步驟3中，通過拉延仿真獲得沖壓成形極限圖、坯料收縮線，并根據沖壓成形極限圖和坯料收縮線調整坯料尺寸和壓邊力。