鈑金成形技術(shù)的案例
『轉(zhuǎn)貼』在設(shè)計、制造鈑金沖壓成形零件中采用虛擬沖壓－－板料成形模擬技術(shù)
在設(shè)計制造鈑金沖壓成形零件中采用虛擬沖壓－板料成形模擬技術(shù)
內(nèi)容提要：介紹在設(shè)計、制造鈑金沖壓成形零件中采用虛擬沖壓板料成形模擬技術(shù)的意義與必要性、該技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、我們在該項技術(shù)上取得的研究進展，探討該技術(shù)在我國的實現(xiàn)途徑。
作者: 施法中 (北京航空航天大學(xué)) 黃迪民 (中國第一汽車集團公司) 陳中奎 徐丙坤 宋靖宇(北京航空航天大學(xué))
0、引言
鈑金件即由金屬板料制成的零件，在飛機中約占零件總數(shù)的1/2, 在卡車中超過總重量的1/2,
在轎車中達3/4，在其它行業(yè)也有較多的應(yīng)用。鈑金件的生產(chǎn)與應(yīng)用，特別是汽車工業(yè)的發(fā)展,是一個國家工業(yè)化程度的標(biāo)志。自改革開放以來，我國汽車工業(yè)已發(fā)生了巨大變化，汽車年產(chǎn)量從1978年的15萬輛躍增到1997年的157萬輛。汽車工業(yè)已成為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。但是與世界工業(yè)發(fā)達國家相比,我國全國一年的產(chǎn)量還不及一個國外大汽車公司的年產(chǎn)量。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的提高,汽車將有一個很大的需求市場。國外多家汽車廠商已瞄準(zhǔn)了我國這一市場。一俟我國加入世界貿(mào)易組織（WTO）,我國的國內(nèi)市場將成為國際市場的一部分。屆時關(guān)稅降低,國內(nèi)汽車市場將面臨進口車涌入的沖擊。即使我們能獲得有限的保護期，這一天也會很快到來。據(jù)5月27日《信息時報》報道，我國轎車工業(yè)在未來兩三年內(nèi)很可能再次下調(diào)20%，降至60-80%,以適應(yīng)總體關(guān)稅水平到2000年降到15%的要求。這表明今后我國汽車工業(yè)指望得到關(guān)稅保護的力度將會越來越小。
世界工業(yè)發(fā)達國家汽車廠商為占有市場,幾乎每年都有款式新穎、質(zhì)量優(yōu)良、性能先進、裝飾舒適的新車型面市。除規(guī)模效益外，競爭取勝，要靠先進的科學(xué)技術(shù)，大力縮短改型換代的周期。
展開 簡單易學(xué)的鈑金成形性分析和鈑金設(shè)計軟件Fastform 解決方案簡介
FASTFORM 是一套物超所值、界面親和的軟件解決方案，能在數(shù)分鐘內(nèi)幫您完成鈑金成形工藝性及毛坯展開形狀的預(yù)測分析。
詳細介紹:
http://www.caenet.cn/Product/Product.aspx?SoftwareID=42
FTI鈑金成形性分析
鈑金成形性分析與鈑金設(shè)計軟件FTI簡介
FTI 是一套物超所值、界面親和的軟件解決方案，能在數(shù)分鐘內(nèi)幫您完成鈑金成形工藝性及毛坯展開形狀的預(yù)測分析。
FTI 是那些需要對零件的幾何形狀和設(shè)計開發(fā)的可行性與成本給出快速評估的用戶的理想工具。它可快速確定成形工藝性問題，同時可僅僅依*幾何形狀精確地計算出復(fù)雜形狀沖壓件的毛坯展開尺寸。
通過快速修改形狀、材料和工藝條件，用戶能對零件或設(shè)計進行優(yōu)化處理。分析結(jié)果會將哪些地方可能發(fā)生起皺或破裂隨同預(yù)測出的坯料形狀顯示出來。
<- 預(yù)測成形工藝性的關(guān)鍵：褶皺、拉薄和破裂等
