图1 保险杠产品模型 在传统的生产工艺中，无论是覆盖件模具的设计、制造，还是坯料形状和尺寸的确定，以及冲压工序和工艺参数的规划设定，都要设计制造模具原形，经过多次生产和调试修正才能最终定型，生产成本高，制造周期长，人力、物力和财力消耗巨大。为了在日趋激烈的模具产业竞争中获得一席之地，模具制造企业必须要在降低生产成本、缩短开发周期和提高产品质量方面不断创新，而板料成形CAE分析技术能有效地解决传统做法中的一系列问题。本文结合生产实践经验，以保险杠成形过程中的CAE模拟分析技术应用为例，说明CAE技术在模具设计和调试中的应用优势。 保险杠成形工艺及其成形分析 保险杠作为汽车外表面一个面积较大的覆盖件，不像其他部件具有板薄、易拉伸的优点。复杂的结构、1.2mm的板厚和型号为SCGA270E的材质决定了保险杠成形较为困难，而且300mm的成形深度给材料滑移线的控制带来了技术难题，另外，宽大的中间部位易产生成形反拉伸，从而可能造成断裂。 解决保险杠成形过程中的这些技术难点，是设计和制造高质量模具产品的关键。我公司根据保险杠产品特点，在设计其模具时，就借助CAE模拟分析软件来对产品进行反复调试，并最终快速制造出了优质的模具产品。 图1所示的保险杠产品长度方向对称，宽度方向两侧壁间夹角6°，考虑在冲压后侧壁切边存在回弹现象，为方便调整产品表面的品质，每边考虑3°左右的斜度，通过这两点可以确定冲压方向。图2所示为冲压方向的斜率检查模拟。 保险杠产品的特点决定了它不能像汽车顶盖和引擎盖等外覆盖件一样采取方筋胀型的方式制造，并且入模R角也不能太小，因为这会导致拉延产生严重破裂，所以我们采用圆形拉延筋，并且采用较大的入模R角。虽然产品深度接近300mm，但我们通过调整压料面的形式，尽可能保证各断面的流入量均匀，实际上就可以大大地降低拉延时的深度，从而保证一次拉延成形。这种方式还可通过压料面上的材料流动来对内部缺料部位进行补充，不仅避免了部件开裂，而且又能减少局部堆料而引起的起皱问题。
以上这些前期的研究工作解决了拉延成形的工艺问题，但在实际拉延成形时，由于圆形拉延筋阻力不够，从而会造成滑移线流入到产品中的外表面区域的情况，这是实际生产所不允许出现的。解决这一问题的方法主要有3种：凸模轮廓外移、压料面加深、增加拉延筋。 采用凸模轮廓外移是解决外板滑移线的首选方法，但由于受产品形状的限制，此方案不易执行。压料面加深受材质和拉延深度的限制，因而不可能再加深，不具有可行性。 1、不增加拉延筋 由于压料面起伏较大，预先对板料做重力加载处理，使其压边前状态更为真实（效果如图3）。使用Dynaform软件中的网格映射功能能使重力加载计算速度大为减少，从而节约分析时间。 模型运动过程： □ 压边过程：凸模静止，顶杆力100t，凹模进给速度2000m/s。
□ 成形过程：顶杆力100t，成形速度5000m/s。 分析结果如图4～6所示，从中可以看出，压料面外其余部位变形充分，但滑移线已经流入产品内部，此情况不允许产生，方案被否定。 2、增加拉延筋 和上述过程、参数一样，我们增加了拉延筋后再做第2次分析，其结果如图7～9所示。
从图9中可以看出，滑移线已经基本降低到产品边缘，此处经过翻边后在外部看不到缺陷，因此，属拉延合格。通过分析验证，滑移线的确降低，达到了预想的状态，因此，我们确定以此数模作为模具NC加工的数据。 验证与对比 按要求制造好模具产品后，通过试模，我们验证了采用CAE模拟分析方法的准确性，并获得了合格的制件产品质量（图10），而图11为未经过CAE模拟分析而生产出的同类型保险杠产品，可以看出，压料面起皱厉害，而且这种情况会造成模具闭合不好，影响到其他部位的面品质，而且滑移线流入也较大。 实践证明，应用CAE软件对板料成形过程进行模拟分析，可以帮助设计人员更合理地设计工艺面和模具产品，在提高模具质量、缩短试模周期等方面都具有重要的意义和实际价值。
在传统工艺中，对模具原形的不断分析和调试耗费了大量的时间和资源。现在，采用CAE模拟分析技术可以有效提高模具设计制造水平，得到更好的模具产品质量，大大缩短调试周期。
图2 冲压方向斜率检查
图3 拉延面
图4 FLD图 
图5 滑移线图
图6 变薄率分布
图7 拉延面增加拉延筋的方法是指在拉延筋外侧增加另外一根拉延筋来提高流动阻力，降低滑移线。以下我们根据未加筋和加筋两种情况的对比来分析此方案的可行性。
图8 FLD图
图9 滑移线图
图10 采用CAE模拟分析后生产的合格模具产品
图11 未经CAE分析的同类型保险杠模具
结语
