近年來(lái)，新能源汽車快速發(fā)展，各大車企不斷優(yōu)化汽車外觀形狀，并加速推動(dòng)新車型上市周期。

而在新車型開發(fā)過(guò)程中，沖壓模具的開發(fā)約占整個(gè)開發(fā)周期的2/3；在汽車外覆蓋件中，側(cè)圍外板又是尺寸最大，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，對(duì)尺寸精度及外觀質(zhì)量要求最高的關(guān)鍵零件；因此側(cè)圍外板的沖壓仿真效率，是各大車企沖壓CAE工程師們關(guān)注的焦點(diǎn)。

是德科技最新推出的Body Manufacturing-Stamp（以下簡(jiǎn)稱BM-Stamp）軟件，較其前身Pam-Stamp，只專注于最廣泛的汽車行業(yè)沖壓仿真用戶。完全重新設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)約的界面風(fēng)格，清晰的工藝設(shè)置流程，其前處理設(shè)置效率可達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平；而先進(jìn)的材料模型、精確的接觸定義、精細(xì)的四邊形網(wǎng)格、以及高精度的顯式求解器的繼續(xù)沿用，又使其成形與回彈精度仿真結(jié)果繼續(xù)向用戶確保最高的可信賴性；再結(jié)合求解器最多支持128核數(shù)的可擴(kuò)展性（Scalability）與高性能計(jì)算機(jī)（HPC）的搭配，完全可以實(shí)現(xiàn)高精度結(jié)果呈現(xiàn)與快速求解時(shí)間的平衡。

本文將以側(cè)圍外板為案例，深度為您展示BM-Stamp軟件如何實(shí)現(xiàn)高效沖壓仿真。

前處理設(shè)置展示

如圖1所示，BM-Stamp相較其前身Pam-Stamp完全重新設(shè)計(jì)了用戶界面（GUI），使得現(xiàn)有界面簡(jiǎn)約友好，非常符合當(dāng)前汽車行業(yè)沖壓仿真用戶的操作習(xí)慣。

如圖2所示，BM-Stamp將整個(gè)工藝設(shè)置流程簡(jiǎn)化為5步，即模型導(dǎo)入（Import）、工藝規(guī)劃（Process）、板料設(shè)計(jì)（Blank）、模具設(shè)置（Operation）和啟動(dòng)模擬（Simulation）。整個(gè)設(shè)置邏輯十分清晰，與現(xiàn)實(shí)中的沖壓產(chǎn)線流程相對(duì)應(yīng)，支持用戶輕松實(shí)現(xiàn)多工序管理（如圖3）。

如圖4所示，在啟動(dòng)模擬前，所有的設(shè)置過(guò)程都是100%基于CAD數(shù)據(jù)完成；只有在啟動(dòng)模擬的同時(shí)才會(huì)根據(jù)已選擇的精度模板開始對(duì)工具體和板料進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分?；贑AD數(shù)據(jù)的前處理設(shè)置的顯著效果是大大提升設(shè)置效率，對(duì)于普通零件的全工序設(shè)置，可以輕松實(shí)現(xiàn)幾分鐘內(nèi)設(shè)置完成；對(duì)于側(cè)圍外板這種工藝特別復(fù)雜的零件的全工序設(shè)置，可以輕松實(shí)現(xiàn)十幾分鐘內(nèi)設(shè)置完成。

后處理與性能展示

如圖5所示，BM-Stamp耦合了原Pam-Stamp的高精度求解器，允許用戶通過(guò)精密網(wǎng)格無(wú)限挑戰(zhàn)仿真精度；并且在內(nèi)部集成了專用于外觀缺陷檢測(cè)的虛擬燈光室，支持用戶使用逼真渲染的AI技術(shù)如觀察實(shí)物般檢測(cè)外觀缺陷（如圖6）；

如圖7所示，BM-Stamp支持預(yù)測(cè)由調(diào)試壓機(jī)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)壓機(jī)帶來(lái)的變形影響（如圖9，淺灰色為變形前板件，深灰色為變形后板件），助力用戶提前預(yù)測(cè)，縮短現(xiàn)場(chǎng)車間物理調(diào)試周期。

