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板料沖壓仿真分析CAE是CAE大家族中應用非常廣泛的一個分支，它包括塑性成形CAE、鑄造成形AE、塑料注射成形CAE等， 應用于工程實際，可以幫助確定毛坯幾何形狀尺寸，預測零件成形過程中的破裂、起皺及回彈等成形缺陷，還可以分析零件的沖壓成形性能，對工藝方案和工藝參數進行優化等。 國內應用現狀 20世紀90年代，板料沖壓仿真分析應用的重點逐漸轉移到復雜型面覆蓋件的工藝分析上，在這個時期，國際上出現了眾多的商品化軟件（見表）。 當前，板料成形仿真領域的研究集中在幾個方面：揭示零件幾何形狀、模具幾何形狀及結構、材料類型及性能參數等各種因素對成形結果及成形性能的影響；通過引入知識工程等技術，進一步提高成形模擬精度及仿真計算效率；此外，隨著對沖壓產品的環保、高質、輕型化要求的提高，業界提出了“第二代虛擬沖壓仿真”軟件的概念。 我國關于板料沖壓仿真技術的研究始于20世紀80年代后期，經過十幾年的發展，取得了許多有價值的研究成果，相繼開發了具有我國自主知識版權的板料沖壓成形仿真軟件，如吉林大學同拓金網格模具中心開發的KMAS軟件、北京航空航天大學的SheetForm、湖南大學的CADEM軟件等。 縱觀板料成形CAE技術在我國的研究、發展及應用情況，可以看出，在我國該項技術仍主要集中在各高校之中，缺少研究部門和工業部門之間的密切合作，這種情況大大限制了該項技術在我國的推廣及應用。另外，大多數板料成形仿真軟件在實際使用過程中，需要操作者具有一定的專業知識、理論水平、模擬技巧和經驗，尤其對于復雜覆蓋件的成形仿真，仿真結果的正確性對操作者的依賴性更強。這些特點使此類軟件更多的是面向專業分析人員，而非廣大的產品、工藝及模具設計人員，從而使其解決實際問題的能力受到了很大限制，也限制了該項技術在我國大多數中、小型企業中的廣泛應用。 發展趨勢 現代工業生產對沖壓產品的“精、省、凈”要求，以及先進沖壓成形技術的形成和發展，為新一代沖壓成形仿真技術提出了一系列新的要求，總的來看，該項技術的發展趨勢包括： 進一步提高仿真精度和效率。重點突破殘余應力計算及回彈預測的準確性；發展快速有限元仿真技術，實現“當天工程”、甚至“2小時工程”；同時，加強基礎理論及相關的實驗研究，以更好地解決復雜變形路徑等基礎性問題。 加強初始化設計環節的研究。初始方案作為計算分析的起點和方案修改的基礎，至今仍靠有經驗的技術人員來完成。迫切需要將知識庫工程（KEB）、專家系統（ES）、人工智能（AI）、現代設計方法等與有限元仿真軟件相結合，實現智能化初始方案的確定，減少對工藝專家的依賴。 加強與基礎試驗的結合。材料性能參數、摩擦狀態、起皺與破裂判據等數據都來自試驗，其真實性、準確性是限制仿真分析精度和可靠性的重要因素之一。尤其對某些新材料，更需要依賴大量的基礎試驗建立和確定能精確描述其變形行為的本構模型。 提高成形分析的能力。主要是提高對復雜形狀結構覆蓋件的起皺、破裂、回彈的預測能力；提高對非比例及循環往復加載等復雜加載方式下材料變形的跟蹤分析能力；不僅提高對拉深工序的成形仿真及回彈預測能力，而且提高相應翻邊、切邊等工序的回彈預測能力。 提高工藝條件的優化能力。借助神經網絡、遺傳算法、現代優化設計方法、敏感度分析等數學方法來實現對主要工藝參數的優化，對板材成形，尤其是復雜覆蓋件的成形過程進行分析，并得到有關坯料幾何形狀、壓邊力、拉延筋布局及尺寸等的優化工藝條件，用于指導工藝條件的優化調整。 |