板材零件的模擬就如同成型模具的虛擬設(shè)計(jì)一樣多種多樣。那么這兩個(gè)工作領(lǐng)域之間有怎樣的呢？目前人們正致力于開發(fā)一種連續(xù)的虛擬cae（計(jì)算機(jī)輔助制造）流程鏈，目的是將成型模具的虛擬結(jié)果自動(dòng)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)。這項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新性：在工作面開發(fā)和設(shè)計(jì)之間構(gòu)造一個(gè)虛擬的cae流程鏈。 兩種觀點(diǎn)：成型模具的生產(chǎn)要么更加真實(shí)，要么更加虛擬 流程鏈 生產(chǎn)模具開發(fā) 生產(chǎn)模具設(shè)計(jì) 生產(chǎn)模具制造 生產(chǎn)模具使用
更加真實(shí)的流程 無活動(dòng) 與零件相關(guān)的原型模具 鑄造 銑削 熱處理硬化 打磨拋光 運(yùn)輸 倉儲(chǔ) 成型過程
更加虛擬的程鏈 加工工藝的共同作用 拉伸步驟和加工工具的cad設(shè)計(jì)，模擬成型 澆鑄模擬 銑削模擬 運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬
與以前的情況相比，汽車制造業(yè)的多樣性要求在保證相同質(zhì)量水平的前提下要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)和生產(chǎn)出盡可能多的板材零件。這一點(diǎn)反應(yīng)在不斷增多的成型模具的數(shù)量上。成型模具的制造必須多種多樣．并且具有與眾不同的部分。新車型對(duì)于制造新的成型模具提出了特殊的挑戰(zhàn)：開發(fā)時(shí)間不斷縮短。其中的重點(diǎn)是縮短沖壓模具的開發(fā)時(shí)間和制造時(shí)間，因?yàn)檫@一點(diǎn)對(duì)于整個(gè)車型項(xiàng)目來說至關(guān)重要?？s短開發(fā)和制造周期的兩個(gè)重要杠桿分別是：同步并互相鏈接的協(xié)同工作、虛擬過程開發(fā)。在這個(gè)背景下．生產(chǎn)模具（fm）的優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造過程的優(yōu)化顯得越來越重要。模具制造過程的標(biāo)準(zhǔn)化使得人們能夠更經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行小批量的模具生產(chǎn)。
原型模具：圖示為用于生產(chǎn)寶馬5系列轎車前蓋的拉伸模具，這是*套采用模擬復(fù)臺(tái)流程設(shè)計(jì)和制造的模具。
在開發(fā)過程的開始階段還能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案調(diào)整。虛擬造型能夠極為有效地改善開發(fā)過程。這種比較經(jīng)濟(jì)的方法能夠快速地在不同時(shí)間點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案之間切換，從而大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)過程（pep）。在項(xiàng)目開始階段，隨著方案的不斷成熟，更改費(fèi)用會(huì)明顯增加；尤其是在硬件開發(fā)的開始階段。如今借助于模擬成型技術(shù)能夠在澆鑄批準(zhǔn)之前很久就確保車身覆蓋件的可制造性，并能更好的與開發(fā)工作協(xié)同一致地預(yù)測(cè)零件質(zhì)量。這個(gè)時(shí)候就可以考慮諸如板材質(zhì)量和板材厚度之類的材料參數(shù)。但是尚未考慮模具的影響因素（比如剛度）或者機(jī)器的彩響因素（比如沖壓機(jī)的撓度）。原因在于還沒有一個(gè)商業(yè)的解決方案能夠?qū)⒛M成型和模具測(cè)算在一起。模具自身存在的應(yīng)力和變形等現(xiàn)象使得對(duì)于它的分析只能在其充分簡(jiǎn)化的情況下（借助于有限元模擬）才有意義。
網(wǎng)格的統(tǒng)一：零件的模擬成型（紅色）和模具的載荷校核（黑色）
