基于中间构形的级进模条料分步展开算法研究

级进模条料设计过程中的主要难点在于中间构形的设计。针对级进模成形以弯曲变形为主的特点,提出了一种基于旋转变形的中间构形快速生成算法,该算法通过设置最终构形的旋转轴、固定区、变形区、非变形区、固定约束、形状约束、等长线以及旋转角度等求解条件,通过曲面网格快速求解出中间构形,并以生成的中间构形网格作为参考构形,采用有限元逆算法,将最终构形展开到中间构形上以精确地获取中间构形的修边线。介绍了中间构形生成算法的实现流程,并在SolidWorks平台下采用二次开发技术,开发了一套完全无缝集成的级进模条料分步展开系统SW-CUX。以复杂连续折弯件的中间构形设计为例验证了该算法的可行性。     

基于NX平台的级进模连续展开系统

基于NX平台,开发了级进模连续展开系统,主要解决级进模条料设计的中间构形设计问题。系统针对不同的钣金成形情况,提供了几何展开与成形展开两种展开方式,考虑了中性层偏移问题。对于旋转变形区域,开发的几何展开功能能够实现按角度展开;对于复杂的变形区域,采用成形展开方式,将变形区展开到参考面上,并将与变形区相关联的区域跟随变形区的展开作随动旋转。其中,成形展开基于有限元逆算法,具有完整的前后处理功能。开发的展开功能,实现了条料中间构形的连续逆向展开,解决了级进模设计中的一个关键难题,突破了现有展开模块仅能实现完全展开的局限性。以一级进模设计实例,演示了开发的功能。     

汽车冷却器缓冲罩多工位成形工艺设计及数值模拟

分析了汽车冷却器缓冲罩的结构特点和冲压工艺特性,制定了该零件成形工艺方案。运用Dynaform软件对其多工位级进冲压过程中主要涉及的拉深、整形、冲孔、翻边等工序进行数值模拟。分析了每个成形工序的板料成形极限图(FLD)和零件壁厚分布图,模拟结果符合零件成形要求。据此设计出该零件12工位的级进冲压模具,试模生产出了合格的产品。通过对模拟和试冲结果相比较,其零件厚度的最大相对误差为2.87%,获得了较好的一致性。目前该汽车冷却器缓冲罩级进模已投入大批量生产。     

圆盘支架外壳多工位级进模设计

介绍了圆盘支架外壳结构与成形工艺,采用子模单元的多工位级进模结构替代原多副单工序模的冲压方式。通过实际生产表明,采用级进模生产汽车钣金结构件,降低了零件生产成本和工人劳动强度,提高了零件成形质量和生产效率,可为此类零件的冲压生产提供参考。     

空调阀门支架级进冲压工艺的数值模拟优化分析

级进模冲压成形中易出现起皱、破裂和成形精度低等缺陷。本文以某阀门支架零件为研究对象,采用多工步多工序的建模方法建立了级进模成形全工序有限元模型。对原有成形工艺参数进行优化,并借助Dynaform软件对其进行全程数值模拟分析,得出良好的模拟结果。通过分析,证明该优化结果是可行的,可有效指导级进模成形零件的产品质量控制。     

某汽车底梁加固件多工位级进模设计

为了提高汽车安全性及减轻车身重量,高强钢板结构件在汽车制造上的应用越来越广泛。某汽车底梁加固件的材料为高强钢GMW3032M-ST-S-CR340LA,其结构复杂、精度要求较高。针对该零件的结构特征进行了冲压成形工艺分析,确定了采用中间载体、双排排样的12工位级进模冲压工艺方案,并对级进模的总体结构和关键结构进行了设计。部分冲裁凸模采用单峰斜刃结构,能有效降低冲裁力;采用压弯拉深复合成形模具结构,可以减小级进模的工位数;设计了吊装式斜楔机构,能够简化加工工序、方便工件的取放。试冲结果表明,使用该套模具生产的制件满足尺寸精度要求,生产效率高。     

单侧载体多工位级进冲模模具结构偏载分析

以某汽车油箱支架结构件单侧载体多工位级进模为研究对象,通过对冲压成形过程进行全工序数值模拟获得了模具结构受力情况;针对第3工位中修边凸模受侧向力较大的现象对其进行偏载分析,获得了凸模的侧向变形量,并提出采用靠块结构来减小凸模的侧向变形;选择第3、第4、第9工位和合模时受力较大的冲压时刻,利用载荷映射系统将模具受力映射到结构分析的有限元模型上,对模具结构进行静力分析,并获得了模具结构在冲压方向和侧向的变形量;采用电阻应变测量方法对该多工位级进弯曲模在冲压成形过程中的应变值进行了测量。结果表明,采取靠块结构可有效地减小单侧载体多工位级进弯曲成形时的偏载,应变实测值与理论分析结果吻合较好。     

