柳玉起電話中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2015-1基于CATIA平臺(tái)汽車覆蓋件沖壓成形模擬系統(tǒng)FASTAMPFASTAMP系統(tǒng)主要模塊沖壓成形全工序模擬（MSFA模塊）可以模擬預(yù)彎、重力、拉延、修邊、翻邊、回彈工序一、FASTAMP系統(tǒng)主要模塊汽車覆蓋件沖壓成形全工序模擬拉延修邊翻邊翻邊回彈基于CATIA平臺(tái)全工序模擬設(shè)置修邊線展開(kāi)及翻邊成形性快速分析（TUW模塊）可以準(zhǔn)確展開(kāi)復(fù)雜修邊線，快速分析翻邊成形中的起皺和開(kāi)裂缺陷，校核修邊刃口強(qiáng)度一、汽車覆蓋件模擬系統(tǒng)FASTAMP主要模塊復(fù)雜修邊線快速展開(kāi)翻邊缺陷快速分析修邊刃口強(qiáng)度校核TUW模塊產(chǎn)品可成形性分析及毛坯展開(kāi)（BEW模塊）可以準(zhǔn)確展開(kāi)產(chǎn)品毛坯尺寸，快速分析產(chǎn)品形狀造成的潛在成形缺陷一、汽車覆蓋件模擬系統(tǒng)FASTAMP主要模塊毛坯尺寸展開(kāi)產(chǎn)品潛在缺陷分析BEW模塊毛坯排樣及材料利用率計(jì)算（BNW模塊）可以單排、雙排、雙料排等，可以進(jìn)行不同排樣材料利用率比較，計(jì)算最佳材料利用率等一、汽車覆蓋件模擬系統(tǒng)FASTAMP主要模塊已經(jīng)在NX平臺(tái)上完成，正在集成于CATIA平臺(tái)FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)無(wú)縫集成于CATIA平臺(tái)無(wú)需數(shù)據(jù)置換，充分利用CATIA參數(shù)化特性，同步更新數(shù)值模擬結(jié)果FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（一）MSFA模塊全工序成形模擬TUW模塊修邊線展開(kāi)翻邊成形性模擬BEW模塊毛坯展開(kāi)產(chǎn)品可制造性模擬BNW模塊毛坯排樣材料利用率計(jì)算FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（一）統(tǒng)一CAD平臺(tái)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品分析輔助設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)成形仿真成形仿真實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與成形模擬同步更新成形模擬速度快基于動(dòng)力顯式算法模擬成形過(guò)程，隱式算法模擬回彈，支持多CPU并行計(jì)算，支持多核CPU并行計(jì)算獨(dú)創(chuàng)二分式自適應(yīng)加密-減密算法，計(jì)算速度與AUTOFORM殼單元相當(dāng)FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（二）側(cè)圍等效筋拉延模擬1小時(shí)左右25萬(wàn)個(gè)四邊形殼單元翼子板等效筋拉延模擬10分鐘左右5萬(wàn)個(gè)四邊形殼單元i7四核CPU測(cè)試結(jié)果FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（二）提出單元能量插值沙漏控制方法避免了網(wǎng)格加-減密過(guò)程能量衰減減少成形有限元網(wǎng)格數(shù)2-4倍二分式自適應(yīng)網(wǎng)格加-減密算法四分式加密算法（1分16）二分式加-減密算法（1分2）計(jì)算速度相對(duì)于同類算法軟件（pam和dyan）提高2-4倍FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（二）FASTAMPAUTOFORM零件FASTAMPAUTOFORM整體地板3072（s）5754（s）實(shí)體拉深筋拉延成形模擬計(jì)算比較FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（二）零件FASTAMPAUTOFORM翼子板1613（s）1958（s）實(shí)體拉深筋拉延成形模擬計(jì)算比較FASTAMPAUTOFORM成形模擬穩(wěn)定性高針對(duì)動(dòng)力顯式成形模擬算法提出了彈性自適應(yīng)接觸防御算法，兼容超級(jí)破損模具網(wǎng)格基于CATIA平臺(tái)，直接從曲面定義模具，不需要手工網(wǎng)格剖分FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（三）完全自動(dòng)模具網(wǎng)格剖分從曲面定義模具FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（三）提出自適應(yīng)彈簧單元控制動(dòng)力效應(yīng)降低了模具網(wǎng)格的質(zhì)量要求提高了成形仿真過(guò)程的穩(wěn)定性模具板料彈性自適應(yīng)接觸防御算法兼容破損模具網(wǎng)格，提高了動(dòng)力顯式算法成形模擬穩(wěn)定性系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單只需要定義模具和必要的工藝參數(shù)（摩擦系數(shù)、拉深筋、壓邊力、模具行程和位置等等）前后處理基于CATIA平臺(tái)，設(shè)計(jì)與分析一體化FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（四）全工序成形模擬前處理全工序成形模擬后處理成形模擬精度高采用BT和BWC四邊形殼單元，開(kāi)發(fā)了自適應(yīng)的沙漏控制方法，成形模擬精度高與大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（五）減率率對(duì)比收縮線對(duì)比FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（五）