借助于更真實(shí)和更虛擬的組件，成型模具的產(chǎn)生可以描述整個(gè)流程鏈。開發(fā)階段，僅僅是在整個(gè)流程鏈zui開始的一端非常虛擬的進(jìn)行。緊接著的是在方法構(gòu)造框架內(nèi)的拉動(dòng)階段的出現(xiàn)。基于這些虛擬流程步驟就可以開始進(jìn)行模擬，從而可以解釋待加工零件的成型方式。接下來要對(duì)比實(shí)際情況進(jìn)行與零件無關(guān)的調(diào)整，并在這個(gè)過程中制造模具的原始樣件。在利用方法構(gòu)造而獲得的知識(shí)和cad數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)模具的zui終設(shè)計(jì)。 零件開發(fā)過程與其他不同，完成的cad設(shè)計(jì)不再與機(jī)械特性有關(guān)的虛擬工藝起來。制造生產(chǎn)模具時(shí)可以無需虛擬工藝而直接繞過硬件采購。這種操作方法以大量的經(jīng)驗(yàn)為前提。將根據(jù)虛擬工藝的實(shí)際情況在批量生產(chǎn)沖壓機(jī)和備用沖壓機(jī)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬。在情況下（比如為了獲得zui小的縮孔）需要進(jìn)行澆鑄模擬。到目前為止還沒有一個(gè)普遍的模擬過程來描述模擬成型的結(jié)果與模具強(qiáng)度校核之間的關(guān)系。因此，現(xiàn)在還不能模擬地描述真實(shí)載荷下成型模具的應(yīng)用實(shí)例。系統(tǒng)地進(jìn)行模具設(shè)計(jì)需要對(duì)生產(chǎn)模具的制造過程和應(yīng)用過程進(jìn)行虛擬描述。除了在使用階段出現(xiàn)的載荷之外還要考慮材料的技術(shù)特性。在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)考慮到了冷卻和凝固過程中出現(xiàn)的內(nèi)應(yīng)力，這一點(diǎn)經(jīng)?？梢源蠓冉档湍＞叱煞稚显试S的載荷。
對(duì)襯邊分段進(jìn)行模擬加工
成型結(jié)果影響生產(chǎn)過程為了更好地設(shè)計(jì)成型模具，在實(shí)際的載荷實(shí)例中由于不同的待加工零件的幾何尺寸以及材料質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)較高受力，并要求設(shè)計(jì)新的操作方式。借助虛擬的成型加工過程流程鏈可以減少新式板材的應(yīng)用，并簡(jiǎn)化與之相的新的加工工藝的開發(fā)工作。零件的模擬成型技術(shù)是零件生產(chǎn)階段和模具設(shè)計(jì)過程中比較固定的組成部分。模擬的成型過程會(huì)通過壓邊模具支架受力的變形體（在模擬中逐段描述代用模型） 而受到影響。這個(gè)力作用在材料不同的流動(dòng)上。在真實(shí)的過程中還要借助于模具中的拉伸薄壁考慮由幾何尺寸決定的力和控制的成型結(jié)果。己經(jīng)可以在虛擬模擬中發(fā)現(xiàn)壁厚變薄、形成折彎和拉伸等缺陷。因此可以借助模擬實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)階段就對(duì)成型結(jié)果施加影響。到目前為止已經(jīng)開始對(duì)板材零件進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)榭梢蕴摂M模擬中觀察對(duì)待加工零件產(chǎn)生的影響。此外，諸如模具自身的狀態(tài)、沖壓機(jī)自身的狀態(tài)或者批量沖壓機(jī)和模具之間的總體表現(xiàn)等次要影響因素也會(huì)對(duì)拉伸結(jié)果產(chǎn)生影響。在模擬成型中需要部分或者非常審慎地將這些因素作為參數(shù)進(jìn)行考慮。只有在使用 專門的應(yīng)用系統(tǒng)研究模擬成型和生產(chǎn)模具設(shè)計(jì)之間的關(guān)系之后才能得到封閉的流程鏈，從而在載荷角度對(duì)生產(chǎn)模具的制造過程進(jìn)行優(yōu)化?