3-3 油底壳成形过程的三维有限元模拟

　　油底壳是汽车上的一个重要冲压件，其变形极为复杂，拉延深度深，成形难度很高。油底壳各部分变形极不均匀，而且该件的型腔较深，最深处达到222mm；并且型腔侧壁沿周向锥度不同。油底壳的外形为880mm´302mm´222mm（长´宽´高）。油底壳在成形过程中易出现起皱和局部破裂现象。材料采用具有高塑性变形能力的IF钢板，厚度为2mm。油底壳在成形时的流动规律和变形特点非常复杂，同时在工艺编制、模具设计和模具调试等方面变得很困难。如果仅凭经验确定工艺参数，在试验中测试其成形性，即是一个“试错”的过程。

　　在计算分析中利用的动态显式有限元软件LS-DYNA，采用修正拉格朗日增量法显式积分求解。利用IDEAS造型，传入前处理程序中。模型中凸模、凹模和压边圈采用刚性材料、板坯采用幂指数弹塑性材料，其关系式为s=524´(0.002652+e)^0.2，分析中采用四边形薄壳单元，为Belytschko-Tsay算法，对于少量三角型薄壳单元，程序能够自动改变成C0算法。模具间间隙为厚度的1.1倍。材料的本构模型为Hill的厚向异性屈服函数，模拟中冲头的虚拟速度取1m/s。通过调整物理参量如压边力、压延筋等，重复模拟、计算、分析和预测其成形过程，适当调整压边力和合理布置压延筋消除成形中的起皱和破裂现象，获得了成形初始的毛坯形状类似椭圆形，压边力为200kN，成形后最厚处位于油底壳边缘1.81mm处，而最薄处位于油底壳底部的一个顶角1.03mm处，如图1中箭头所示。最大应力847.55MPa和应变0.64位于凸缘口和棱边交界处，通过成形极限图判断出成形后油底壳的危险区域位于油底壳靠近底部的侧壁处。通过模拟确定出毛坯的几何形状、压边力大小以及在成形过程中出现的起皱现象，然后调整压边力和设置压延筋继续模拟来减少起皱和破裂的发生，确定出油底壳的危险区域。