<-生成精確的展開毛坯以供報價和模具設(shè)計
快速解決方案
以友好的使用界面進行網(wǎng)格化處理, 工件導(dǎo)向以及壓邊力和材料的選擇，能使用戶在短時間內(nèi)完成分析工作。在數(shù)分鐘內(nèi)使用 FTI 完成工業(yè)基準(zhǔn)確定的快速分析。
除了快速與精確性以外，F(xiàn)TI 還提供了必要的處理和可視化工具來測定對零件和設(shè)計方案的改進是否必要。
為何要用FTI
物超所值
FTI 是一套非常經(jīng)濟實惠的解決方案，用以在設(shè)計階段鑒別出問題的存在，貫穿于整個項目的生命周期，可為您省下數(shù)千美圓。FTI 能預(yù)先評估零件的可行性，在報價和制造階段降低風(fēng)險和成本。
準(zhǔn)確和省時
FTI 能提供精確的毛坯展開形狀，在報價之前為用戶提供更理想的選材建議。
FTI 能在十分鐘內(nèi)確定一個零件的形狀或設(shè)計方案的可行性。
易上手
FTI 是一種易于使用的程序，完全適合于設(shè)計工程師、項目工程師以及模具技師等，而無須具備FEA（有限元分析）的專業(yè)經(jīng)驗。
FTI 是以簡單易用的理念來設(shè)計的。明快的圖標(biāo)和功能強大的可視化工具使得軟件更易使用。簡潔的軟件界面已將繁雜的操作扔到模擬分析以外。
展開 solidworks鈑金的成形工具怎么做
新建一個零件，按零件特征（圖中紅框）做，這里以做一個三角形翻孔的成形工具為例，零件特征的具體步驟及尺寸就不多說了
做好零件后，用鼠標(biāo)左鍵單擊頂端“鈑金”（圖中紅框）菜單欄中的“成形工具”（圖中紅色箭頭所指）
也可以點擊頂端的“插入”（圖中紅色箭頭所指）——“鈑金”（圖中藍色箭頭所指）——“成形工具”（圖中綠色箭頭所指）
設(shè)置“停止面”（圖中紅框）為大的平面（圖中紅色箭頭所指），設(shè)置“要移除的面”（圖中藍框）為三角體的端面（圖中藍色箭頭所指）
“停止面”表示壓形至哪個位置為止
“要移除的面”表示那些面是不保留的，如果不選任何面，則最終壓出來的是一個凹坑
完成設(shè)置后，點擊確認(rèn)，則可見所做的零件多了幾種顏色（綠色代表停止面，黃色代表成形面，紅色代表移除面），并且特征欄出現(xiàn)了“成形工具”（圖中紅色箭頭所指），表示制作成形工具成功
要將制作好的成形工具加入到成形工具庫里，鼠標(biāo)右鍵單擊零件名稱（圖中紅色箭頭所指），在彈出的菜單中點擊“添加到庫”（圖中藍色箭頭所指）
對壓形工具起名（圖中紅框）（可以與零件名稱不同），并放到成形工具文件夾（圖中藍色箭頭所指）的某個次級文件夾內(nèi)（圖中紅色箭頭所指）
打開一個鈑金零件，準(zhǔn)備加上剛才制作的“三角壓形”工具
點擊屏幕右側(cè)導(dǎo)航中的“設(shè)計庫”（圖中紅色箭頭所指），找到剛才存放的目錄（圖中藍框），對著“三角壓形”（圖中藍色箭頭所指）按住鼠標(biāo)左鍵，并往鈑金零件方向拖動
放置于鈑金零件中的任意位置，則出現(xiàn)了“放置成形特征”對話框，點擊“完成”（圖中紅色箭頭所指）
則鈑金零件上出現(xiàn)了一個三角的壓形
可以對“三角壓形”特征的草圖（圖中紅色箭頭所指）進行編輯，確定壓形的位置尺寸
展開 
鈑金成形工藝性研究及應(yīng)用
——節(jié)選自《鈑金與制作》2018年第10期
Abaqus鈑金多次沖壓成形
5、結(jié)果
鈑金件成形過程視頻可見在附件中查看；
鈑金件成形的Misess應(yīng)力云圖和PEEQ等效塑性應(yīng)變云圖如下圖所示：
圖6 Misess應(yīng)力云圖
圖7 PEEQ等效塑性應(yīng)變云圖
6、計算說明
CPU：Intel(R) Core(TM) i5-10200H CPU @ 2.40GHz 2.40 GHz；
RAM：24.0 GB (23.8 GB 可用)；
計算時間：2.5min。