，F(xiàn)在一種全新開發(fā)的轉(zhuǎn)移成型力的方法能夠?qū)⒛M成塑和生產(chǎn)模具設(shè)計(jì)起來。首先要在cad數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立起生產(chǎn)模具的cad模型。接下來人們將為含有兩維表面元素的網(wǎng)格化有限元分析準(zhǔn)備生產(chǎn)模具的cad表面數(shù)據(jù)。在兩維表面網(wǎng)格的基礎(chǔ)上利用三維連續(xù)元素（四面體）構(gòu)造三維網(wǎng)格。模擬成型的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工具的體積網(wǎng)格是不同的。因此模擬成型是由面—體元素構(gòu)成的；模具的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與此相反，是由三維四面體元素構(gòu)成的。主要的問題在于：通過對(duì)零件進(jìn)行模擬成型而獲得的接觸壓力將轉(zhuǎn)移到模具的工作表面上。而接觸壓力是由拉伸零件內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)決定的。在接下來的步驟中人們將接觸壓力轉(zhuǎn)換為模具網(wǎng)格的邊界條件。商業(yè)軟件僅能為整個(gè)流程提供解決方案，也就是說，對(duì)于生產(chǎn)模具的手工建模而言就意味著額外的費(fèi)用。工藝步驟的實(shí)現(xiàn)需要開發(fā)專門的應(yīng)用軟件系統(tǒng)．有了這種軟件就可以利用已經(jīng)開發(fā)結(jié)束的流程，而不會(huì)產(chǎn)生額外費(fèi)用。采用全新的組合流程能夠帶來如下的好處： 目前僅有一種方法用于成型模具的載荷校核設(shè)計(jì)．并且這種方法只適合于開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的模具元件 可以預(yù)先解決在模具設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)的問題 可以針對(duì)破損情況進(jìn)行分析 為將來的優(yōu)化工作奠定基礎(chǔ) 為零件的加工工藝和模其制造之間建立流程鏈
可預(yù)見的：圖示為在特定載荷情況下對(duì)某寶馬車型前蓋模具下部進(jìn)行模擬之后所做的z向延伸
*的有限元分析的流程鏈可以實(shí)現(xiàn)在真實(shí)載菏情況下使用較少的費(fèi)用對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)模具的尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)行校核。數(shù)字的方法能夠比傳統(tǒng)的分析法更清楚和地對(duì)流程進(jìn)行建模和模擬。寶馬車的后蓋實(shí)例證明可行性這種流程的原型*次應(yīng)用于寶馬汽車5系列轎車（e60）上。較短的模具準(zhǔn)備時(shí)間和校核時(shí)間表明了這種流程非常適用于工業(yè)應(yīng)用。因?yàn)榱慵哪M成型可以證明：板材和模具工作表面之間的接觸壓力可以轉(zhuǎn)移到模具的有限元模型上，同時(shí)可以設(shè)計(jì)出恰當(dāng)?shù)臎_壓機(jī)，另外可以還將拉仲過程模擬地描述為實(shí)踐典型的，由載荷決定的實(shí)例。因此，也能夠預(yù)測(cè)模具在特定壓力載荷下的彈性表現(xiàn)。伴隨著流程模型的發(fā)展為如何描述模具在成型過程中特定的載荷比例設(shè)定了前提條件。這個(gè)發(fā)現(xiàn)再加上針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化工具就能夠改良生產(chǎn)工具，這些成果證實(shí)了一個(gè)趨勢(shì)，就是能夠在虛擬世界里實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的工藝流程步驟。如果這一趨勢(shì)得以成功運(yùn)用就能夠得到基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)*化技術(shù)。