沖壓成形仿真的案例
車身覆蓋件沖壓成形仿真
車身覆蓋件沖壓成形仿真
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車身覆蓋件沖壓成形仿真
林中欽老師的《車身覆蓋件沖壓成形仿真》pdf
1緒論
2沖壓成型有限元仿真理論
3沖壓成形三維仿真分析系統
4車身覆蓋件沖壓成形試驗研究
5拉深筋優化設計方法研究
6基于壓扁了控制的板料成形分析
7基于反向模擬的毛坯外形設計
8沖壓仿真中的回彈分析
9沖壓成形仿真的工程應用
呵呵，希望對大家的學習有幫助~
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展開 《車身覆蓋件沖壓成形仿真》
【目錄】
序
前言
主要符號表
第1章 緒論
1.1 板料成形仿真技術的發展
1.2 板料成形有限元仿真軟件的分類
1.3 板料成形有限元仿真技術在車身覆蓋件沖壓成形中的應用
1.4 板料成形有限元仿真面臨的主要問題
參考文獻
第2章 沖壓成形有限元仿真理論
2.1 概述
2.2 基于變分原理和虛位移原理的非線性有限單元列式
2.3 幾何非線性分析中應變和應力描述
2.4 非線性彈塑性材料的本構關系
2.5 板殼成形單元模型
2.6 有限元控制方程的求解
2.7 沖壓成形有限元分析中接觸問題的處理
參考文獻
第3章 沖壓成形三維仿真分析系統
3.1 沖壓成形CAE系統概況
3.2 三維仿真分析系統的體系結構
3.3 仿真分析模型的建立
3.4 仿真分析中的關鍵問題
3.5 仿真結果的處理
參考文獻
第4章 車身覆蓋件沖壓成形試驗研究
4.1 車射覆蓋件板料成形性能試驗研究
4.2 汽車板成形性能指數
4.3 覆蓋件成形中的試驗分析方法
4.4 汽車板成形性能試驗方法與評定
4.5 沖壓成形中的摩控的試驗評定
4.6 實驗分析方法在覆蓋件沖壓成形質量控制中心的應用實例
參考文獻
第5章 拉深筋優化設計方法研究
5.1 拉深筋概述
5.2 拉深筋的力學模型
5.3 拉深筋優化設計
5.4 拉深筋優化設計實例
參考文獻
第6章 基于壓邊力控制的板料成形分析
6.1 變壓邊力壓力機和壓邊圈結構
6.2 壓邊力對成形性能的影響
……
第7章 基于反向模擬的毛坯外形設計
第8章 沖壓仿真中的回彈分析
第9章 沖壓成形仿真的工程應用
展開 沖壓成形仿真中自由振動問題研究
沖壓成形仿真存在自由振動的案例
圖3為有限元仿真模型，該沖壓件包含兩個成形工序：翻邊成形和彎曲成形。
圖2 有阻尼的質量彈簧系統示意圖
圖3 有限元仿真模型
對應板材的材料牌號及力學性能參數如表1所示，仿真過程中使用的工藝參數如圖4所示。
圖5為兩個成形工序的仿真結果：板厚減薄率變化云圖。從該圖來看，此制件的成形性不存在異常情形，然而對彎曲成形工序，其仿真結果利用后處理動畫方式查看表現為該制件的法蘭沿Z軸上下往返地運動。從制件上某固定斷面成形過程的視角來看（表2），在制件成形過程中，該斷面尤其是上半部分位置表現為左右來回擺動，即在整個過程的斷面視圖中體現在制件斷面右側與上模之間的模具間隙值忽大忽小。
表1 材料牌號及力學性能參數
選取彎曲成形工序上法蘭邊上的某節點，通過查看并生成其位移與時間變化的過程曲線（圖6），可以明顯看到該節點在Y方向的位移呈現明顯波浪式分布。由此可知，該彎曲成形工序的法蘭面在仿真過程中存在明顯的自由振動。
圖4 仿真流程及工藝參數