附件.rar
鈑金的折彎成形（Press Braking)
步驟1：將準(zhǔn)備好的鈑金件放置于硬質(zhì)模具上
步驟2：沖頭由液壓缸驅(qū)動，向下壓迫鈑金件折彎成型，每一次折彎只需要幾秒鐘，全程由電腦控制
鈑金折彎的形狀由沖頭型號和硬質(zhì)模具型號決定，分為標(biāo)準(zhǔn)模具和非標(biāo)模具
實例1：鈑金折彎的制作（圖+視頻）
實例2：其他鈑金折彎成型的金屬產(chǎn)品
來源：世界先進制造技術(shù)論壇
設(shè)計仿真 | Simufact助力鈑金沖壓成形工藝缺陷分析
鈑金沖壓成形工藝在汽車、航空航天、重工、電子等行業(yè)中擔(dān)任著重要成形工藝角色，沖壓件的質(zhì)量問題不僅影響產(chǎn)品美觀，還會降低制件的結(jié)構(gòu)性能以及產(chǎn)品使用壽命，因此對沖壓件的質(zhì)量缺陷控制至關(guān)重要。
鈑金沖壓件成形過程中常見的質(zhì)量問題主要有起皺、開裂、回彈、塌陷等缺陷。以上問題占沖壓件質(zhì)量整改的85%以上，模具的反復(fù)修改、維修造成模具使用壽命降低，停機時間劇增，產(chǎn)品的返工甚至報廢導(dǎo)致的生產(chǎn)成本增加、生產(chǎn)周期增加。因此在鈑金沖壓工藝設(shè)計階段利用沖壓工藝仿真軟件可以對設(shè)計的工藝方案進行虛擬試錯，從而減少或避免沖壓缺陷問題，有效的減少試錯次數(shù)、模具修模次數(shù)，減少試制時間周期，提升工藝開發(fā)效率。而且利用專業(yè)的鈑金沖壓工藝仿真可以對已經(jīng)存在沖壓缺陷問題的工藝進行分析軟件虛擬試錯。
simufact
鈑金沖壓成形工藝解決方案
Simufact forming金屬塑性成形及熱處理工藝仿真軟件中，針對不同的工藝類型具有不同的向?qū)Аａ槍?em>鈑金成形工藝Simufact forming具有專業(yè)的功能模塊，可以實現(xiàn)對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進行模擬。在單一軟件界面可進行多個工位多個道次的深沖分析。
展開 設(shè)計仿真 | Simufact助力鈑金沖壓成形工藝缺陷分析
鈑金沖壓成形工藝在汽車、航空航天、重工、電子等行業(yè)中擔(dān)任著重要成形工藝角色，沖壓件的質(zhì)量問題不僅影響產(chǎn)品美觀，還會降低制件的結(jié)構(gòu)性能以及產(chǎn)品使用壽命，因此對沖壓件的質(zhì)量缺陷控制至關(guān)重要。
鈑金沖壓件成形過程中常見的質(zhì)量問題主要有起皺、開裂、回彈、塌陷等缺陷。以上問題占沖壓件質(zhì)量整改的85%以上，模具的反復(fù)修改、維修造成模具使用壽命降低，停機時間劇增，產(chǎn)品的返工甚至報廢導(dǎo)致的生產(chǎn)成本增加、生產(chǎn)周期增加。因此在鈑金沖壓工藝設(shè)計階段利用沖壓工藝仿真軟件可以對設(shè)計的工藝方案進行虛擬試錯，從而減少或避免沖壓缺陷問題，有效的減少試錯次數(shù)、模具修模次數(shù)，減少試制時間周期，提升工藝開發(fā)效率。而且利用專業(yè)的鈑金沖壓工藝仿真可以對已經(jīng)存在沖壓缺陷問題的工藝進行分析軟件虛擬試錯。
simufact
鈑金沖壓成形工藝解決方案
Simufact forming金屬塑性成形及熱處理工藝仿真軟件中，針對不同的工藝類型具有不同的向?qū)Аａ槍?em>鈑金成形工藝Simufact forming具有專業(yè)的功能模塊，可以實現(xiàn)對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進行模擬。在單一軟件界面可進行多個工位多個道次的深沖分析。
展開 如何利用Fastform正確模擬鈑金拉深件的成形
