一种提升AutoForm分析效率的方法

武方方，沈左军

(奇瑞汽车股份有限公司 制造工程院，安徽 芜湖 241009)

0 引言

汽车行业竞争日趋激烈，各主机厂为了缩短新项目的开发周期同步工程，其中分析的准确度和速度在一定程度上影响着整个项目的开发周期，因此如何在保证CAE仿真模拟质量的前提下提高分析效率，是值得思索的问题。

同步工程是指在产品设计的过程中同步分析工艺可行性。在产品的整体开发过程中，造型、性能、内饰、外饰等是关联体，相互影响，产品结构处于不断变化中，工艺可行性分析的轮次增加。另外为了避免后期设计变更，减小调试难度，对分析精度的要求越来越高。在这种情况下要想提高CAE仿真分析的效率，只能通过简化操作步骤，减少工艺调整次数来实现。

1 AutoForm软件分析效率提升的思路

根据AutoForm软件的运用经验，确定了两大优化方向，如图1所示。第一个方向，设置模板文件。针对不同零件的常规设置和特殊设置，均体现在对应的模板文件里，开展分析工作时直接调用模板。第二个方向，模面生成快速化，可通过模面控制线数据库来实现的。

图1 AutoForm分析效率提升优化思路

2 AutoForm软件分析效率提升详细说明

2.1 设置模板文件

针对不同零件制作各自的模板文件，如图2所示。每个模板文件引用3个模块的标准文件，如图3所示，分别是设计模块、控制参数模块和后处理模块。可以在软件自带的标准模块模板里根据使用者所在公司标准修改模板数值，从而得到适合自己公司的模板文件。在3个模块的模板文件里可定义的参数有以下几点：

图2 不同零件的模板文件

图3 模块标准文件

1) 网格尺寸：软件默认网格尺寸是AutoForm公司的推荐值，各公司可根据各自的生产条件，综合考虑稳定性，结合本公司经验，在模板里定义适合自己公司的网格尺寸。

2) 工具体刚度(tool stiffness)：软件默认值是50 MPa/mm,而对于侧围、顶盖等大型模具，其工具体刚度是10 MPa/mm；对应翼子板、侧门、后盖等中型模具，其工具体刚度是30 MPa/mm。可以在各个零件模板文件里设置对应的刚度值。

3) 压边力类型(force/pressure):软件默认类型是初始压强(initial press)，而实际分析过程中给定了压边力，因此在模板里修改默认类型为初始力，并且可以设置参考压边力。

4) 后处理设置(settings)：指分析结果显示的模板化，主要有FLD、变薄率、最大失稳等。以变薄率为例，软件默认范围为-0.30～0.10，而实际分析需要满足拉延充分性(变薄率大于0.04)，同时需要满足拉延不开裂(变薄率小于0.20)。在未使用模板的情况下，需要通过5个步骤才能得到结果，而通过在模板中定义需要的区间，不同的区间显示不同的颜色(图4)，只需要1个步骤即可得到上述两种不同需求的结果。在整个分析过程中，查看结果的频率较高，此方法不但可以提高效率，也避免反复操作影响工作者的心情。通过案例对比，以上4个步骤可节约10 min。

图4 后处理参数设置示例

5) 输出结果步距(output)：如表1所示，软件在计算过程中会提取设置步距的计算结果，默认输出计算结果步距为Each Time Step，即压机每运行2 mm,输出1个计算结果。分析文件大，占内存大，且计算时间长，而在查看常规分析结果时，主要是查看拉延到底前5 mm以内以及拉延初始和拉延过程中的变化情况，因此在模板里针对不同零件可以制定需要的输出步距，如表1和2所示。这可以将分析文件的大小减小为原来的45%，缩短分析时间5 min。

表1 不同零件输出结果步距

表2 自定义结果输出步距与默认结果输出步距对比

2.2 模面生成快速化

在运用AutoForm软件分析过程中，模面的制作占时较长，而且首轮分析需要调整2～3轮才能得到较为满意的模面。模面是由多个控制线生成的，为了达到模面快速生成的目标， 针对每个零件制作了控制线数据库，分析新零件时直接导入所需的控制线。控制线的基本形状是不变的，具体数值可以根据需要再调整。控制线主要选择在材料利用率控制点处和典型模面处(图5)。控制线数据库含有一定的工艺信息(图6)，定义了工艺补充区域R角和拔模角，并能快速导入，可有效提高制作模面的效率。通过验证，使用控制线数据库可以减少1轮模面调试，所以效率可提升20%。

图5 模面控制线数据库示意图

图6 模面控制线数据库示意图

2.3 方法验证

为了验证上述思路的有效性，分别以翼子板和侧围拉延工序为例进行分析。使用模板文件和模面数据库，模面建立效率可提升20%；其他设置、计算、及结果查看等步骤，可节约时间约15 min。同时分析文件大小可减小为原来的45%左右。

3 结论

通过AutoForm软件的运用和总结，归纳出两条提升分析效率的途径。(1)制作设置模板文件，模板文件里包含自定义网格尺寸、工具体刚度、压边力类型，以及后处理的设置和自定义输出结果步距。通过使用模板文件，可减少分析时间15 min，同时将分析文件大小减小为原来的45%左右。(2)针对每个零件制作模面控制线数据库，模面控制线包含一定的工艺信息，有凸模R角和侧壁拔模角的参考值，此参考值由经验总结得到，可以提高20%的模面制作的效率。