準(zhǔn)確模擬表面細(xì)小起皺或波紋FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（五）準(zhǔn)確模擬成形過(guò)程中的起皺現(xiàn)象起皺FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（五）起皺準(zhǔn)確模擬成形過(guò)程中的起皺現(xiàn)象FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（五）

autoform

Fastamp

修邊數(shù)模SectionA-ASectionB-BSectionC-CSectionD-DSectionA-ASectionB-BSectionC-CSectionD-D模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比DP590FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（五）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（Atos測(cè)量）Autoform結(jié)果Fastamp結(jié)果模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（六）準(zhǔn)確模擬拉深筋壓料起皺和拉延過(guò)程中的壓邊力不足造成的壓邊圈起皺準(zhǔn)確模擬過(guò)筋板料的減薄和應(yīng)力變化實(shí)體拉深筋模擬，成形模擬精度更高FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（六）等效筋和實(shí)體筋成形模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較修邊線展開(kāi)與翻邊成形性快速分析FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（七）最終展開(kāi)修邊線模型準(zhǔn)備:6

min計(jì)算時(shí)間:8.14s模型準(zhǔn)備:4

min計(jì)算時(shí)間:9.35s模型準(zhǔn)備:8

min計(jì)算時(shí)間:9.68s展開(kāi)方法耗時(shí)準(zhǔn)確性備注手工展開(kāi)6-10hrs90%無(wú)法考慮塑性變形CAD幾何展開(kāi)2-4hrs80%逆算法展開(kāi)<30min98.6%精度高，速度快模型準(zhǔn)備:5

min計(jì)算時(shí)間:5.44s精確展開(kāi)修邊線準(zhǔn)確展開(kāi)復(fù)雜修邊線FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（七）整體側(cè)圍修邊線展開(kāi)與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果比較90%符合精度要求快速預(yù)測(cè)翻邊成形缺陷,指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（七）快速翻邊成形模擬缺陷與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果比較FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（八）改進(jìn)全量形變本構(gòu)理論精確化工藝參數(shù)模型Ufkf=kU提出了自適應(yīng)初應(yīng)變概念修正割線模量軟化過(guò)快問(wèn)題從本質(zhì)提高了有限元逆算法精度提出了工藝參數(shù)彈簧單元模型準(zhǔn)確反映工藝參數(shù)的被動(dòng)作用進(jìn)一步提高了逆算法計(jì)算精度

o

修正割線模量自適應(yīng)初應(yīng)變彈簧單元改進(jìn)有限元逆算法，可以進(jìn)行鈑金產(chǎn)品的可制造性分析應(yīng)變過(guò)度局部化現(xiàn)象正常塑性變形FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（八）

深拉延件成形件快速展開(kāi)復(fù)雜鈑金產(chǎn)品毛坯尺寸產(chǎn)品可成形性分析FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（八）快速模擬產(chǎn)品潛在成形缺陷FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（八）產(chǎn)品形狀與表面質(zhì)量分析快速模擬產(chǎn)品表面微波紋、暗坑FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（八）減薄率

成形極限圖

初始形狀設(shè)計(jì)的直角處有起皺趨勢(shì)，外板成形質(zhì)量不能保證，零件形狀設(shè)計(jì)不合理增厚5%表面起皺FASTAMP系統(tǒng)特點(diǎn)（八）減薄率

成形極限圖

局部增加工藝凹槽后，起皺區(qū)的增厚明顯減最少，起皺程度得到控制，表面質(zhì)量改善明顯增厚下降至0.9%表面起皺明顯改善FASTAMP軟件部分客戶汽車&模具行業(yè)上海大眾汽車有限公司

廣汽本田汽車有限公司奇瑞汽車股份有限公司安徽江淮汽車股份有限公司三一重工股份有限公司濰柴動(dòng)力股份有限公司湖北齊星汽車車身股份有限公司富士瑞鵠技研（蕪湖）有限公司上海泛亞汽車科技股份有限公司一汽模具制造有限公司東風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司四川成飛集成科技股份有限公司上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司青島海爾模具股份有限公司武漢鋼鐵公