[01537686]汽车覆盖件冲压成型工艺与模具CAD/CAE/CAM一体化技术

该成果为国家“九五”重点技术攻关项目。该课题的攻关任务是以国内已有科研成果和大量的工程实践经验为基础，借鉴国际先进技术，紧密结合国内汽车企业的实际工程需要，开发出我国自己的先进实用的汽车覆盖件冲压成型工艺与模具技术以及与之配套的实验技术与装置，其技术特征为：1、对常见的汽车覆盖件冲压过程进行不同工艺条件下的三维动态仿真，并具有结果可靠，速度高的特点。2通过IGES格式文件和模具NC数据实现了CAD模型和CAM模型到CAE模型的自动转换。3、能预测车身冲压中的常见缺陷如起皱，拉裂等，并提出工艺和模具改进和优化方案。4、通过独特的实验技术与装置，保证实际材料的特性参数由现场直接测试计算出，并与仿真技术配套。5、该成果技术配套性好、实用性强，所建立的CAD/CAE/CAM一体化技术在应用中解决了生产实际中的重大技术难题，产生了较大的社会效益和经济效益。该专题成果整体水平处于国际先进，部分成果具有国际领先水平。在冲压成型过程三维动态仿真技术方面，总体算法采用显式加载和隐式卸载的组合，不仅克服了隐式算法在加载过程仿真中常遇到的收敛性问题，也充分利用了隐式算法在卸载中收敛较快的优点。在冲压成型过程板料弹塑性变形过程的描述与计算方面采用的多模型材料库(包括von-Mises模型，Hill模型和Barlat模型)，在摩擦力计算方面采用的非线性摩擦定律等都具有国际先进水平的功能。在冲压成型过程中板料大变形的计算中采用独创的交叉降阶积分法，在接触边界搜寻中采用的专用级域算法和虚拟接触块概念，在接触力计算方面采用独到的局部质量密度因子法和显式拉格朗日乘子法等具有国际领先水平。通过与国际著名仿真软件LS-DYNA3D等产品的比较，本专题开发的仿真系统在精度方面处于国际先进水平，在速度方面处于国际领先水平。在CAD/CAE/CAM一体化技术方面，该专题不仅开发了具有国际先进水平的通用的IGES接口系统和专用的CAD/CAE交互系统，而且开发了以NC数控轨迹为基础的CAE/CAM接口系统，据查到的资料显示，国际上还没有在汽车覆盖件冲压成型中应用这一技术的报道。在基于计算机仿真技术的冲压工艺分析技术方面，本专题开发的系统不仅具有毛坯尺寸反算，拉裂和起皱的后预测，回弹量的分布计算等功能，而且研究和开发了起皱预警技术和系统。该系统运用能量法手段，通过计算选定区域的屈曲临界因子，能科学地预报起皱的发生。查新报告显示，国内外暂时还没有人涉足这一技术的研究。该专题另一个创新点在于研究和开发了仿真用基础参数实验获取技术与装置。该装置具有三个重要的功能，即(1)实现板料大变形本构关系及参数标定与分析结果实验验证；(2)实现模具与板料接触摩擦特性及参数标定与分析结果实验验证；(3)实现板料厚度影响修正参数标定。这些功能使仿真用的基础参数与仿真系统匹配，对提高仿真结果的精度和可靠性很有意义。该套技术与装置至少填补了国内空白，在国际上也未见有类似技术与装置的报道。该专题的主要成果已应用到柳州微型汽车厂和长沙市梅花车身厂的一些冲压成型技术难题中。该专题成果系统性强，配套性好，理论上和技术上都很成熟，不仅适应汽车企业的需要，也可推广到涉及薄板冲压成型工艺的其他企业，有产生巨大社会效益和经济效益的潜力。