一個已掌握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，甚至整個設(shè)計(jì)報(bào)廢。

　　為了解決這個問題，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、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和變形的情況自動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軟件的幾個應(yīng)用實(shí)例：

　　1、CA488發(fā)動機(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。