汽车覆盖件成形仿真中的回弹分析
0引言
薄板冲压成形作为一种塑性加工方法，广泛应用于汽车、航空航天、电器、造船、仪表等工业领域，它在汽车制造中尤为重要。

据统计，汽车上有60%~70%的零件是采用冲压工艺生产出来的。

汽车冲压件成形质量的好坏不仅影响到整车的装配、汽车外观，更影响到汽车的制造成本以及新车型开发的周期。

薄板冲压成形包含多种复杂物理现象，主要有：接触碰撞现象；摩擦磨损现象；大位移、大转动和大变形现象。

这种复杂性使得对的设计和控制非常的困难，从而造成成形过程中产生许多缺陷，并且难以纠正。

起皱、破裂和回弹是薄板成形中的三种主要缺陷，其中回弹是最难控制的，因为涉及到对回弹量的准确预测，而不同材料、不同形状的冲压件的回弹规律差别很大。

回弹问题的存在会影响冲压件的形状尺寸精度和表面质量。

冲压件的最终形状取决于成形后的回弹量，当回弹量冲过允许容差后，就成为成形缺陷，进而影响整车装配。

由于目前对轿车装配质量的要求日益提高，综合装配误差严格控制在较小的数值范围内，这无形中增加了对冲压件成形精度的要求。

回弹不仅是工业生产中的一个实际问题，同样也是学术界长期以来关注的热点。

从NUMISHEET93’（第二届板料成形三维数值模拟国际会议）开始，每届会议都有关于回弹预测的标准考题（BENCHMARK），在NUMISHEET’99上，专门有一个关于回弹预测和回弹误差控制的会议专题，其中文章达到10篇，约占全部会议文章的11%。

有限元数值模拟技术的引入，为推动回弹问题的解决提供了有利的工具。

因此，利用数值模拟技术对轿车冲压成形后的回弹变形进行准确预测，在此基础上，研究回弹控制方法以提高成形精度，对于降低轿车冲压件制造成本、保障整车装配质量、缩短新产品开发周期有着重要的意义。

1薄板冲压成形仿真系统
随着理论和技术上的日臻完善，冲压成形有限元仿真分析在汽车工业中的应用日益受到重视。

覆盖件冲压成形仿真分析在多方面对企业的冲压生产提供有利的支持：在设计工作的早期阶段评价覆盖件及其模具设计、工艺设计的可行性；在试模阶段进行故障分析，解决问题；在批量生产阶段用于缺陷分析，改善覆盖件生产质量，同时可用来调整材料等级，降低成本。

目前，国际上众多的汽车制造企业都建有覆盖件冲压成形仿真分析系统，其核心是专业化的有限元分析软件。

从以往的应用研究工作来看，人们已经认识到，要实现汽车工业对车身覆盖件冲压成形有限元仿真技术所期待的目标，必须把有限元仿真分析与企业的CAD/CAM计算机辅助设计和制造系统有效地集成起来，形成一个功能强大的CAD/FEA/CAM系统。

Makinouchi 把这样的系统称为“冲压成形的计算机辅助工程系统”，简称为冲压成形的CAE系统。

与狭义的CAE概念相比，Makinouchi提出的CAE系统是广义的CAE概念。

Makinouchi在Toyota公司和Nissan公司分别实现了他所提出的冲压成形CAE系统。

他所实现的CAE系统由5部分组成：①用于设计和描述模具几何型面，并能把数据传递为有限元软件的CAD系统；②弹塑性材料的参数库；③生成有限元网格的前处理器；④用于冲压成形仿真的有限元软件；⑤基于激光造型法的后处理系统。

2计算机软硬平台
计算机辅助技术在汽车工业的应用集中体现在车身上。

从车身设计到覆盖件分块、覆盖件可制造性分析、覆盖件模具设计、制造等环节，在设计——评价——再设计的过程中，计算机辅助设计技术起着主导作用。

世界各国的汽车企业都采用适合自己的计算机辅助系统惊醒车身设计和覆盖件及其模具的设计制造。

在对车身覆盖件冲压成形过程进行有限元分析时，首先必须获得模具的集合模型。

建
立这样复杂大型、精度要求严格的模型，用任何有限元软件自己所带的前处理工具都是不肯能完成的，只能在大型CAD/CAM系统环境下才能建立。

所以，从事车身覆盖件冲压成形仿真研究的先决条件就是要具有大型的CAD/CAM软件，才能够进行覆盖件及其模具的CAD建模工作。

有限元软件是冲压成形仿真分析的关键环节。

目前，国际上用于冲压成形分析的有限元软件不下100个。

系统的硬件平台是由多台IBM RS6000工作站、SGI Indigo2工作站、SUN Ultra工作站和Pentium IV微机联网组成的混合平台。