一种考虑模具变形的冲压计算机仿真计算方法
【技术领域】
[0001]本发明书属于汽车覆盖件冲压模具技术领域，特别涉及一种考虑模具变形的冲压计算机仿真计算方法。
【背景技术】
[0002]随着现代汽车的发展，人们对汽车安全性和燃油经济性有了新的要求。先进高强度钢板具有较高的强度和延伸率，适用于汽车工业关于轻量化、碰撞安全性的要求，在车身中应用更加广泛。传统普通板材的冲压CAE仿真计算中，由于板料的成型力对模具的变形影响很小，模具一般被视为刚性体模型也可以获得较高的计算精度。然而先进高强钢板由于屈服强度高，使得所需的成型力增大、模具受力增加，由此产生的模具变形对先进高强钢板成型的影响不容忽视。针对先进高强钢板的冲压数值模拟分析，由于数值模拟精度降低，使得数值模拟对冲压工艺的指导优化作用下降，增加了模具调试工作量，降低了生产效率。
[0003]通过对国内外公开发表的文献和专利进行检索，现有技术中相关的专利有“冲压模具结构分析数值模拟方法”(专利号:200710040000.4)，该专利提供一种冲压模具结构分析数值模拟方法，侧重于模具的结构分析。该专利先用刚体化模具进行板料成形数值分析，得到板料与模具之间的接触应力，通过一定的载荷映射算法，将接触应力映射到模具体上，进行冲压模具结构分析，得到模具的应力应变结果。这种技术存在如下缺点:(I)没有考虑板料成形过程中模具变形对板料成形的影响；(2)在进行板料数值模拟分析时没有将模具视为弹塑性变形体。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服上述现有技术的传统钢板冲压将模具体为刚性体的分析方法中，由于忽略了模具变形对成形性的影响，对于高强钢冲压CAE精度不高的问题，提供了一种考虑模具变形的先进高强钢板冲压计算机仿真方法，通过将模具体视为弹塑性体，在冲压过程中考虑模具变形对先进高强钢板成形性的影响，建立精度更高、更加适合先进高强钢板冲压数值模拟的分析方法。
[0005]—种考虑模具变形的冲压计算机仿真计算方法，包括以下步骤:
[0006]步骤1:构建模具模型:
[0007]基于模具受力对模具结构进行简化，并利用模具变形产生的实际拉延间隙值偏置拉延型面，用偏置后的型面裁剪上模，建立具有实际凸凹模间隙的模具模型；
[0008]步骤2:对步骤I构建的模具模型进行网格划分；
[0009]对模具模型进行有限元三维网格划分，并将划分后的模具导入有限元软件Dynaform 中；
[0010]其中，网格尺寸范围为2-10mm;
[0011]步骤3:在有限元软件Dynaform中对模具的板料进行网格划分，板料单元模型采用BT壳单元，厚度方向积分点为7个，设置冲压过程参数与模具的材料属性参数；
[0012]步骤4:利用有限元前处理软件hypermesh对凸模、凹模、压料板的运动状态进行设置，并且对模具进行弹性体化设置，完成对冲压过程的有限元仿真，得到模具的应力应变结果以及板料成型结果。
[0013]所述步骤I中，利用模具变形产生的实际拉延间隙值偏置拉延型面，所述拉延间隙按照1.1倍的板料料厚取值
[0014]所述步骤2中对模具进行有限元网格划分时，采用局部网格加密技术保证细微型面网格单元的符型性，保证凸凹模圆角有三个以上的单元。
[0015]所述步骤4中凸模、凹模、压料板的运动状态的控制实现过程如下:
[0016]凸模的状态，通过限制凸模最底层单元6个自由度实现；
[0017]凹模与压料板的状态通过限制最上层单元X、y方向的平动自由度实现。
[0018]所述模具的弹性体化设置过程通过修改Ls-dyna关键字完成，具体如下:
[0019]在KEY文件中增加体单元控制关键字:*C0NTR0L_S0LID ;增加弹塑性模型关键字*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC，替换刚体模型关键字Rigichbody ;定义关键字*B0UNDARY_PRESCRIBED_M0T10N_SET来控制弹塑性体工具的运动。
[0020]有益效果
[0021]本发明提出了一种考虑模具变形的冲压计算机仿真计算方法，包括以下步骤:步骤1:构建模具模型:步骤2:对步骤I构建的模具模型进行网格划分；步骤3:在有限元软件Dynaform中对模具的板料进行网格划分，板料单元模型采用BT壳单元，厚度方向积分点为7个，设置冲压过程参数与模具的材料属性参数；步骤4:利用有限元前处理软件hypermesh对凸模、凹模、压料板的运动状态进行设置，并且对模具进行弹性体化设置，完成对冲压过程的有限元仿真，得到模具的应力应变结果以及板料成型结果。
[0022]该方法相比于现有技术，在进行板料成形数值仿真时将模具设为弹塑性变形体，考虑了模具变形对板料成形数值仿真的影响，建立精度更高、更加适合先进高强钢板冲压数值模拟的分析方法，其优点具体如下:
[0023](I)建立更接近实际冲压条件的仿真计算模型，得到更加精确的考虑模具变形的板料成型仿真结果，为先进高强钢板冲压成型的工艺设计、模具设计提供更具价值的参考依据；(2)得到更加精确的板料应力场结果，提高了零件回弹的仿真计算精度；(3)获得模具的应力应变状态，为探究模具受力提供参考。
【附图说明】
[0024]图1为本发明所述方法的流程示意图；
[0025]图2为模具爆炸图；
[0026]图3为弹性工具体板料成型图；
[0027]图4为刚性工具板料成型图；
[0028]图5为实际冲压零件图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合实例与附图做进一步的说明。
[0030]如图1所示，一种考虑模具变形的冲压计算机仿真计算方法，包括以下步骤:
[0031]步骤1:构建模具模型:
[0032]基于模具受力对模具结构进行简化，并利用模具变形产生的实际拉延间隙值偏置拉延型面，用偏置后的型面裁剪上模，建立具有实际凸凹模间隙的模具模型；
[0033]步骤2:对步骤I构建的模具模型进行网格划分；
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