基于CATIA平臺的汽車覆蓋件沖壓成形模擬系統(tǒng)FASTAMP

柳玉起電話中科技大學材料成形與模具技術(shù)國家重點實驗室2015-1基于CATIA平臺汽車覆蓋件沖壓成形模擬系統(tǒng)FASTAMPFASTAMP系統(tǒng)主要模塊沖壓成形全工序模擬（MSFA模塊）可以模擬預(yù)彎、重力、拉延、修邊、翻邊、回彈工序一、FASTAMP系統(tǒng)主要模塊汽車覆蓋件沖壓成形全工序模擬拉延修邊翻邊翻邊回彈基于CATIA平臺全工序模擬設(shè)置修邊線展開及翻邊成形性快速分析（TUW模塊）可以準確展開復(fù)雜修邊線，快速分析翻邊成形中的起皺和開裂缺陷，校核修邊刃口強度一、汽車覆蓋件模擬系統(tǒng)FASTAMP主要模塊復(fù)雜修邊線快速展開翻邊缺陷快速分析修邊刃口強度校核TUW模塊產(chǎn)品可成形性分析及毛坯展開（BEW模塊）可以準確展開產(chǎn)品毛坯尺寸，快速分析產(chǎn)品形狀造成的潛在成形缺陷一、汽車覆蓋件模擬系統(tǒng)FASTAMP主要模塊毛坯尺寸展開產(chǎn)品潛在缺陷分析BEW模塊毛坯排樣及材料利用率計算（BNW模塊）可以單排、雙排、雙料排等，可以進行不同排樣材料利用率比較，計算最佳材料利用率等一、汽車覆蓋件模擬系統(tǒng)FASTAMP主要模塊已經(jīng)在NX平臺上完成，正在集成于CATIA平臺FASTAMP系統(tǒng)特點無縫集成于CATIA平臺無需數(shù)據(jù)置換，充分利用CATIA參數(shù)化特性，同步更新數(shù)值模擬結(jié)果FASTAMP系統(tǒng)特點（一）MSFA模塊全工序成形模擬TUW模塊修邊線展開翻邊成形性模擬BEW模塊毛坯展開產(chǎn)品可制造性模擬BNW模塊毛坯排樣材料利用率計算FASTAMP系統(tǒng)特點（一）統(tǒng)一CAD平臺統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品分析輔助設(shè)計工藝設(shè)計成形仿真成形仿真實現(xiàn)設(shè)計與成形模擬同步更新成形模擬速度快基于動力顯式算法模擬成形過程，隱式算法模擬回彈，支持多CPU并行計算，支持多核CPU并行計算獨創(chuàng)二分式自適應(yīng)加密-減密算法，計算速度與AUTOFORM殼單元相當FASTAMP系統(tǒng)特點（二）側(cè)圍等效筋拉延模擬1小時左右25萬個四邊形殼單元翼子板等效筋拉延模擬10分鐘左右5萬個四邊形殼單元i7四核CPU測試結(jié)果FASTAMP系統(tǒng)特點（二）提出單元能量插值沙漏控制方法避免了網(wǎng)格加-減密過程能量衰減減少成形有限元網(wǎng)格數(shù)2-4倍二分式自適應(yīng)網(wǎng)格加-減密算法四分式加密算法（1分16）二分式加-減密算法（1分2）計算速度相對于同類算法軟件（pam和dyan）提高2-4倍FASTAMP系統(tǒng)特點（二）FASTAMPAUTOFORM零件FASTAMPAUTOFORM整體地板3072（s）5754（s）實體拉深筋拉延成形模擬計算比較FASTAMP系統(tǒng)特點（二）零件FASTAMPAUTOFORM翼子板1613（s）1958（s）實體拉深筋拉延成形模擬計算比較FASTAMPAUTOFORM成形模擬穩(wěn)定性高針對動力顯式成形模擬算法提出了彈性自適應(yīng)接觸防御算法，兼容超級破損模具網(wǎng)格基于CATIA平臺，直接從曲面定義模具，不需要手工網(wǎng)格剖分FASTAMP系統(tǒng)特點（三）完全自動模具網(wǎng)格剖分從曲面定義模具FASTAMP系統(tǒng)特點（三）提出自適應(yīng)彈簧單元控制動力效應(yīng)降低了模具網(wǎng)格的質(zhì)量要求提高了成形仿真過程的穩(wěn)定性模具板料彈性自適應(yīng)接觸防御算法兼容破損模具網(wǎng)格，提高了動力顯式算法成形模擬穩(wěn)定性系統(tǒng)設(shè)置簡單只需要定義模具和必要的工藝參數(shù)（摩擦系數(shù)、拉深筋、壓邊力、模具行程和位置等等）前后處理基于CATIA平臺，設(shè)計與分析一體化FASTAMP系統(tǒng)特點（四）全工序成形模擬前處理全工序成形模擬后處理成形模擬精度高采用BT和BWC四邊形殼單元，開發(fā)了自適應(yīng)的沙漏控制方法，成形模擬精度高與大量現(xiàn)場測量結(jié)果進行對比FASTAMP系統(tǒng)特點（五）減率率對比收縮線對比FASTAMP系統(tǒng)特點（五）

