鄭 玲

（達州職業(yè)技術學院機械系，四川 達州635001）

0 引言

目前，采用柔性工藝生產輕量化產品是制造業(yè)發(fā)展的一個總趨勢，為了順應這一趨勢，必須生產出質量更輕、精度更高的金屬板料［1］。在生產金屬板料的過程中，板料沖壓成形仿真技術的運用，符合了制造業(yè)發(fā)展的趨勢，能夠縮短產品開發(fā)的周期及減低開發(fā)成本，是一種值得推廣應用的技術。本文分析了板料沖壓成形仿真技術的應用現(xiàn)狀以及應用前景，旨在完善板料制造技術和沖壓成形工藝，提高仿真技術的應用水平，為相關的作業(yè)人員及研究人員提供有價值的參考。

1 板料沖壓成形技術分析及其仿真技術產生的背景

沖壓成形是一種塑性變形加工工藝，在沖壓成形過程中，金屬板料容易出現(xiàn)破裂、起皺及回彈現(xiàn)象，這對板料的實際使用極為不利。此外，在沖壓成形過程中，難以預知模具與金屬板料發(fā)生接觸時的接觸力、接觸面積等相關參數(shù)，一般時間不同時，參數(shù)也將不相同，這就加大了預估板料成形情況的難度，在設計模具時也難以統(tǒng)一標準。在運用該技術時，設計和制造模具的工作難以做到一次性成功，只能在反復實踐中對模具加以改進，但是在不斷修改的過程中，可能導致原來的模具不再具有使用價值，這不僅延長了產品的開發(fā)周期，還增加了設計和制造模具的成本［2］。不過，采用板料沖壓成形仿真技術能夠很好地解決以上難題。在沖壓成形仿真技術中，采用計算機模擬沖壓成形過程，能夠有效進行試模，并且可以多次修改模具設計以及沖壓成形的工藝。同時，在仿真循環(huán)過程中，可以找出沖壓成形和模具設計中存在的缺陷，從而通過仿真實驗對沖壓技術進行完善。運用仿真技術可以減少物理式試模次數(shù)，避免在物理試模中出現(xiàn)模具損壞的現(xiàn)象，減少修模的次數(shù)。因此，將仿真技術應用于沖壓成形技術中，能夠為企業(yè)帶來巨大的經濟效益，提升其競爭實力。

2 板料沖壓成形仿真技術的應用分析

2．1 應用概況

目前，在國外板料成形方面的仿真軟件已經變得相對完善，通過這些仿真軟件能夠有效模擬多種板料成形的工藝，如液壓脹形、切邊、拉深以及工位成形等。同時，這類軟件還能夠完善模面設計、快速排樣以及快速估算坯料。因此，在成形模具的設計和金屬材料的選型方面，該技術得到了廣泛運用。目前，板料沖壓成形方面的仿真軟件主要為DYNAFORM，該仿真軟件由2部分組成，即求解器和后處理器，其中求解器可以較好地模擬動力沖擊，如高速爆炸、高速碰撞等，確保模擬結果的可靠性［3］。此外，該仿真軟件應用的網格技術為自適應技術，坯料在初始狀態(tài)時，網格較粗，在沖壓成形中，網格逐漸變細，因此模擬的精確度大幅度提高，同時也較好地解決了計算效率與分析精度之間存在的矛盾，平衡了精度要求和時間要求。

2．2 板料沖壓成形仿真技術的應用實例分析

在沖壓成形過程中，應用仿真技術能夠顯著提高生產效率，下面筆者以DYNAFORM仿真軟件為例，舉例說明板料沖壓成形仿真技術的應用方法。

應用實例1：采用沖壓成形工藝制造的金屬零件被廣泛用于家電產品中，此類金屬零件的特點是材料流動性不強、形狀簡單、拉伸程度不大。由于在塑性變形工序中，回彈控制程度難以控制，因此，這類零件常出現(xiàn)變形不充分的問題。在分析某一零件的沖壓成形結果時，發(fā)現(xiàn)并未發(fā)生明顯起皺現(xiàn)象，但是在小凸臺處出現(xiàn)變薄現(xiàn)象，變薄量約為20%，這對成形質量的影響不大。但是，通過進一步的隱式分析，可以發(fā)現(xiàn)零件回彈變形的程度較大，導致沖壓成形質量存在較大的問題，影響了零件的正常使用。因此，應用仿真軟件對設計模具的方法進行修改，將能夠提高成形后的板料質量。

