基于AutoForm的汽车推杆支架毛坯及排样设计

谢 杰，曹 勋

(1.常州大学怀德学院，江苏 靖江 214500；2.常州星宇车灯股份有限公司，江苏 常州 213000)

0 引言

冲压制件的质量和精度不仅与冲压件自身的结构、材料有关，还与制件毛坯的形状及尺寸密切相关[1]。本文研究的汽车车身推杆支架的成形主要包含落料、冲孔、翻边三个工序，翻边作为该零件的最后一道工序，意味着该制件不再有其他修边工序来保证零件的尺寸，那么确定零件的毛坯外形尺寸的落料工序就显得非常重要。通常，毛坯的外形尺寸首先由设计人员初步理论估算，然后通过不断的工艺调试来确定最终的落料轮廓线。虽然采用上述传统的设计方法可获得符合产品精度的毛坯外形尺寸，但生产制造周期较长、成本较高，结果也不准确。随着冲压模具设计制造技术的发展，各式各样的有限元仿真软件得以应用，AutoForm R7作为一款钣金冲压成型专用分析软件被广泛地应用于冲压生产和设计中。利用AutoForm R7软件确定制件毛坯外形尺寸，可以缩短生产周期，降低生产成本，提高冲压件毛坯外形尺寸的精度[2]。

1 AutoForm软件概述

目前，AutoForm、Dynaform、PressCAD等分析软件被广泛应用于模具辅助设计和制造过程中[3,4]。其中，AutoForm软件是应用比较广泛的一款软件，不仅可以实现制件毛坯外形尺寸的计算、对展开图进行自动排样，还能模拟冲压成型过程，分析成型过程中可能存在的缺陷，为设计人员提供设计参考。利用其Form check(Formchk)模块可以直接得出毛坯的轮廓线，相较于其他分析软件更为方便快捷。AutoForm软件主要包括前处理和后处理两大部分，其中毛坯尺寸计算和排样的具体的步骤为：产品数模导入→设置参数(冲压方向、材料及厚度)→毛坯外形尺寸计算→设置排样的搭边值等→得出排样图和材料利用率。

2 计算汽车车身推杆支架毛坯外形尺寸

2.1 产品分析

汽车车身推杆支架三维数模如图1所示。该冲压件的成形主要包括落料、冲孔、翻边三个工序。毛坯的外形尺寸和轮廓主要是由翻边部位决定的，制件的翻边角度为90°，翻边线主要是由圆弧和直线组成，圆弧处可以看作是曲线翻边，其余为直线翻边，直线翻边处的展开图可以较容易地获得，而曲线翻边处的展开图由于没有统一的计算方法，所以较难获得精确的毛坯外形尺寸，因此采用AutoForm软件对其展开计算。

图1 汽车车身推杆支架三维数模

2.2 产品数模导入

冲压制件的三维数模既可以以实体形式导入AutoForm软件，在AutoForm软件中抽取为片体；也可以在UG等三维软件中对冲压制件的三维数模进行抽取中性面，然后再导入AutoForm软件中。

本文将汽车车身推杆支架三维数模直接导入AutoForm软件中，抽取零件的中间层，如图2所示。

图2 汽车车身推杆支架中间层

2.3 设置相关参数

设置模具的压力中心为零件几何中心，设置材料为SAPH440，其抗拉强度≥440 MPa，厚度为3.2 mm。

2.4 毛坯外形尺寸计算

利用Form check(Formchk)模块计算冲压件的毛坯外形尺寸，结果如图3所示。

图3 汽车车身推杆支架毛坯展开图

3 排样

相比传统排样方式的确定过程，利用AutoForm软件进行自动排样，具有方便快捷、准确度高的特点。AutoForm软件不仅可以实现多角度单排、双排、镜像排等多种自动排样方式，还能同步计算材料利用率、价格及重量等。

根据冲压件的外形、材料的种类及厚度，查《冲压模具简明设计手册》[5]，得到工件间的搭边值为2.2 mm，侧搭边值为2.5 mm。将搭边参数输入软件中，排样方式选择(0°，30°，90°)单排和双排，得到排样图如图4、图5所示。

图4 多角度单排排样图

在AutoForm软件中同步获取各种排样的材料利用率，如表1所示。根据表1中数据可知，双排的材料利用率均高于单排的材料利用率，其中选择双排角度为30°时材料的利用率最高(70.18%)。

表1 各种排样材料利用率 %

将由AutoForm软件生成的图5(b)30°双排排样图另存为igs文件，导出至UG标注尺寸，得到最后排样设计图，如图6所示。

图5 多角度双排排样图

图6 30°宽115 mm排样图

4 结论

本文利用AutoForm软件计算汽车车身推杆支架的毛坯形状和尺寸，并对其进行排样优化。可以得到以下结论：

(1)利用AutoForm软件自动求解毛坯的展开尺寸，可以提高毛坯的尺寸精度，尤其是对于复杂冲压件的毛坯展开图而言，使得理论计算的毛坯尺寸与实际接近，可缩短现场试模周期，降低生产成本，为模具设计和制造提供重要的参考。

(2)在搭边值一定的条件下，不同倾斜角度的单排与双排排样，材料的利用率不同。采用AutoForm软件计算不同倾斜角度的单排与双排排样的材料利用率，快捷方便，最终得出当倾斜角度为30°双排、条料宽度115 mm时，材料的利用率最高。