汽車鈑金件的生產(chǎn)主要依靠模具來完成。在車型設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)、制造與調(diào)試投產(chǎn)的整個(gè)周期中,模具設(shè)計(jì)制造與調(diào)試約占2/3的時(shí)間,成為制約汽車改型換代的主要因素。這是因?yàn)榘辶蠜_壓成形過程是一個(gè)非常復(fù)雜的塑性成形過程,許多因素都直接或間接地影響著成形的結(jié)果。
經(jīng)典的板料成形理論只能對(duì)如彎曲件、杯形件等簡(jiǎn)單鈑金件的鈑金成形過程進(jìn)行分析。對(duì)于如汽車覆蓋件那樣形狀復(fù)雜的鈑金件就顯得無能無力。這使得汽車模具的設(shè)計(jì)迄今仍主要憑借設(shè)計(jì)員的經(jīng)驗(yàn)和類比進(jìn)行。由于缺乏較準(zhǔn)確可靠的定量分析與計(jì)算,致使設(shè)計(jì)制造出來的模具必須經(jīng)過反復(fù)試壓修改,有時(shí)甚至修改原產(chǎn)品的設(shè)計(jì),報(bào)廢重制模具后,才能沖出合格制件。
這一過程導(dǎo)致了人、財(cái)、物、時(shí)間的巨大浪費(fèi)。為改變這種傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)與試錯(cuò)方法不適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的狀況,人們?cè)O(shè)想在模具投入制造前,能否在計(jì)算機(jī)上模擬沖壓成形過程,即在虛擬環(huán)境下對(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行分析。如果可行,再投入制造。如果不行,再修改模具設(shè)計(jì),甚至修改原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)重新設(shè)計(jì)模具,重進(jìn)行模擬分析,直至可行再投入模具制造。這樣可以避免用實(shí)際制造出來的模具進(jìn)行調(diào)試所帶來的巨大浪費(fèi)。這項(xiàng)工作又稱為板料成形的計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)。
在汽車工業(yè)發(fā)展需要的牽動(dòng)下,國(guó)外汽車廠商紛紛投入巨資開展該項(xiàng)研究工作。隨著有限元技術(shù)的發(fā)展及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開發(fā)出一些用于鈑金件成形過程分析的成形模擬商品軟件,應(yīng)用較廣的著名軟件有:
?。?)美國(guó)Lawrence livemore國(guó)家材料實(shí)驗(yàn)室Hallquist教授主持開發(fā)的LS-DYNA3D軟件。DYNA3D是它的早期版本。
(2)法國(guó)ESI公司的PAM-STAMP軟件。
(3)法國(guó)DYNAMIC SOFTWARE公司的OPTRIS軟件。它是在PAM-STAMP基礎(chǔ)上推出的。實(shí)際上后兩種軟件也都是在DYNA3D基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。他們都采用動(dòng)態(tài)顯式算法。美國(guó)Lawrence Livemore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室還開發(fā)了采用靜態(tài)隱式算法的LS-NIKE3D軟件。此外還有美國(guó)的DEFORM、MARC,德國(guó)的AFORM與INDEED,日本的ITAS3D等。