圖5 仿真結果：板厚減薄率變化云圖
表2 彎曲成形工序仿真結果：某斷面成形過程
對于類似這種彎曲成形或翻邊成形工藝，在成形過程中的制品面與模具成形數模面沒有像拉延工藝那樣實時地接觸。使用默認設定的仿真參數進行求解計算會極大可能出現上述問題。
圖6 彎曲成形工序法蘭上某節點Y方向位移變化線圖
解決沖壓成形仿真自由振動的辦法
基于高精度鈑金成形仿真解決方案JSTAMP/NV軟件（LSDYNA求解器）對上述沖壓成形案例進行仿真后，發現在第二序彎曲成形過程中存在明顯的自由振動現象，可參照以下步驟更改前處理的參數設定來消除自由振動。
⑴更改后的設定為速度模具運動曲線設定（圖7），使其緩慢地到達下死點位置。
展開 
申請兌換《車身覆蓋件沖壓成形仿真》一書
申請兌換《車身覆蓋件沖壓成形仿真》
一書
作者：林忠欽 等著
出版社：機械工業出版社
出版日期：2005-1-1
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兌換《車身覆蓋件沖壓成形仿真》
《車身覆蓋件沖壓成形仿真》
作者：林忠欽 等著
出版社：機械工業出版社
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汽車B柱內板熱沖壓成形工藝優化的模擬分析
摘 要：針對某品牌汽車B柱內板的成形工藝問題，研究了零件22MnB5高強度鋼的熱沖壓成形參數對成形質量的影響，以最大減薄率、最大增厚率和最大回彈量為評價目標，通過正交實驗和極差分析，獲得零件熱沖壓成形的最優工藝參數，并完成最優工藝參數的成形仿真和回彈分析，仿真結果表明零件的厚度分布均勻，零件最大減薄率為10.1%,最大增厚率為7.1%,零件的回彈量小，最大回彈量為0.714 mm,該零件成形質量符合設計要求，表明了該零件熱沖壓成形優化方案的可行性。
關鍵詞：B柱內板;熱沖壓;工藝參數;
目前，中國汽車工業飛速發展，汽車保有量逐年上升，同時也面臨能源、環保等問題，如何開發節能環保的“綠色汽車”受到各汽車廠商的重視[1]。實現“綠色汽車”的主要方法為應用新能源、優化引擎性能和汽車輕量化等，其中汽車輕量化是較為有效的方法。據相關研究表明，汽車質量減少100 kg, 百公里可節省0.5 L燃油[2,3]。汽車輕量化的方法主要為材料優化和結構優化兩種，材料優化是使用高性能或輕質材料替代普通材料，例如使用高強鋼或鋁合金材料替代普通鋼鐵材料達到車身減重的目的；結構優化是通用對零件的內部結構進行改進和優化達到減少材料用量[4,5,6]。汽車B柱內板屬于鈑金件，很難通過結構優化實現輕量化，采用材料優化是比較合理的方法。高強鋼具有安全性高、成本低廉等優點，是汽車輕量化用材應用最廣泛的材料，但在冷沖壓成形中易出現開裂和回彈問題，為了解決這些問題，可采用熱沖壓成形技術[7,8]。在熱沖壓成形中板料初始溫度、模具初始溫度、壓邊力和沖壓速度等工藝參數對零件成形質量有較大影響[9,10],因此，對熱沖壓成形工藝參數優化具有十分重要的意義。
展開 大型覆蓋件沖壓技術
1．技術內容及技術關鍵 由于汽車覆蓋伯的CAD/CAM技術相對成熟，并且不是影響沖壓成形工藝的最關鍵因素，故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。
展開 薄殼軌道沖壓成型仿真分析
1問題引入
