基于cAE分析的冲压件结构设计完善

夏禹　张晨

【摘要】CAE可以改进传统模具的生产方式，提高传统模具的生产力，是一项科技含量高的系统工具。CAE是借助计算机软件，对模具的生产起到辅助作用，有助于技术人员可以可以采用计算机技术对模具的结构、模具的加工进行制作和设计。随着计算机技术的高速发展，计算机强大的软件和硬件系统为促进了CAE的进一步完善，为模具行业提供了强有力的保障。企业在进行产品设计时，充分使用CAE，生产处高质量的产品。CAE实现了企业信息化和集成化。本文通过分析CAE软件对冲压件结构设计的完善，使CAE的研发可以更好地促进企业的发展。

【关键词】CAE；冲压件结构；设计完善

在对五金冲压模进行设计的过程中，要按照冲压件的结构，运用相关技术，从而能够设计出冲压件的成形模具，然后在试验的过程中还要对成形的模具进行修改，从而能够使冲压模具达到质量的标准。在冲压件结构设计优化的过程中，可以运用CAE软件，这种软件运用计算机辅助技术，能够对冲压件结构设计过程中的数据进行运算，从而能够得到最准确的参数，提高冲压件设计的质量。

一、CAE软件的特征

CAE软件必须准确的描述物体的形状特征，模具的工作部分都是根據零件的形状来制作的，因此，必须要明确模具的几何形状。如果零件的几何形状不明确，程序则不能正常的运行，产品零件的几何特征也就不能进行输入。在进行模具的加工时，必须要对刀具的轨迹进行准确运算，因此，也需要建立准确的几何图形来确定刀具的轨迹。几何模型的建立是CAE软件使用过程中最核心的问题。CAE软件使用必须具备标准化的条件，模具的设计要遵循多元化的设计方案，为了更好的实现CAE软件的使用，减少数据消耗的存储量，在进行CAE系统的建立时，必须确保其设计的标准化，模具的零件也必须采用标准化的形状，模具的结构也必须有统一化的标准，在模具的设计过程中，可以选用标准的模具组合，实现模具零件的标准性。CAE系统准则的制定是其使用的重要问题，模具准则的设计一般是以表格和线形图来呈现的。

二、冲压件形成的工艺分析

（一）冲压件产品的主要特点

以汽车的散热器罩为例子，在进行覆盖件的冲压过程中，尽量运用一道工序就可以完成任务，使覆盖件的轮廓清晰，如果覆盖件在两次工艺才成形的话，会导致成形不完整的问题，使覆盖件的质量降低。当覆盖件的形状确定后，尽可能使覆盖件表面平滑均匀，使各个部位的变形程度能够达成统一，在不同的工序完成时，能够确保各个工序能够相互调整，使工序的状态良好。

（二）冲压件设计的结果和比较分析

在传统的方法设计和有限元仿真基础设计出的成形的冲压件的制作工艺中，通过对两种方法设计出的冲压件进行分析，冲压件出现破裂和出现起皱问题的部分几乎是同一个部分，其仿真的结果也几乎一致，因此，如果能够在冲压件刚开始设计的时候，就采用有限元的方法进行模拟，从而能够对成形的冲压件进行分析，就能够提高冲压件开发的质量，使冲压件的设计更加符合规范。

三、基于CAE分析的冲压件结构设计优化和比较分析

（一）基于CAE分析的冲压件结构设计优化分析

基于CAE分析，在对冲压件的结构设计进行优化时，可以完善以下几点：

其一是能够完善破裂区域的圆角。其二是在完善圆角的过程中可以运用变倒圆角的方法，随着拉伸的高度不断变化，拉伸高度越大，越要增加圆角的半径。其三是使顶面和底面的过度范围的角度减小，这样可以确保拉伸的深度是统一的，从而能够在冲压件成形的过程中能够保持角度一致。其四是在突出的部分，通过压边的方法，减小起皱的问题，尤其是在冲压件的中心部位，运用拉伸筋，将拉伸筋固定在冲压件的中间部分，就可以使冲压件在成形的过程中保持平整。

（二）基于CAE分析的冲压件结构设计优化结果分析

对冲压件的边界条件、弹塑性材料模型运用CAE软件渐进性分析，然后对冲压模型的成形步骤进行模拟，使冲压件的料片能够达到等效的应变，确定冲压件的厚度，分析毛坯在冲压过程中的厚度，分析导致冲压件开裂的原因，分析出冲压件成形的机理，从而分析出冲压件在开裂的过程中经过了多次弯折的过程中，其表面受到了很大的拉力和应力，在冲压的过程中，由于材料受到挤压后会迅速向两边分散，这就导致了材料在冲压的过程中会迅速地减薄，但是，如果翻边的圆角减小了，救会防止周边的材料产生流动，从而能够实现流动的补充。当在冲压的过程中，流动的补充不能够符合冲压的流程时，当毛坯的厚度减小到一定的程度时，就会导致冲压件发生开裂。

在运用CAE进行分析的基础上，冲压件是不会出现开裂的缺陷的，在冲压的过程中，可以运用修模的方法，从而能够将毛坯的成形过程进行完善，能够达到消除缺陷的目的，但是，如果对成形的缺陷进行分析时，就会发现如果要彻底消除冲压的问题，就要对翻边的圆角进行改变，从而能够确保材料不会向四周流动，将圆角的半径进行扩大，过度圆角的半径增大后，料片的厚度也会增大，能够将材料的流动进行控制，分析到产品结构的设计要求，不能够无限的增加圆角的半径，如果材料流失的速度非常快，也可以采用材料补充的方法，将料片出现开裂的部分的结构进行改善，直接将其圆弧形的设计直接改成直线型的设计，从而能够减小材料以为内凹形成的应力，如果应力过于集中就会导致冲压件的开裂。

四、基于CAE分析的冲压件结构设计应该注意的问题

有序的组织能够确保冲压模具能够制作成功，因此，在基于CAE分析的冲压模具生产的过程中，应该先建立项目管理团队，项目小组的组成主要包括技术负责人、商务负责人、质量负责人和调试人员等构成。项目经理负责对整个项目的整体负责，主要有项目的成本预算、项目的技术指导等，主要负责与客户之间的沟通那个，处理客户的问题，对项目进行监管，协调项目，使项目能够顺利运行。技术负责人主要是签署技术方面的协议，提供冲压模具的技术方案。质量负责人主要负责冲压模具在制作中的质量问题，按照质量管理体系的相关内容，对项目进行管理、控制和监督，定期对制作好的冲压模具进行实验，确保冲压模具质量完好。

结语

运用CAE进行分析，能够使冲压件的设计更加完善，能够提高冲压件设计的质量，在对冲压件的结构进行设计的过程中，运用CAE分析，通过仿真和建模的方法，在冲压件运用之前就能够分析出其存在的 ，能够在一定程度上促进冲压件的优化和完善，能够对冲压件的优化提供有力的数据支撑，从而能够提高冲压件制作的质量。在对一些复杂的或者大型的冲压件制作进行分析时，可以运用有限元的分析方法，从而能够分析冲压件实际的应用效果。

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