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《优化设计》 课程论文 论文题目： 基于有限元的汽车前轮罩板 模态分析及改进 学 院： 机电工程学院 专业年级： 10级机械设计及理论 学 号： 1101301 学生姓名： 许锐彬 教师、职称： 张翔教授 2011年10 月 12 日 基于有限元的汽车前轮罩板模拟分析 摘 要：采用板料三维成形分析软件ANSYS，对某车型前轮罩板的拉深成形过程进行了数值模拟仿真。主要研究通过修改工艺补充面以及拉延筋等参数，模拟分析了成形结果。结果表明在轮罩板件的产品型面上有部分破裂，为了消除破裂现象，将拉延筋设置和工艺圆角型面进行优化。最终将模拟结果与实际生产所得的样本进行对比。 关键词： 有限元：数值模拟；工艺补充；优化；ANSYS FEM simulation and Forming analysis of front extension to side panel Base on finite element analysis Abstract: The numerical simulation of drawing process for front wheel of side panel is studied by using the three-dimensional sheet metal forming analysis software Dynaform. In this study, the influence of different shape of addendum and the drawbead is analyzed in the stamping simulation. As a result of cracking in faces, the addendum and drawbead are optimizated. Finally it is compared with the sample and the results of deforming. However the thinning of blank is controlled about 27%, and the design of product is needed change for better quality. Key words：finite element analysis；numerical simulation；Addendum；optimization；Ansys 一般比， [1]。在其生产制造过程中，要经过拉深、修边、剖切、整形、翻边等多道冲压加工工序才能完成。其中拉深工序最为重要，它直接影响到生产效率、材料利用率、产品质量及制造成本等因素。为了实现拉深或创造良好的拉深条件，必须合理设计冲压方向、工艺补充部分形状和尺寸以及压料面形式、拉延筋布置、毛坯尺寸和形状等重要工艺因素。 本文针对某车型前轮罩板件，使用板料成形数值模拟软件DYNAFORM对其成形过程进行了模拟仿真，从仿真的计算结果来研究工艺补充部分形状变化参数对覆盖件成形性能的影响，从而优化拉深件设计。 2 零件的工艺性分析及其有限元模型 2.1 零件工艺性分析 前轮罩板为左右对称件，如图1所示为该制件左件的三维模型，它的形状复杂，变形程度差别较大，如采用单件冲压成形，会出现较大的侧向力，使成形困难。为保证制件质量及尺寸精度，采取左、右两件对称布置，同时成形，这样既节约了生产成本又有利于成形过程中材料的流动。根据覆盖件拉深方向设计原则、压料面设计原则、拉延筋的分布和后续工序的成形等因素，对零件的工艺补充部分进行设计，得到如图2所示的考虑工艺补充部分的凹模型面。 2.2 各参数设定及有限元模型 （1）材料 板料为普通材料，其屈服函数如下： 是沿轧制方向的等效应力；x，y分别表示板材的轧制方向和横向；r为各向异性平均值。 选用的材料为st16，板料厚度为1.0mm，材料参数为n＝0.244，r＝2.4125。 （2）其它参数 毛坯与模具各部件间的静摩擦系数取为0.11，动摩擦系数取为0.11（均为经验值）； 凸凹模间隙C=1.1t；t为材料厚度； 压边力为800KN； 压边速度V1=1500mm/s； 成形速度V2=1200mm/s。 （3）有限元模型 由于该零件左右完全对称，为了节省计算时间，只对1／2有限元网格进行分析。有限元模型如图3所示，模具结构采用倒装式结