大型覆盖件的冲压技术内容及技术关键(下)

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　　显式算法接明显的不足体现在回弹的计算中。为准确地计算出冲压件的回弹量，冲压成形过程的计算必须等工件的动态响应足够小时才能终止，这个响应时间通常为几百毫秒甚至达1秒以上，单纯用显式算法来求解这样一个长过程的响应包含巨大的计算工作量。而另一方面卸载后工件动态响应中的非线性成分明显减弱，这些因素综合起来就为隐式等法在卸载过程计算中的成功应用提供了条件，用显式算法求解冲压成形的加载过程而用隐式算法求解其卸载过程是近几年人们通过反复实践摸索出的一条综合利用这两种算法的有效途径。

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　　3.冲压成形CAE后处理系统

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　　冲压成形CAE技术的成功应用离不开一个好的后处理系统。文字、图形和曲线是后处理系统不可缺少的表达方式。方便地显示各材物理量如应力、应变、位移、工件厚度分布等是后处理系统的基本功能。显示方式不仅应包括云图，等值线，还应包括时间历程曲线和局部量的数值输出等。后处理系统除了能直接显示CAE软件系统的直接结果外，还必须能对这些结果进行有工程意义的运算与综合，从而得出并直观地显示其他工程数据如等效应力，最大应力等，从成形工艺分析角度看，如下几方面的结果计算与显示尤为重要。①成形力的计算，②回弹力的计算，③起皱的显式，④可能断裂区的显示，⑤不同单元所处应变状态在成形极限网上的位置。

　　4.面向工程师助工艺分析软件系统

　　冲压成形CAE系统的有效使用通常需要很强的有限元方法背景知识，同时目前大多数冲压成形CAE的前后处理系统都是通用软件，因而专门化程度较低，不利于模具工程师，尤其是对非线性有限元方法不熟悉的工程师使用。为了克服这一缺点，国内外还在开发一种面向工程师的冲压工艺分析软件系统。这种系统以冲压成形CAE软件系统及其前、后处理系统为基础，配备有专门的冲压工艺技术数据库和良好的用户界面。这种系统以模具的术语、表达方式和思维方式与模具工程进行对话，操作简单，结果直观。它可帮助模具工程师来确定毛坯形状与尺寸，压延筋的布局，模具与冲压件间的润滑方案，工艺辅料与工艺孔的布置，压边力的大小，模具结构尺寸如圆角半径的调整等。当然，每一次工艺方案和工艺参数的调整都涉及一次完整的冲压成形仿真。这意味着每次工艺方案和参数调整后，模具工程师必须等待一段时间，让计算机“思考”所作的调整是否合适。这个计算机的“思考”时间实际上就是进行仿真所需的时间，与计算机的速度和所涉及的仿真模型的大小有关，可能是几分钟也可能是几小时，甚至几十小时。

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　　5.标准化实验装置与反算技术

　　冲压成形的仿真结果是以输入到仿真系统的原始参数为基础的，其中包括材料的本构特性参数，板料与模具间的摩擦特性参数等。这些参数的正确性自然直接影响仿真结果的有效性。随着仿真技术的日益成熟，仿真用原始数据的获取技术与装置越来越多地得到人们关注。这种技术的核心是设计一系列标准化实验方案使板料产生类似于冲压成形中的变形和受力状态，然后测量一些便于精确测量的宏观量如位移和力，再采用有限元方法反算出某一假定的未知微观量如硬化模量。这种实验技术之所以重要，至少有两个方面的原因。首先，大量的材料数据都是若干年前用相对落后的手段获得的。而且现在材料成分和特性波动较大。单靠从设计手册上获取原始数据是不够的，而材料生产厂家所能提供的数据在数量上和精度上都是有限的。其次是通过反算获得的数据与仿真算法具有更好的匹配性。

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　　除了仿真用原始参数获取实验装置外，仿真软件的实验验证技术也很重要。仿真结果的可靠性在原理和方法完全正确的前提下还受一系列人为因素的影响，如编程的可靠性，模型建立的合理性，参数输入的正确性等。因此在使用一个仿真软件之前，尤其是开发仿真软件时有必要采取一系列精心设计的实验措施来切实保证各个环节的正确性。只有当仿真软件及使用软件的各个环节都经实践检验为可靠后，才有理由相信仿真结果的可靠性。

　　6.与CAD/CAM系统的接口与一体化技术

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　　由于模具的CAD/CAM技术已相当普及，冲压成形CAE系统与CAD/CAM系统的集成已是大势所趋。这里的关键问题是CAE系统如何从CAD/CAM系统中获取模具的几何形状和尺寸以及CAE系统如何将根据仿真结果所得的模具设计修改方案反馈给CAD/GAM系统。目前用得最多的图形数据传送方式是采用IGES或VDA格式文件。大部分工业CAD/CAM系统都提供这类输出文件，CAE系统只需按IGES或VDA规定格式提取和解释图形信息即可。应当指出的是，当前一些商业CAD/CAM软件中提供的IGES或VDA图形文件并不规范，这就为这些图形文件的正确解释带来一定的困难。

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