一個(gè)已掌握CAD、CAM技術(shù)的廠家，更加關(guān)心的則是沖壓件能否成形，產(chǎn)品質(zhì)量能否合格。由于沖壓件幾何形狀的復(fù)雜性，對沖壓成形過程中板材成形性難以估計(jì)，致使模具設(shè)計(jì)正確性往往不能預(yù)知。當(dāng)問題在模具加工以后暴露出來，將給模具調(diào)試造成極大困難，甚至整個(gè)設(shè)計(jì)報(bào)廢。

　　為了解決這個(gè)問題，吉林大學(xué)以胡平教授領(lǐng)導(dǎo)的車身與模具工程研究所(前身為汽車覆蓋件成形技術(shù)研究所)，自1985年以來，在沖壓件成形性分析計(jì)算機(jī)仿真以及模具設(shè)計(jì)和制造方面進(jìn)行了長期的、深入細(xì)致的基礎(chǔ)理論研究工作。組織了來自汽車車身工程、工程力學(xué)、金屬壓力加工、材料科學(xué)、機(jī)械制造、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)等七個(gè)學(xué)科專業(yè)的三十多名專家教授進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)過近九年的艱苦努力，完全依靠自己的力量，獨(dú)立開發(fā)出了覆蓋件彈塑性大變形有限元仿真CAE商品化軟件系統(tǒng)KMAS(包括模具曲面幾何造型設(shè)計(jì)與CAD-CAE-CAM專用接口軟件、網(wǎng)格自動(dòng)生成器、基于標(biāo)準(zhǔn)化材料參數(shù)實(shí)驗(yàn)的材料數(shù)據(jù)庫、前處理器、顯式和半顯式時(shí)間積分彈塑性大變形、大應(yīng)變板材成形有限元求解器和后處理器)。

　　KMAS CAE技術(shù)就是在制造模具之前，在計(jì)算機(jī)上模擬出沖壓件在模具中成形的真實(shí)過程，向用戶告知模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝條件狀況是否合理，并最終為用戶提供出最佳的模具設(shè)計(jì)工藝方案，可靠性達(dá)到80%以上。從而縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期2/5(對于復(fù)雜模具而言)，并提高模具質(zhì)量和產(chǎn)品合格率，進(jìn)而可大幅度降低制造成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力。

　　在板材沖壓成形性分析方面，KMAS系統(tǒng)與市場上通用的CAD和CAM軟件相互集成，實(shí)現(xiàn)了從模具設(shè)計(jì)、曲面造型、成形性分析直至模具NC加工軌跡形成的一體化。

　　KMAS軟件系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

　　模擬板料沖壓的全過程

　　KMAS軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜沖壓件從坯料夾持、壓料面約束、拉延筋設(shè)置、沖壓加載、卸載回彈及切邊回彈的全過程模擬，而且精度很高。

　　預(yù)示成形缺陷

　　通過獨(dú)特的數(shù)學(xué)模型和算法對金屬薄板的彈性及塑性變形過程進(jìn)行定量分析，準(zhǔn)確預(yù)示出破裂、其皺、鼓動(dòng)、回彈等成形缺陷。

　　分析壓機(jī)速度影響

　　KMAS軟件系統(tǒng)包含了成形速度效應(yīng)，可以反映不同沖壓速度的機(jī)械或液壓壓力機(jī)在沖壓成形過程中，其速度對沖壓件成形性的影響，使模擬過程更貼近于真實(shí)的成形過程。

　　優(yōu)化坯料形狀根據(jù)金屬板料在模具中流動(dòng)和變形的情況自動(dòng)推算出最佳的展開料形狀和尺寸。

　　各向異性和回彈量

　　模擬板材在軋制過程中產(chǎn)生的各向異性對沖壓成形的影響，計(jì)算拉延后的回彈量和切邊后的回彈量。

　　目前，該系統(tǒng)可以模擬任何復(fù)雜程度的沖壓件成形過程以及卸載回彈和切邊回彈。商品化軟件KMAS(中、英文版)已經(jīng)在國內(nèi)包括一汽在內(nèi)的十多家汽車及模具制造企業(yè)得到成功的應(yīng)用。并正在以性價(jià)比好、操作簡便和模擬精度高等方面的優(yōu)勢向國內(nèi)其他企業(yè)和海外市場拓展。

　　KMAS —“汽車覆蓋件成形模擬與模具設(shè)計(jì)CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)”作為吉林大學(xué)車身與模具研究所與吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心完成的國家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，可以很好的解決我國汽車工業(yè)車身的自主開發(fā)與模具制造的“瓶頸”問題，現(xiàn)在已經(jīng)拓展到航空、通訊等其它與冷沖壓有關(guān)的行業(yè)。