沖壓成形的有限元分析作為沖壓模具的高效專業輔助設計手段，能夠成為模具高效設計與生產提供非常強大的幫助，這也是仿真技術越來越受到行業內重視的主要原因。本案例以一薄殼軌道沖壓成形仿真分析，以ABAQUS仿真平臺進行操作，以為此類工程問題提供設計思路。
2模型分析
本案例的模型是通過三維建模軟件UG10.0完成，建立完成后導入ABAQUS進行網格劃分、材料賦予、邊界條件約束等相關工作。在ABAQUS中，材料參數的定義是在property模塊完成定義，密度輸入為7850kg/m3完成材料密度的定義，之后為binder部件創建質量點，這里切換到binder模塊進行相關操作即可，緊接著進入分析步的修改，創建場輸出并修改接觸定義與載荷邊界條件，最終的網格模型如下圖1所示，完成上述操作后便可提交作業進行求解。前處理的具體相關操作見附件。
1-S-rail-ele.rar
圖1網格模型
3結果顯示
應用命令Job-Manager可查看求解結果文件，案例根據實際加工中所常關注的厚度及應力狀況，調取材料的應力及厚度云圖分別如圖2（a）、（b）所示。可以發現，在s形軌道的兩側薄壁處受到較大的應力效應，而在扁平的兩側邊緣處處于應力較低的水平，從（b）中可以看出，軌道上端邊緣厚度出現較大的變化，但在兩側厚度變化卻很小。進一步通過系統的能能量變化來反映加工過程，圖3給出了系統在加工過程中動內能變化情況，對比看出，整個過程中內能在不斷增加，說明材料變形在增加，這與圖2中的厚度增大相對應，而動能基本維持在一個接近于0的水平，說明材料以變形為主，在0-0.01ms時間內，材料沒有出現破壞。
展開 3/17 Ansys Mechanical 2022 R1 功能更新——求解器(MAPDL)
內容簡介：
Ansys Forming 2022 R1是一款專門面向鈑金沖壓成形仿真的有限元分析軟件，無縫集成了前后處理程序與Ansys LS-DYNA求解器，界面直觀、操作簡便。為了幫助廣大用戶了解使用Ansys Forming進行沖壓成形有限元分析的完整流程，快速熟悉Ansys Forming的常用功能和使用方法，本次將結合案例進行介紹，歡迎報名參加。
主要內容包括：
【Ansys&浩亙軟件】Ansys Forming多工序沖壓成形仿真介紹
坐標系；
多工序前處理設置關鍵要點；
任務提交、求解出錯調試；
多工序分析后處理結果查看。
時間：
2022年3月17日（周四）15:00-16:00
主辦：
Ansys 中國 & 上海浩亙軟件有限公司
點擊報名：
https://v.ansys.com.cn/Live/dtM5aEW2?source=jishulink
展開 基于AutoForm 的發動機罩外板銳棱沖壓仿真研究
本文針對某車型發動機罩外板現場實際零件棱線圓角開裂的問題，通過AutoForm 軟件進行反復驗算，調整軟件分析參數，繼而得到與現場一致的分析結果，并在此基礎上優化模具工藝參數，指導現場零件整改，最終沖壓出合格的零件。
AutoForm 軟件是目前沖壓仿真模塊應用最為普遍的一款軟件，其仿真分析應用廣、時間短、效率高、操作簡單，可以用來分析沖壓件的成形、修邊、回彈、面品缺陷、滑移線、沖擊線等，目前已廣泛應用于國內外各大汽車主機廠及模具廠薄板沖壓零件的成形仿真分析。本文以某車型發動機罩外板為例，圍繞棱線圓角開裂的問題進行優化，分析參數設置，進行現場調整。
產品詳細信息
