基于Solidworks平台的板料成形分析系统StampingWorks

一、引言 冲压件在汽车、家电、个人电脑等产品中均占有很大的比例。近年来,随着产品的不断升级换代与设计日趋多样化,迫使企业要不断地缩短设计和生产周期,提高设计的稳健性,降低生产和制造成本,提高市场竞争力。在冲压件的设计和制造中,需要解决两个关键问题：     

基于FASTAMP-NX的汽车侧梁多工序冲压成形有限元分析

运用基于UG/NX平台的板料成形仿真软件FASTAMP-NX,对某型汽车侧梁的落料、拉深和翻边3道工序进行有限元分析.在分析零件工艺性的基础上,通过对每道工序模拟优化过程的详细描述,介绍了有限元数值模拟技术在多工序冲压成形中的使用方法.实际生产应用表明:利用有限元数值模拟技术能显著提高多工序汽车覆盖件模具设计与制造的成功率和效率;同时,该零件的工艺方案设计合理,对同类零件的工艺和模具设计有一定的参考价值.     

基于快速仿真方法的多工位级进模条料设计

汽车结构件形状复杂、成形难度大,其条料设计是级进模工艺设计中急需解决的难点和瓶颈问题。基于有限元逆算法,开发了一种基于工艺特征的条料多步展开算法,并将其应用于条料早期工艺设计。该算法不仅计算速度快,而且可以综合考虑搭桥、压边力、摩擦等实际工艺条件,可以比较精确地预测中间工步的成形性和中间构形。以复杂级进模零件为例详细说明了该算法的具体实现过程。     

基于SolidWorks平台的板料成形参数化模拟技术

基于SolidWorks平台,开发了板料成形同步模拟系统StampingWorks/Forming Analysis Xpert(SW-FAX)。采用SolidWorks软件的参数化造型技术,在冲压成形工艺中引入CAE驱动设计思想,基于三角面片的参数化工具网格模型,实现了坯料网格与工具网格的参数化关联、工艺参数之间的参数化关联和设计模型与分析模型的参数化关联,保证了产品设计、工艺设计与成形模拟模型同步更新,实现了参数化的CAE分析和真正意义上的CAD/CAE无缝集成。该系统通过建立统一的设计与模拟模型,避免了传统CAE软件与CAD平台之间模型数据交换所引起的曲面丢失和精度损失。通过某企业生产的烤箱上盖的成形模拟的参数化应用,以及模拟结果与实验结果的对比,验证了系统的实用性和准确性。     

基于数值模拟的覆盖件表面畸变检测算法

根据汽车覆盖件成形中表面畸变的几何特征,模拟油石检测板料表面畸变的过程,在对板料进行三维网格数值模拟的基础上,通过分析网格上节点与周围节点的相对位置,在FASTAMP后置处理系统中实现了表面畸变的检测功能。算法的计算效率和计算精度较高,在分析设计阶段实现了表面畸变的预测,使试模次数减少,生产率得到提高。     

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。     

汽车后尾板下支撑梁一次拉延工艺数值模拟

汽车后尾板下支撑梁属于形状复杂的小圆角多凸台阶梯盒形拉延件,成形难度较高,通常企业采用两道拉延工序完成。利用基于UG/NX的板料成形仿真软件FASTAMP-NX对汽车后尾板下支撑梁的一次拉延成形过程进行了有限元模拟,分析在一次拉延成形中出现的主要质量问题的产生机理和影响因素,对工艺参数进行了调整,获得了良好的模拟结果并得到了实验验证,将原来的二次拉延工艺成功改为一次拉延,降低了成本,提高了效率,为优化冲压工艺和模具设计提供了依据。     

集成SolidWorks平台的修边线展开与翻边成形同步模拟系统

基于SolidWorks平台开发了三维修边线展开及翻边成形参数化同步更新模拟系统(SW-TUX),实现了CAE分析环境与CAD的无缝集成,避免了数据转换带来的精度损失。借助SolidWorks二次开发API工具,结合翻边成形的实际工艺流程,设计了工艺操作树和开放式材料库,研究了网格的智能修复技术以及翻边过程中边界约束处理方法。充分利用SolidWorks参数化建模功能,在翻边成形工艺中引入参数化思想,实现了翻边成形模拟过程的参数化同步自动更新,实时反馈设计变更的可行性和实用性。结合实例进行模拟分析,验证了该系统的可行性。