本文利用Fastform軟件正確模擬了鈑金拉深件的成形，并介紹了Fastform軟件的優(yōu)點及應(yīng)用特點，希望塑性成形模擬仿真軟件的出現(xiàn)可以為工程師提供較大的幫助。
拉深是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板毛坯制成各種形狀的開口空心件的沖壓工序，拉深又稱拉延、拉伸或引伸等。
由于用拉深方法制造薄壁空心件的生產(chǎn)效率高，材料消耗小，零件的強度和剛度高，而且加工精度也較高，因此，拉深件在航空、汽車、儀表、輕工及民用產(chǎn)品中均得到了廣泛應(yīng)用。用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、球形、錐形及拋物線形等旋轉(zhuǎn)體零件，也可制成方盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件，若將拉深與其他成形工藝（如脹形、翻邊等）復(fù)合，則可加工出形狀非常復(fù)雜的零件，如汽車車門等。由此可見，拉深的應(yīng)用范圍非常廣，是冷沖壓的基本工序之一。
在拉深成形過程中，材料的塑性變形規(guī)律、模具與工件之間的摩擦現(xiàn)象、材料中溫度和微觀組織的變化及其對制件質(zhì)量的影響等，都是十分復(fù)雜的問題。這使得塑性成形工藝和模具設(shè)計缺乏系統(tǒng)的、精確的理論分析手段，而主要依靠工程師長期積累的經(jīng)驗，對于復(fù)雜的成形工藝和模具，設(shè)計質(zhì)量難以保證。另外，一些關(guān)鍵參數(shù)要在模具設(shè)計制造后，通過反復(fù)地調(diào)試和修改才能確定，浪費了大量的人力、物力和時間。
隨著計算機模擬技術(shù)的發(fā)展，塑性成形模擬仿真軟件的大量出現(xiàn)為工程師提供了很大的幫助，F(xiàn)astform就是其中之一，它具有分析速度快、操作界面友好及分析結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點。本文以Fastform為例介紹了如何使用分析軟件對鈑金塑性成形進行仿真分析。
Fastform可以讀入IGES、STEP、FTI/FPO、LIN、Nastran或VDAFS文件，如圖1所示。
展開 如何利用Fastform正確模擬鈑金拉深件的成形
本文利用Fastform軟件正確模擬了鈑金拉深件的成形，并介紹了Fastform軟件的優(yōu)點及應(yīng)用特點，希望塑性成形模擬仿真軟件的出現(xiàn)可以為工程師提供較大的幫助。
拉深是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板毛坯制成各種形狀的開口空心件的沖壓工序，拉深又稱拉延、拉伸或引伸等。
由于用拉深方法制造薄壁空心件的生產(chǎn)效率高，材料消耗小，零件的強度和剛度高，而且加工精度也較高，因此，拉深件在航空、汽車、儀表、輕工及民用產(chǎn)品中均得到了廣泛應(yīng)用。用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、球形、錐形及拋物線形等旋轉(zhuǎn)體零件，也可制成方盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件，若將拉深與其他成形工藝（如脹形、翻邊等）復(fù)合，則可加工出形狀非常復(fù)雜的零件，如汽車車門等。由此可見，拉深的應(yīng)用范圍非常廣，是冷沖壓的基本工序之一。
