一種提升AutoForm分析效率的方法

武方方，沈左軍

(奇瑞汽車股份有限公司 制造工程院，安徽 蕪湖 241009)

0 引言

汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，各主機(jī)廠為了縮短新項(xiàng)目的開發(fā)周期同步工程，其中分析的準(zhǔn)確度和速度在一定程度上影響著整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)周期，因此如何在保證CAE仿真模擬質(zhì)量的前提下提高分析效率，是值得思索的問題。

同步工程是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中同步分析工藝可行性。在產(chǎn)品的整體開發(fā)過程中，造型、性能、內(nèi)飾、外飾等是關(guān)聯(lián)體，相互影響，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)處于不斷變化中，工藝可行性分析的輪次增加。另外為了避免后期設(shè)計(jì)變更，減小調(diào)試難度，對(duì)分析精度的要求越來越高。在這種情況下要想提高CAE仿真分析的效率，只能通過簡(jiǎn)化操作步驟，減少工藝調(diào)整次數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

1 AutoForm軟件分析效率提升的思路

根據(jù)AutoForm軟件的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，確定了兩大優(yōu)化方向，如圖1所示。第一個(gè)方向，設(shè)置模板文件。針對(duì)不同零件的常規(guī)設(shè)置和特殊設(shè)置，均體現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的模板文件里，開展分析工作時(shí)直接調(diào)用模板。第二個(gè)方向，模面生成快速化，可通過模面控制線數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)的。

圖1 AutoForm分析效率提升優(yōu)化思路

2 AutoForm軟件分析效率提升詳細(xì)說明

2.1 設(shè)置模板文件

針對(duì)不同零件制作各自的模板文件，如圖2所示。每個(gè)模板文件引用3個(gè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)文件，如圖3所示，分別是設(shè)計(jì)模塊、控制參數(shù)模塊和后處理模塊?？梢栽谲浖詭У臉?biāo)準(zhǔn)模塊模板里根據(jù)使用者所在公司標(biāo)準(zhǔn)修改模板數(shù)值，從而得到適合自己公司的模板文件。在3個(gè)模塊的模板文件里可定義的參數(shù)有以下幾點(diǎn)：

圖2 不同零件的模板文件

圖3 模塊標(biāo)準(zhǔn)文件

1) 網(wǎng)格尺寸：軟件默認(rèn)網(wǎng)格尺寸是AutoForm公司的推薦值，各公司可根據(jù)各自的生產(chǎn)條件，綜合考慮穩(wěn)定性，結(jié)合本公司經(jīng)驗(yàn)，在模板里定義適合自己公司的網(wǎng)格尺寸。

2) 工具體剛度(tool stiffness)：軟件默認(rèn)值是50 MPa/mm,而對(duì)于側(cè)圍、頂蓋等大型模具，其工具體剛度是10 MPa/mm；對(duì)應(yīng)翼子板、側(cè)門、后蓋等中型模具，其工具體剛度是30 MPa/mm。可以在各個(gè)零件模板文件里設(shè)置對(duì)應(yīng)的剛度值。

3) 壓邊力類型(force/pressure):軟件默認(rèn)類型是初始?jí)簭?qiáng)(initial press)，而實(shí)際分析過程中給定了壓邊力，因此在模板里修改默認(rèn)類型為初始力，并且可以設(shè)置參考?jí)哼吜Α?/p>

4) 后處理設(shè)置(settings)：指分析結(jié)果顯示的模板化，主要有FLD、變薄率、最大失穩(wěn)等。以變薄率為例，軟件默認(rèn)范圍為-0.30～0.10，而實(shí)際分析需要滿足拉延充分性(變薄率大于0.04)，同時(shí)需要滿足拉延不開裂(變薄率小于0.20)。在未使用模板的情況下，需要通過5個(gè)步驟才能得到結(jié)果，而通過在模板中定義需要的區(qū)間，不同的區(qū)間顯示不同的顏色(圖4)，只需要1個(gè)步驟即可得到上述兩種不同需求的結(jié)果。在整個(gè)分析過程中，查看結(jié)果的頻率較高，此方法不但可以提高效率，也避免反復(fù)操作影響工作者的心情。通過案例對(duì)比，以上4個(gè)步驟可節(jié)約10 min。

圖4 后處理參數(shù)設(shè)置示例

5) 輸出結(jié)果步距(output)：如表1所示，軟件在計(jì)算過程中會(huì)提取設(shè)置步距的計(jì)算結(jié)果，默認(rèn)輸出計(jì)算結(jié)果步距為Each Time Step，即壓機(jī)每運(yùn)行2 mm,輸出1個(gè)計(jì)算結(jié)果。分析文件大，占內(nèi)存大，且計(jì)算時(shí)間長，而在查看常規(guī)分析結(jié)果時(shí)，主要是查看拉延到底前5 mm以內(nèi)以及拉延初始和拉延過程中的變化情況，因此在模板里針對(duì)不同零件可以制定需要的輸出步距，如表1和2所示。這可以將分析文件的大小減小為原來的45%，縮短分析時(shí)間5 min。

表1 不同零件輸出結(jié)果步距

表2 自定義結(jié)果輸出步距與默認(rèn)結(jié)果輸出步距對(duì)比

2.2 模面生成快速化

在運(yùn)用AutoForm軟件分析過程中，模面的制作占時(shí)較長，而且首輪分析需要調(diào)整2～3輪才能得到較為滿意的模面。模面是由多個(gè)控制線生成的，為了達(dá)到模面快速生成的目標(biāo)， 針對(duì)每個(gè)零件制作了控制線數(shù)據(jù)庫，分析新零件時(shí)直接導(dǎo)入所需的控制線?？刂凭€的基本形狀是不變的，具體數(shù)值可以根據(jù)需要再調(diào)整?？刂凭€主要選擇在材料利用率控制點(diǎn)處和典型模面處(圖5)?？刂凭€數(shù)據(jù)庫含有一定的工藝信息(圖6)，定義了工藝補(bǔ)充區(qū)域R角和拔模角，并能快速導(dǎo)入，可有效提高制作模面的效率。通過驗(yàn)證，使用控制線數(shù)據(jù)庫可以減少1輪模面調(diào)試，所以效率可提升20%。

圖5 模面控制線數(shù)據(jù)庫示意圖

圖6 模面控制線數(shù)據(jù)庫示意圖

2.3 方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上述思路的有效性，分別以翼子板和側(cè)圍拉延工序?yàn)槔M(jìn)行分析。使用模板文件和模面數(shù)據(jù)庫，模面建立效率可提升20%；其他設(shè)置、計(jì)算、及結(jié)果查看等步驟，可節(jié)約時(shí)間約15 min。同時(shí)分析文件大小可減小為原來的45%左右。

3 結(jié)論

通過AutoForm軟件的運(yùn)用和總結(jié)，歸納出兩條提升分析效率的途徑。(1)制作設(shè)置模板文件，模板文件里包含自定義網(wǎng)格尺寸、工具體剛度、壓邊力類型，以及后處理的設(shè)置和自定義輸出結(jié)果步距。通過使用模板文件，可減少分析時(shí)間15 min，同時(shí)將分析文件大小減小為原來的45%左右。(2)針對(duì)每個(gè)零件制作模面控制線數(shù)據(jù)庫，模面控制線包含一定的工藝信息，有凸模R角和側(cè)壁拔模角的參考值，此參考值由經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得到，可以提高20%的模面制作的效率。