电源连接器面板冲压工艺与级进模设计

分析了电源连接器面板成形工艺,合理安排加工工序,确定了冲压零件级进模结构。介绍了零件排样设计要点、模具结构特点和主要工位设计分析。实践证明:模具生产效率高,生产的零件质量稳定,可为类似零件多工位级进模设计提供参考。     

汽车前梁后部零件全工序成形回弹仿真及模面补偿研究

高强钢板作为汽车用钢的主要材料,在冲压成形过程中易出现破裂、起皱和回弹等缺陷。以宝钢CR380LA高强钢板汽车前梁后部零件为研究对象,分析了零件的材料和结构特点,确定了零件的冲压工艺方案为落料?拉延?修边、侧冲孔、翻边?整形、侧整形;利用Autoform软件,研究了零件的全工序成形回弹仿真,并预测了零件成形后的回弹量;根据回弹预测结果,采用折入补偿设计策略对零件两侧壁的拉延模面进行了回弹几何补偿。模面补偿后的回弹模拟及实际生产检测结果表明,零件的回弹减小了80%,且得到了有效地控制。零件的全工序成形回弹仿真及模面补偿是正确合理的,保证了零件的成形质量和尺寸精度,为同类零件的成形工艺设计和回弹模面补偿提供了有益的指导。     

汽车内饰配件多工位级进模设计

介绍了一款汽车内饰配件的多工位级进模设计。通过Dynaform板料分析软件对产品的冲压成形过程进行数值模拟分析,准确预测出该零件的成形缺陷。根据零件不同位置和角度的弯曲成形特征,本设计增设了两次成形中间过程,利用多次弯曲的方法,将各冲压成形区域在冲压方向上完全开放,使其不发生干涉,最终确定了包含冲裁、弯曲等工艺的11工位排样设计。通过企业生产验证,所设计的多工位级进模结构紧凑合理,产品成形质量稳定,生产效率高,可以满足大批量生产的需要。     

拉码头多工位级进模设计

拉链的拉码头零件形状复杂,而且存在不同壁厚弯曲、四角弯曲和负角弯曲等成形要求,本文为提高效率将单工序的11套模具的冲压生产改为级进模具生产方式。通过详细分析拉码头零件的结构特点和冲压工艺性,完成了拉码头零件的连续冲压排样设计和级进模具设计。设计中采用的冲压工艺与挤压工艺结合、多级阶梯凸模的模具结构、斜排级进排样等创新设计起了关键作用,最终成功压出产品,为类似零件的工艺和模具设计提供了参考和借鉴作用。     

汽车吸能盒零件多工位级进模设计

针对厚度大、强度高、成形困难且尺寸精度要求高的汽车吸能盒零件,通过工艺分析确定了直排中间载体的排样设计的14工位级进模冲压方案,材料利用率达75.14%。采用有限元模拟方法分析了产品成形过程中的回弹变形量,通过在侧整形工位施加补偿的方法解决了回弹超差问题;采用先冲孔后成形的方式解决了位于圆角上的溃缩孔无法直接冲裁的问题;采用挂台加背托板的形式固定凸模,解决了冲裁轮廓不封闭引起的冲裁力不平衡的问题;设计了楔形回退机构,解决了零件存在冲压负角无法直接成形的问题。生产试制结果表明,该级进模设计合理可靠,产品质量达到要求,生产效率高。     

液晶罩级进模设计

通过对零件成形工艺进行分析,阐述了液晶罩类电子零件冲压成形的级进模设计方案,介绍了切边及弯曲在同一工序上同时进行的模具结构及工作过程,通过生产实践证明,模具设计合理、可靠,生产效率高,零件质量稳定可靠,对类似零件的级进模设计具有一定的参考作用。     