此發動機罩外板大致尺寸為1702mm×1166mm ×166mm，零件材質為HC180BD+Z，料厚為0.65mm。圖1 為該發動機罩外板棱線位置斷面尺寸信息，從斷面數據上可以看到，棱線圓角半徑為R3，側壁拔模角為17°，立壁深度為78mm。由于棱線圓角小，立壁深且陡，可以判斷棱線圓角的成形會是這個零件最復雜的一部分。
圖1 棱線位置斷面尺寸
圖2 OP10 拉延
沖壓工藝設計
該發動機罩外板采用4 工序進行工藝設計，OP10拉延(圖2)、OP20 修邊+側修邊+沖孔(圖3)、OP30 修邊+翻邊+側翻邊(圖4)、OP40 修邊+翻邊+側翻邊(圖5)。
沖壓成形仿真分析
發動機罩外板材料為HC180BD+Z，仿真分析模擬用材質詳細參數見表1。
圖3 OP20 修邊+側修邊+沖孔
圖4 OP30 修邊+翻邊+側翻邊
圖5 OP40 修邊+翻邊+側翻邊
表1 仿真分析用材質參數
圖6 拉延有限元分析模型
采用單動拉延成形，有限元分析模型如圖6 所示。
展開 
汽車扭梁成形DYNAFORM仿真研究
圖2 B280VK材料應力應變曲線
后扭梁沖壓成形仿真分析
（1）有限元模型 對零件沖壓成形進行計算機仿真，主要包括兩個步驟：第一，利用CAD軟件建立零件幾何模型。第二，將幾何模型導入Dynaform有限元軟件，建立有限元模型，進行有限元前處理、有限元求解和仿真結果分析。本文僅對后扭梁下部進行有限元分析。
扭轉梁下部零件是利用CATIA軟件建立幾何模型，并通過IGES格式輸出，導入到Dynaform中，將模型形面當做沖壓模擬中的凹模，劃分網格，然后通過網格偏移生成沖壓凸模和壓邊圈模型，如圖3所示。
圖3有限元模型
（2）邊界條件 接觸設置：毛坯和模具各個部分間靜摩擦系數0.125，滑動摩擦系數取0.1，粘性阻尼系數取20。工藝參數設置：在成形分析過程中使用的工藝參數，有些需符合實際情況；有些為適應分析，需進行相應調整。對于沖壓速度，如選擇實際值，需較長計算時間，因此在顯示求解有限元分析中，采用虛擬沖壓速度，同時考慮到人工動態效應，通常沖壓速度最大值2000~5000mm/s。本研究采用單動拉延成形，即壓邊階段和沖壓階段。首先凹模和壓邊圈閉合，凹模速度2000mm/s；然后凹模帶動壓邊圈完成拉延過程，凹模速度取5000mm/s，壓邊力200kN。
（3）結果分析 完成上述設置后，驗證模型運動正確性后，即可利用LS-dyna求解器對當前任務進行求解計算。當計算完成后，進入ETA/Post-Processor后處理軟件對仿真結果進行分析和評價。圖4、圖5分別為沖壓模擬后板料的成形極限圖、厚度分布圖。
展開 直播預告 | FormingSuite沖壓仿真和成本計算：汽車行業鈑金沖壓成形工藝仿真方案及應用
同時，傳統的CAE軟件通常要求使用者具備豐富的沖壓及制造工藝知識，并不適合產品設計工程師直接應用。
FTI 技術已成為沖壓鈑金件成本管理、優化、設計及早期成形性分析領域的行業標準。FormingSuite軟件工具為用戶提供貫穿產品全生命周期的智能化解決方案，有效幫助用戶解決成本、設計與工藝難題。該解決方案的核心價值不僅在于降低沖壓件材料成本、提升設計可制造性，還能幫助用戶提升產品整體質量。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件CAE專家羅臘，在直播間中講師將詳細講解基于FormingSuite軟件工具，解決汽車白車身早期沖壓仿真及沖壓成本控制問題的解決方案。敬請關注！
6月12日 14:00