準確模擬表面細小起皺或波紋FASTAMP系統(tǒng)特點（五）準確模擬成形過程中的起皺現(xiàn)象起皺FASTAMP系統(tǒng)特點（五）起皺準確模擬成形過程中的起皺現(xiàn)象FASTAMP系統(tǒng)特點（五）

autoform

Fastamp

修邊數(shù)模SectionA-ASectionB-BSectionC-CSectionD-DSectionA-ASectionB-BSectionC-CSectionD-D模擬與實驗結(jié)果對比DP590FASTAMP系統(tǒng)特點（五）實驗結(jié)果（Atos測量）Autoform結(jié)果Fastamp結(jié)果模擬與實驗結(jié)果對比FASTAMP系統(tǒng)特點（六）準確模擬拉深筋壓料起皺和拉延過程中的壓邊力不足造成的壓邊圈起皺準確模擬過筋板料的減薄和應(yīng)力變化實體拉深筋模擬，成形模擬精度更高FASTAMP系統(tǒng)特點（六）等效筋和實體筋成形模擬結(jié)果與實驗結(jié)果比較修邊線展開與翻邊成形性快速分析FASTAMP系統(tǒng)特點（七）最終展開修邊線模型準備:6

min計算時間:8.14s模型準備:4

min計算時間:9.35s模型準備:8

min計算時間:9.68s展開方法耗時準確性備注手工展開6-10hrs90%無法考慮塑性變形CAD幾何展開2-4hrs80%逆算法展開<30min98.6%精度高，速度快模型準備:5

min計算時間:5.44s精確展開修邊線準確展開復(fù)雜修邊線FASTAMP系統(tǒng)特點（七）整體側(cè)圍修邊線展開與現(xiàn)場結(jié)果比較90%符合精度要求快速預(yù)測翻邊成形缺陷,指導工藝設(shè)計FASTAMP系統(tǒng)特點（七）快速翻邊成形模擬缺陷與現(xiàn)場實驗驗結(jié)果比較FASTAMP系統(tǒng)特點（八）改進全量形變本構(gòu)理論精確化工藝參數(shù)模型Ufkf=kU提出了自適應(yīng)初應(yīng)變概念修正割線模量軟化過快問題從本質(zhì)提高了有限元逆算法精度提出了工藝參數(shù)彈簧單元模型準確反映工藝參數(shù)的被動作用進一步提高了逆算法計算精度

o

修正割線模量自適應(yīng)初應(yīng)變彈簧單元改進有限元逆算法，可以進行鈑金產(chǎn)品的可制造性分析應(yīng)變過度局部化現(xiàn)象正常塑性變形FASTAMP系統(tǒng)特點（八）

深拉延件成形件快速展開復(fù)雜鈑金產(chǎn)品毛坯尺寸產(chǎn)品可成形性分析FASTAMP系統(tǒng)特點（八）快速模擬產(chǎn)品潛在成形缺陷FASTAMP系統(tǒng)特點（八）產(chǎn)品形狀與表面質(zhì)量分析快速模擬產(chǎn)品表面微波紋、暗坑FASTAMP系統(tǒng)特點（八）減薄率

成形極限圖

初始形狀設(shè)計的直角處有起皺趨勢，外板成形質(zhì)量不能保證，零件形狀設(shè)計不合理增厚5%表面起皺FASTAMP系統(tǒng)特點（八）減薄率

成形極限圖

局部增加工藝凹槽后，起皺區(qū)的增厚明顯減最少，起皺程度得到控制，表面質(zhì)量改善明顯增厚下降至0.9%表面起皺明顯改善FASTAMP軟件部分客戶汽車&模具行業(yè)上海大眾汽車有限公司

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