CAE技术在冲压模具设计和制造中的应用
应用计算机模拟,据统计可产生如下技术经济效益:模具设计、制造和调试时间平均减少30%;模具调试次数平均减少40%;工艺调试时间平均降低50%;每套模具平均降低成本20%。
1.2有限元方程的建立[3]
三维弹性动力学的基本方程:
(1)式中,是质量密度,μ是阻尼系数,和 分别是 对t的二次导数和一次导数,表示I方向的加速度和速度。 和 分别代表惯性力和阻尼力。另外,由于现在的情况下,载荷是时间的函数,因此位移,应变,应力也是时间的函数,故在基本方程中包刮了粗始条件(6)式。
下面以三维实体单元为例,介绍有限元求解的基本步骤:
(1)连续区域的离散化
在动力分析中,因为引入了时间坐标,所处理的是四维坐标(x,y,z,t)问题;在有限元分析中,一般采用部分离散的方法,即只对空间域进行离散,这样,此步骤和静力分析相同。
(2)构造插值函数
由于只对空间域进行离散,所以单元内位移u,v,w的插值表示为:
上式中各符号的意义与静力分析相同,只是节点参数ɑe是时间t的函数
3)形成系统求解方程
根据虚功率原理,可得:
(4)求解运动方程
运动方程(12)或(15)是一个常微分方程。对其求解,目前主要由两大类方法:直接积分法和振型叠加法。直接积分法通常又包括基于中心差分法以及Newmark法,Wislson-θ法等隐式迭代算法。在板料成型分析中,以中心差分法的使用最广泛。
(5)计算应力和应变
以运动方程中解出节点的位移向量 ,则可利用(2)和(3)计算应变ε(t)和应力σ(t)。
1.3现代冲压成形过程的计算机模拟框图
如图1所示。
图1 现代冲压过程的计算机模拟
1.4 模具系统和工艺参数对冲压成形的影响
在冲压成形过程,模具系统(冲头、凹模、压边圈、拉延筋等)的型面参数和冲压工艺参数压机参数、冲头力-运动参数、压边力参数、润滑油、冲压工序等,对可成形程度和成形质量具有决定性的影响。如果在设定的冲压条件(模具和工艺参数)下产生不满意的零件,应该调整哪些参数以获得满意的结果?
1.4.1 压边力