　　以下是Kmas軟件的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例：

　　1、CA488發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼深拉延破裂與皺曲模擬預(yù)示

　　中國第一汽車集團(tuán)公司的“小紅旗”轎車發(fā)動(dòng)機(jī)“488”油底殼沖壓件的變形特點(diǎn)是深拉延并容易產(chǎn)生局部的起皺和破裂。一汽先后花費(fèi)了約一年半的時(shí)間，研制出了需兩次才能拉延出來但在局部仍有皺紋的產(chǎn)品件，成品率約90%。研究所采用KMAS軟件，綜合其它高科技手段實(shí)現(xiàn)了一次拉延油底殼的拉延模模面(凸、凹模面)的設(shè)計(jì)、分析和加工制造任務(wù)(CAD/CAE/CAM一體化)。為降低廠家成本再經(jīng)過大量的反復(fù)模擬計(jì)算和分析預(yù)測，在舊模具上加以改進(jìn)，最后只用了十張毛坯便一次拉延成功。

　　2、衛(wèi)星通訊天線反射面沖壓模具

　　衛(wèi)星發(fā)射天線反射鏡面沖壓變形是典型的淺拉延回彈、切邊回彈及其控制問題。由于反射鏡面尺寸大、回彈規(guī)律復(fù)雜，具有相當(dāng)大的技術(shù)難度。我公司根據(jù)企業(yè)提供的產(chǎn)品圖建立數(shù)學(xué)模型，由研究所通過計(jì)算機(jī)對此反射鏡面進(jìn)行兩次回彈模擬仿真。最終實(shí)現(xiàn)從模具設(shè)計(jì)造型、成形性和回彈量分析直到生成模具曲面乃至整套模具設(shè)備加工刀具軌跡的CAD/CAE/CAM一體化。并且利用互聯(lián)網(wǎng)直接進(jìn)行數(shù)控加工數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，用戶按照我公司提供的模具加工刀具軌跡曲線生產(chǎn)，將原計(jì)劃約二年多才能完成的制模及試模周期縮短了一半以上，大大降低了生產(chǎn)周期和模具加工成本，為企業(yè)節(jié)省了大量資金。

　　3、吉普車(挑戰(zhàn)者)側(cè)邊框沖壓過程模擬

　　北京吉普汽車有限公司欲推出自主開發(fā)的新一代越野車型BJ2(挑戰(zhàn)者)，完成車身總體和零部件設(shè)計(jì)和試制驗(yàn)證后，準(zhǔn)備開始進(jìn)行車身鈑金件拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。為縮短模具調(diào)試周期，減少制模成本，需對BJ2主要的成形難度大的沖壓件預(yù)先進(jìn)行沖壓成形性CAE工藝分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證，以避免憑經(jīng)驗(yàn)無法預(yù)料的各種問題。對側(cè)車門框本體、前地板和中柱加強(qiáng)板三個(gè)復(fù)雜件進(jìn)行沖壓成形性分析及工藝造型設(shè)計(jì)工作，采用定量校核方法達(dá)到工藝模具造型設(shè)計(jì)最優(yōu)化。

　　4、轎車前懸架下?lián)u臂成形模擬

　　該零件由上下兩片分別沖壓后，經(jīng)機(jī)械手自動(dòng)焊合而成。制件經(jīng)落料、成形沖孔等五道工序制成。其沖壓工序?qū)嵸|(zhì)上是一種自由彎曲變形，其外凸部分為收縮翻邊，內(nèi)凹部分為拉伸翻邊過程，彎曲成形后制件立壁回彈過大，致使上下兩片組合后，由于貼合不好而縫隙過大，焊接不牢固而影響可靠性。通過采用KMAS軟件系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算對比，篩選出回彈量最小的成形方案及工藝措施，從而提高零件的焊接質(zhì)量。

　　5、轎車后懸架彈簧支座沖壓過程

　　該彈簧支座為左右對稱件，制件原沖壓工序共15道。首先經(jīng)5道工序形成中心內(nèi)徑27mm、高26mm凸臺，然后經(jīng)過單動(dòng)拉深成形總體輪廓形狀。采用KMAS進(jìn)行成型性分析后，使生產(chǎn)工序由原來的15道序減少到10道以下，提高了生產(chǎn)效率同時(shí)解決了制件后端工藝切口附近拉延破裂的問題。

　　6、吉普車(挑戰(zhàn)者)地板沖壓過程

　　采用KMAS軟件系統(tǒng)對地板沖壓件拉延成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬，將超設(shè)計(jì)范圍變形、前端破裂、頂面皺曲等缺陷提前預(yù)示，對現(xiàn)有產(chǎn)品造型的工藝性進(jìn)行校核、對其中工藝性不好的結(jié)構(gòu)和尺寸提出定量的修改意見，同時(shí)改進(jìn)拉延工藝結(jié)構(gòu)和參數(shù)、給出最優(yōu)工藝方案。將產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)起來，從而縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　7、地鐵客車牽引架沖壓過程

　　牽引架是行走系統(tǒng)中重要的受力部件，用8毫米厚的鋼板翻邊而成。原工藝方案成形的制件在兩圓弧拐角處存在嚴(yán)重的積料和裂紋，使制件的強(qiáng)度大打折扣，成為安全隱患。采用KMAS進(jìn)行分析計(jì)算，很快得出最佳的坯料尺寸和工藝參數(shù)，在不改動(dòng)模具的情況下消除了制件的積料和裂紋，產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性都大幅提高。