在拉深成形過程中，材料的塑性變形規(guī)律、模具與工件之間的摩擦現(xiàn)象、材料中溫度和微觀組織的變化及其對制件質(zhì)量的影響等，都是十分復(fù)雜的問題。這使得塑性成形工藝和模具設(shè)計缺乏系統(tǒng)的、精確的理論分析手段，而主要依靠工程師長期積累的經(jīng)驗，對于復(fù)雜的成形工藝和模具，設(shè)計質(zhì)量難以保證。另外，一些關(guān)鍵參數(shù)要在模具設(shè)計制造后，通過反復(fù)地調(diào)試和修改才能確定，浪費了大量的人力、物力和時間。
隨著計算機模擬技術(shù)的發(fā)展，塑性成形模擬仿真軟件的大量出現(xiàn)為工程師提供了很大的幫助，F(xiàn)astform就是其中之一，它具有分析速度快、操作界面友好及分析結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點。本文以Fastform為例介紹了如何使用分析軟件對鈑金塑性成形進行仿真分析。
Fastform可以讀入IGES、STEP、FTI/FPO、LIN、Nastran或VDAFS文件，如圖1所示。
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在設(shè)計、制造鈑金沖壓成形零件中采用虛擬沖壓
經(jīng)典的板料成形理論只能對如彎曲件、杯形件等簡單鈑金件的成形過程進行分析。對于如汽車覆蓋件那樣形狀復(fù)雜的鈑金件就顯得無能無力。這使得汽車模具的設(shè)計迄今仍主要憑借設(shè)計員的經(jīng)驗和類比進行。由于缺乏較準(zhǔn)確可靠的定量分析與計算，致使設(shè)計制造出來的模具必須經(jīng)過反復(fù)試壓修改，有時甚至修改原產(chǎn)品的設(shè)計，報廢重制模具后，才能沖出合格制件。這一過程導(dǎo)致了人、財、物、時間的巨大浪費。為改變這種傳統(tǒng)的經(jīng)驗與試錯方法不適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的狀況，人們設(shè)想在模具投入制造前，能否在計算機上模擬沖壓成形過程，即在虛擬環(huán)境下對所設(shè)計的模具進行分析。如果可行，再投入制造。如果不行，再修改模具設(shè)計，甚至修改原產(chǎn)品的設(shè)計重新設(shè)計模具，重進行模擬分析，直至可行再投入模具制造。這樣可以避免用實際制造出來的模具進行調(diào)試所帶來的巨大浪費。這項工作又稱為板料成形的計算機輔助工程分析(CAE)。
1、板料成形模擬技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
在汽車工業(yè)發(fā)展需要的牽動下，國外汽車廠商紛紛投入巨資開展該項研究工作。隨著有限元技術(shù)的發(fā)展及計算機技術(shù)的不斷進步，世界工業(yè)發(fā)達國家相繼開發(fā)出一些用于鈑金件成形過程分析的成形模擬商品軟件，應(yīng)用較廣的著名軟件有：
（1）美國Lawrence livemore國家材料實驗室Hallquist教授主持開發(fā)的LS-DYNA3D軟件。DYNA3D是它的早期版本。
（2）法國ESI公司的PAM-STAMP軟件。
（3）法國DYNAMIC SOFTWARE公司的OPTRIS軟件。它是在PAM-STAMP基礎(chǔ)上推出的。實際上后兩種軟件也都是在DYNA3D基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。他們都采用動態(tài)顯式算法。美國Lawrence Livemore國家實驗室還開發(fā)了采用靜態(tài)隱式算法的LS-NIKE3D軟件。
展開 推薦鈑金成形分析，汽車模具設(shè)計，汽車碰撞分析論壇
http://61.152.116.75/caxmain/forum/index.asp
www.autocax.net
www.autocax.cn
第六屆中國鍛壓協(xié)會沖壓、鈑金制作、精沖和封頭成形主任委員工作會議會議紀(jì)要
