計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是從沖壓成型過程的實(shí)際物理規(guī)律出發(fā)，借助計(jì)算機(jī)真實(shí)地反映模具與板料的相互作用關(guān)系及板料實(shí)際變形的全過程，這就決定了沖壓成型過程的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以用來觀察板料實(shí)際變形過程中發(fā)生的任一特定現(xiàn)象，或用來計(jì)算與板料實(shí)際變形過程有關(guān)的任一特定幾何量或物理量，如預(yù)測(cè)起皺、拉裂；計(jì)算毛坯尺寸、壓邊力和工作回彈；優(yōu)化潤(rùn)滑方案；估計(jì)模具磨損等。這就為沖壓模具和沖壓工藝設(shè)計(jì)提供了十分有用的工具，為縮短新產(chǎn)品模具開發(fā)周期，提高模具及沖壓件的品質(zhì)和壽命創(chuàng)造了條件。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在沖壓模具與工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用如下。

　　1.起皺的預(yù)測(cè)與消除

　　起皺是薄板沖壓成型中常見的失效形式之一。輕微的起皺將破壞沖壓零件的光順性和影響零件的幾何尺寸精度，起皺嚴(yán)重到一定程度將使零件報(bào)廢。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能較好地預(yù)測(cè)給定條件下工件可能產(chǎn)生的起皺，并通過修改模具或工藝參數(shù)予以消除。一典型沖壓件的起皺實(shí)體。將同樣的沖壓過程建立成計(jì)算機(jī)仿真模型并進(jìn)行仿真計(jì)算，可得到所示的起皺模式。由于起皺本身是一種失穩(wěn)現(xiàn)象，仿真結(jié)果很難從細(xì)觀上與實(shí)際的情況完全一致。但比較知仿真結(jié)果能比較真實(shí)地反映成型件起皺的趨勢(shì)，已具有有很高的工程實(shí)用價(jià)值。

　　a)實(shí)際沖壓結(jié)果；

　　b)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果；

　　c)計(jì)算機(jī)仿真得到零件變形狀態(tài)光照模型式

　　當(dāng)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果顯示有起皺現(xiàn)象時(shí)，就必須對(duì)原有的工藝方案甚至模具作一定的修改，然后再進(jìn)行仿真。這樣一個(gè)修改、仿真的過程重復(fù)進(jìn)行直到起皺完全消失為止。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)工件只發(fā)生輕微起皺時(shí)，用肉眼是難觀察得到的。這時(shí)只有通過計(jì)算工作的局部失穩(wěn)判據(jù)才能得出起皺是否已經(jīng)開始的結(jié)論。控制起皺最直接的方法是增加壓邊力。在其他條件給定時(shí)，壓邊力必須足夠大才能避免起皺。但壓邊力也不能過大，否則容易產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象。

　　2.拉裂的預(yù)測(cè)和消除

　　拉裂是沖壓工藝失效的另一種形式，它同樣導(dǎo)致產(chǎn)品的報(bào)廢。拉裂嚴(yán)重時(shí)肉眼便可看出，但在沖壓成型中可能產(chǎn)出肉眼看不到的微裂紋。無論是微裂紋還是明顯拉裂都將影響產(chǎn)品的正常工作。避免拉裂通常是設(shè)計(jì)深沖件模具和工藝的一大難題。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確地計(jì)算材料在沖壓成型中的流動(dòng)狀況。因而準(zhǔn)確地得出應(yīng)變分布和板料壁厚減薄的情況。這就為判斷給定模具和工藝方案產(chǎn)生拉裂的可能性提供了科學(xué)可靠的依據(jù)。

　　一旦計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明局部應(yīng)變分布接近材料的成形極限，模具或工藝方案就應(yīng)予以修改，并將修改后的方案再次進(jìn)行仿真檢驗(yàn)。這樣一個(gè)修改、仿真的檢驗(yàn)過程不斷重復(fù)，直至計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明拉裂的可能性已消除。現(xiàn)在引入另一個(gè)實(shí)例來討論計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用。板料的有限元網(wǎng)格普遍較細(xì)，也較均勻，這主要是為了精確地描述板料在沖壓過程中可能產(chǎn)生的變形梯度。壓板網(wǎng)格最粗，因?yàn)樗莿傮w且?guī)缀涡螤詈?jiǎn)單。上模和下模網(wǎng)格粗細(xì)不均，這主要是從精確描述模具表面形狀的角度來考慮的。當(dāng)然還可以從計(jì)算機(jī)仿真得到其他許多有關(guān)板料變形的詳細(xì)情況，如應(yīng)變分量云圖、等效應(yīng)力云圖等等。通過這樣一些計(jì)算結(jié)果和材料的有關(guān)成形特性，便可估計(jì)沖壓成型中產(chǎn)生拉裂的可能性。

　　應(yīng)當(dāng)指出的是在目前情況下準(zhǔn)確地計(jì)算沖壓成型過程中的裂紋擴(kuò)展情況還有很多困難，因些在計(jì)算機(jī)仿真過程中即使工件開始產(chǎn)生裂紋，計(jì)算仍將按無裂紋的狀況進(jìn)行。這會(huì)使最后計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不符。但這并不影響計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在沖壓成型中的有效運(yùn)用，因?yàn)閺哪＞咴O(shè)計(jì)和工藝分析的角度講，一旦裂紋開始產(chǎn)生，整個(gè)設(shè)計(jì)方案就算失效，必須修改方案直至裂紋不會(huì)產(chǎn)生。另外，模具設(shè)計(jì)和沖壓工藝方案還應(yīng)留有一定的安全系數(shù)，也就是讓沖壓成型中的應(yīng)變分布離裂紋開始產(chǎn)生的狀態(tài)有一定的距離。這一方面是設(shè)計(jì)常規(guī)，另一方面也