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直播內容聚焦
? 白車身沖壓中的成本優化&評估
? 沖壓成形可行性分析
? 產品設計優化
羅臘
海克斯康工業軟件CAE專家
具有二十年沖壓行業經驗，十年模具行業工藝經驗，八年FTI企業級系統的應用及技術支持經驗，以及與主機廠SE部門協作的豐富經驗。
展開 汽車沖壓件的熱沖壓成形與冷沖壓成形的區別
沖壓件的成形有冷沖壓成形技術，還有熱沖壓成形技術。那么沖壓件的冷沖壓成形與熱沖壓成形有什么不同呢？沖壓件廠家--滄州惠豐汽車配件有限公司來為你介紹過。
熱沖壓成形是汽車沖壓件制造領域內的較為選進的技術，是國際上近幾年來出現的一項專門用于成形超高強度鋼板沖壓件的先進制造技術。熱沖壓成形中所使用的鋼板是一種特殊的硼合金鋼板，這種鋼板不同于傳統的冷成形超高強度鋼。
現在應用比較廣泛的雙相鋼、復相鋼等冷成形高強度鋼板一般是在常溫下通過冷沖壓的方法成形，成形前后零件的顯微組織和機械強度基本不發生改變；而熱沖壓成形中所使用的鋼板在常溫下強度不很高，抗拉強度僅有400-600MPA，具有良好的塑性與可成形性。它是通過熱沖壓成形工藝進行成形和淬火后，零件的顯微組織由原來的鐵素體和珠光體轉變成均勻的馬氏體，抗拉強度可以達到1500MPA以上，硬度可以達到50HRC，而且基本沒有回彈，具有很高的尺寸精度。
熱沖壓成形在鋼板中添加了硼，其目的在于提高鋼板的淬火性能，使用板料的組織轉變順利進行。此外，為了提高材料的強度以及其它力學性能，還添加了Ti、Cr、Mo、Cu、Ni等多種合金微量元素。
展開 零件產品設計中的激光拼焊板板料厚度差異問題
但是，由于拼焊板焊縫兩側材料強度及性能存在差異，會引起拼焊板在沖壓成形過程中材料流動和變形的不均勻、不協調，進而會給沖壓成形的整個過程帶來一定困難，容易導致一系列的質量缺陷。這些缺陷主要表現在由于焊縫不均勻移動或者扭曲變形，導致的起皺條件改變、零件變薄率增加、焊縫附近板料成形性能降低、板料彎曲變形不均勻等。另外，如果焊縫的偏移量過大，還會導致成形后零件的強度及沖孔不符合設計的初衷，表現在實車碰撞強度下降，沖孔所在位置的板料薄厚與實際設計零件產品不一致，影響后續安裝及密封，還可能造成沖頭折斷、漏水等問題。
本文調研的對象是國內外主流的汽車廠家，統計目前在產車型前后車門內板材質及板料厚度的應用情況，見表1。目前，國內外汽車廠家車門內板使用拼焊板的比例還是比較高的，部分不使用拼焊板的車門內板，在車門鉸鏈側增加了加強板，需要增加焊裝工位，且不利于車門總成尺寸控制。車門內板的材質主要是DC06，適合深拉延及復雜的成形，拼焊板薄厚側大都使用相同材質，薄板料最薄能達到0.65mm，厚板料最厚能達到1.53mm，各種情況都有使用。本文以下內容將從理論層面出發，展現拼焊板的不同板料厚度組合在沖壓成形過程中的表現特點。
表1 車門內板材質及料厚使用情況統計表
創建模擬仿真分析實驗模型
由于金屬板料的沖壓成形理論是相通的，本文將設計方盒形零件為實驗模型，基于汽車行業主流的仿真分析軟件AUTOFORM 來建立仿真分析數據模型，材料采用DC06，分析拼焊板不同板料厚度組合，在沖壓成形過程中的焊縫偏移及成形性等。
沖壓成形仿真分析模型如圖1 所示，具體參數如下：1.4mm、0.7mm/1.6mm，。
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