基于应变路径的复杂汽车结构件多工位级进模精确刃口线优化

复杂汽车结构件多工位级进模具有工位多、结构复杂、工位关联性强的特点,其冲裁工位刃口线受成形工位的影响,刃口线的预测精度低。基于此,提出一种基于应变路径的精确刃口线优化方法。采用有限元逆算法对零件分步展开,获得板料的初始轮廓线;基于真实压力机参数、精细化模面和真实工艺参数,对条料进行全工序精细化数值模拟。将板料初始网格的边界节点基于B样曲线拟合,提取成形前后边界节点的应变及其路径。以设计零件的产品边界为目标,建立精确刃口线优化的目标函数,通过调整B样条曲线,对轮廓线进行迭代优化。实例表明,该优化方法可有效提高复杂多工位级进模刃口线优化的精度和效率。     

汽车前纵梁内板拉延成形数值模拟及工艺参数优化

针对板料冲压过程变形复杂,易出现起皱、拉裂等缺陷,以某型汽车前纵梁内板为研究对象,采用有限元软件DYNAFORM对零件拉延工艺进行了数值模拟仿真。针对零件成形特点,设计了合理拉延形面,并分析拉延筋、压边力及入模圆角的变化对该零件成形效果的影响。通过零件成形极限图优化拉延筋、压边力及入模圆角,最终获得适合该零件的成形工艺参数。试模结果表明,采用优化后的参数可有效改善材料流动状况,消除起皱、拉裂等缺陷,提高成形质量。     

复杂边界钣金件激光料带试模法及其应用

针对复杂边界特征的钣金件级进冲压成形中经常会出现零件产品内外边界超差的现象,以一副复杂边界车身内板左、右件为研究对象,首先,设计了毛坯的10工位排样图,并以毛坯排样图为基础,逐步建立了制件的单工位全工序有限元模型,对板料的冲压成形性进行了仿真分析,确定了合理的冲压成形工艺参数与方案;其次,采用CAD/CAE技术,设计了毛坯的初次激光料带模型,并通过试模、检测和激光料带再设计对激光料带的目标形状进行逐次寻优。结果显示:经过两次试模后,快速获得了合格的实冲零件产品,表明激光料带试模法能够指导复杂边界车身钣金件级进模冲裁工位的快速设计,从而提高复杂边界钣金件级进模的设计效率。     

汽车骨架零件成形数值模拟及其建模的研究

汽车薄板类零件大都具有三维空间曲面，在冲压成形中变形复杂，变形规律不易把握；因此汽车薄板零件数值模拟冲压成形技术已成为当今计算力学中富有挑战性的课题之一。阐述了汽车薄板零件冲压有限元建模中的曲面划分、接触参数设置等关键技术问题；并运用非线性有限元软件包SHEET-FORMING对某汽车骨架零件进行冲压数值模拟，分析了可能出现的问题。这对改进汽车模具设计、缩短模具调试周期、降低生产成本具有积极的意义。     

复杂曲面薄壁零件充液成形分析及模具设计

针对铝镁合金5A06复杂曲面薄壁零件成形工序多以及成形质量差的现状,分析了该零件的成形工艺,提出了1模2件充液成形的工艺方法。通过ETA/Dynaform软件对该零件的充液成形进行了仿真,预测了充液成形后板料在不同区域的变形趋势。根据仿真结果设计了适合成形该复杂曲面薄壁零件的模具。模具应用于生产后得到了合格的零件。     

复杂空间曲面薄板成形模面快速设计方法

为减少复杂空间曲面薄板成形模具研制周期,提高设计成功率,提出一种基于体变形法的复杂空间曲面薄板冲压模面的快速设计方法。首先采用有限元法模拟以理想产品曲面为模面的板料冲压成形过程,得到冲压板料节点的位移向量和内力。然后用前向回弹法迭代求解得到补偿模面,其中每个迭代步都涉及到点到面的重构过程,引进体变形算法加快模面重构速度和提高模面重构质量。最后通过混凝土搅拌车螺旋叶片实验验证本文算法的有效性。分析试验结果得到:使用体变形算法后三块叶片的平均计算时间减少26.1%,表明体变形算法加快了计算速度;回弹补偿后三块叶片的平均回弹偏差减少85.1%,表明本文算法回弹补偿效果明显。     

管夹装配件的自动攻丝级进模设计

通过分析管夹装配件的结构特点,对其原有冲压工艺进行了改进设计,将单工序模具改进为级进模,将冲压成形与螺纹攻丝集成为一体,实现了多工位级进模自动化生产。介绍了装配件的展开计算方法、模具中攻丝机构的设计、排样设计及主要结构设计要点,解决了小尺寸零件的冲压与攻丝工序"整合"在一起的难题。由原来分离的各攻丝工序改为一个多工位级进模工位,减少了机床和生产工人的数量,提高了生产效率,降低了生产成本。