應用實例2：采用DYNAFORM軟件建立了某汽車翼子板的仿真沖壓成形模型，可以發(fā)現(xiàn)模型的組成部分包括下模面、上模面、壓邊圈以及坯料面，同時軟件采用網格對這些部分進行了劃分，并定義了加載曲線、速度曲線以及特性參數(shù)等。在參數(shù)定義后，便可以計算出成形參數(shù)，隨后DYNAFORM軟件以極限圖的方式給出分析結果。在極限圖中，可以清楚地顯示起皺現(xiàn)象。此外，DYNAFORM還可以得出板厚變化的趨勢圖，在該翼子板沖壓成形的分析圖中，總變薄量低于5%，最大變薄量為25%。通過分析發(fā)現(xiàn)，沖壓誤差不會對成形質量造成影響，且該成形工藝及模具設計方法可以在板料制造中使用。如果采用仿真軟件進行分析后，發(fā)現(xiàn)成形狀況不符合標準，則可以通過仿真軟件找出問題，并對模具進行修改，然后再重新評估和計算。

3 板料沖壓成形仿真技術的應用前景分析

3．1 計算效率需要變得更高

目前，仿真軟件已經得到了不斷的完善。在計算沖壓成形方面的數(shù)值時，仿真軟件能夠同時處理接觸問題和非線性問題等，尤其是能夠準確分析收斂問題和回彈問題，并且能夠計算高難度的參數(shù)及大量的數(shù)據。當前，需要做好的工作是提高仿真軟件在計算沖壓成形參數(shù)時的精確性，以促進該技術的普及。而為了提高仿真技術的運算效率和運算精度，需要探索更符合實際的算法，同時還要注意發(fā)展有限元技術。另外，還應注意引進國外先進的仿真技術，根據板料沖壓工藝的實際發(fā)展情況，對國外的仿真技術進行改進，使仿真軟件的實用價值不斷加強。

3．2 計算結果與實際試模結果需要變得更接近

在仿真技術中，判斷板料破裂、起皺及其他性能參數(shù)所需的分析數(shù)據，均由仿真試驗中獲得，這些數(shù)據是否具有準確性和真實性，將對仿真分析結果造成很大的影響，特別是在分析一些新型板料時，其分析結果的可靠性及精度都會受到試驗數(shù)據的影響。因此，為了使仿真技術在板料沖壓成形工藝中得到更好的運用，應該強化研究相關實驗理論以及基礎工藝的理論，使仿真軟件可以獲得更為詳盡豐富的、準確的素材庫，從而使計算結果與實際試模結果更接近。另外，零件在沖壓成形后，容易發(fā)生回彈現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，不僅會對板料制造的最終精度造成影響，同時還會影響到沖壓成形后的形狀。因此，為了使分析結果與實際試模結果更接近，還應重視回彈問題的仿真設計與研究，并采取相應的技術來補償回彈后的模面形狀，提高仿真軟件的計算精度和補償能力。

4 結語

綜上所述，板料沖壓成形仿真技術，是一種較為先進的技術，在制造板料的過程中運用該技術能夠有效提高生產效率。仿真技術是一種基于計算機技術的應用，隨著計算機軟件技術的不斷完善而變得更完善。因此為了使沖壓成形仿真技術得到更為廣泛的應用，應該設計好軟件系統(tǒng)，并根據實際沖壓成形的相關經驗，對仿真技術的分析系統(tǒng)進行完善，以提高該技術分析的精確性及效率，從而提高板料沖壓成形的質量。

［1］李強，張波，徐濟聲，等．沖壓成形仿真和傳統(tǒng)沖壓工藝經驗在某汽車零件中的應用［J］．鍛壓裝備與制造技術，2009（2）

［2］厲呈臣，潘曉輝，韓秀清．板料沖壓成形的彈塑性有限元仿真分析方法［J］．長春工業(yè)大學學報：自然科學版，2007（4）

［3］包向軍，陶宏之，何丹農，等．金屬薄板沖壓成形數(shù)值模擬的并行計算［J］．塑性工程學報，2000（3）