無論疫情發(fā)展如何，中國鍛壓協(xié)會都將按照我國金屬成形行業(yè)發(fā)展的趨勢，結(jié)合金屬成形企業(yè)的未來需求，全方位為行業(yè)、企業(yè)和政府提供服務(wù)。除繼續(xù)下大力氣做好行業(yè)研究、期刊發(fā)行、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、企業(yè)咨詢工作以外，重點做好2021年我國金屬成形行業(yè)“九月節(jié)”活動暨2021年中國國際金屬成形展覽會及會議。主要包括鍛造、沖壓、鈑金制作、工裝模具及連接焊接五個技術(shù)裝備展覽會，鍛件、沖壓件、鈑金件和管型線材成形件一個金屬成形零部件博覽會。同期，將充分發(fā)揮我們國字頭行業(yè)協(xié)會的優(yōu)勢，配套舉辦豐富多彩的專題活動，與展覽會形成優(yōu)勢互補、相互促進，包括中國經(jīng)濟與金屬成形行業(yè)發(fā)展論壇；中國鍛造、沖壓和鈑金企業(yè)廠長會議；中國國際鍛造、沖壓和鈑金制作會議；最新鍛造、沖壓、鈑金制作、工裝模具及連接焊接新技術(shù)、新產(chǎn)品滾動發(fā)布會；鍛件、沖壓件和鈑金件“神工獎”評選；世界先進鍛造、沖壓、鈑金制作、工裝模具和連接焊接技術(shù)裝備供應(yīng)商推薦；2021世界工裝模具、連接焊接技術(shù)設(shè)備采購指南和2021中國鍛件采購指南三本工具書的首發(fā)；金屬成形零部件采購洽談對接活動等應(yīng)有盡有。
2021中國鍛壓協(xié)會封頭成形委員會會議及封頭成形技術(shù)研討會
2021中國鍛壓協(xié)會精沖委員會會議及精沖技術(shù)研討會
各位主任委員，各位領(lǐng)導(dǎo)，中國金屬成形行業(yè)的活動，需要我們秘書處全體工作人員的加倍努力，更離不開你們的密切關(guān)注和大力支持，希望各主任委員能夠積極參與接下來中國鍛壓協(xié)會舉辦的各項行業(yè)活動！
謝謝！
展開 直播預(yù)告 | FormingSuite沖壓仿真和成本計算：汽車行業(yè)鈑金沖壓成形工藝仿真方案及應(yīng)用
FTI 技術(shù)已成為沖壓鈑金件成本管理、優(yōu)化、設(shè)計及早期成形性分析領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。FormingSuite軟件工具為用戶提供貫穿產(chǎn)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(shè)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(shè)計可制造性，還能幫助用戶提升產(chǎn)品整體質(zhì)量。
本期直播講堂請到了海克斯康工業(yè)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(guān)注！
6月12日 14:00
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直播內(nèi)容聚焦
? 白車身沖壓中的成本優(yōu)化&評估
? 沖壓成形可行性分析
? 產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化
羅臘
海克斯康工業(yè)軟件CAE專家
具有二十年沖壓行業(yè)經(jīng)驗，十年模具行業(yè)工藝經(jīng)驗，八年FTI企業(yè)級系統(tǒng)的應(yīng)用及技術(shù)支持經(jīng)驗，以及與主機廠SE部門協(xié)作的豐富經(jīng)驗。
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