如圖8所示，BM-Stamp通過(guò)靈活的許可方式（Tokens）和具有性價(jià)比的許可費(fèi)用，支持求解器最多使用128核數(shù)的可擴(kuò)展性（Scalability）與高性能計(jì)算機(jī)（HPC）的搭配，通過(guò)提高求解核數(shù)，完全可以實(shí)現(xiàn)高精度結(jié)果呈現(xiàn)與快速求解時(shí)間的平衡（如圖10）。

如圖11所示，經(jīng)過(guò)超過(guò)25年的工業(yè)驗(yàn)證，BM-Stamp為用戶提供了若干推薦的精度模板，如可行性分析（Feasibility）、驗(yàn)證性分析（Validation）、回彈與補(bǔ)償分析（Springback and Compensation）、外觀缺陷分析（Cosmetic defect）等，實(shí)現(xiàn)仿真精度逐步升級(jí)。 在這些精度模板里，對(duì)網(wǎng)格劃分、工具體運(yùn)動(dòng)速度等重要參數(shù)進(jìn)行了預(yù)設(shè)置，用戶無(wú)需富有軟件使用經(jīng)驗(yàn)即可獲得高精度的仿真結(jié)果，也支持用戶自我創(chuàng)建模板作為公司標(biāo)準(zhǔn)隨時(shí)調(diào)用。此外，在沖壓工藝開發(fā)的不同階段，合理使用相對(duì)應(yīng)的精度模板，也是大大提升軟件使用效率的有效方法。

成形精度展示

如圖12所示（壓料面皺曲），BM-Stamp的精細(xì)網(wǎng)格和高精度求解器，可以支持用戶如觀察實(shí)物般預(yù)測(cè)起皺缺陷，而不依賴于數(shù)值化評(píng)價(jià)手段（Contour）。

如圖13所示，BM-Stamp在沖壓工藝開發(fā)的不同階段，通過(guò)精度模板的切換，支持用戶追求無(wú)限精度的仿真結(jié)果。如右圖中的精確仿真（Accurate Simulation）相比左圖中的標(biāo)準(zhǔn)仿真（Standard Simulation），對(duì)后門洞等平面區(qū)域的開裂缺陷進(jìn)行了可靠預(yù)測(cè)，這同樣得益于精細(xì)化的網(wǎng)格設(shè)置（均勻網(wǎng)格），使除了特征區(qū)域外，平面上可能會(huì)存在的開裂、起皺等成形性缺陷，及滑移線、沖擊線等外觀缺陷如實(shí)物完美呈現(xiàn)。

計(jì)算效率展示

如上所述，根據(jù)沖壓工藝開發(fā)的不同階段，我們可以通過(guò)選擇匹配的精度模板來(lái)保證計(jì)算效率；而在高精度仿真階段，我們可以利用求解器的可擴(kuò)展性（Scalability）通過(guò)使用更多核數(shù)的與高性能計(jì)算機(jī)（HPC）的搭配實(shí)現(xiàn)高精度結(jié)果呈現(xiàn)與快速求解時(shí)間的平衡。以側(cè)圍外板為案例，詳細(xì)測(cè)試結(jié)果如下：

經(jīng)過(guò)以上測(cè)試，我們可以清晰的看出精度模板的選擇以及求解核數(shù)的增加對(duì)計(jì)算效率的影響。當(dāng)我們使用可行性分析模板時(shí)（測(cè)試1），僅用時(shí)約3小時(shí)就完成了側(cè)圍外板的全工序分析；而當(dāng)我們切換到驗(yàn)證性模板時(shí)（測(cè)試2），計(jì)算時(shí)間陡增，無(wú)法滿足行業(yè)需求；不過(guò)我們通過(guò)將求解核數(shù)擴(kuò)展至64（測(cè)試3），我們可以看到在不犧牲精度的前提下，我們將求解時(shí)間縮短至了約7小時(shí)，已達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

BM-Stamp具有靈活的許可方式（Tokens）和高性價(jià)比的許可費(fèi)用，我們?yōu)橛脩籼峁┑钠鸩胶藬?shù)就是8（當(dāng)不打開GUI，使用命令啟動(dòng)求解器時(shí)可以擴(kuò)展到16），支持求解器最多使用128核數(shù)的可擴(kuò)展性（Scalability）與高性能計(jì)算機(jī)（HPC）的搭配，完全可以實(shí)現(xiàn)高精度結(jié)果呈現(xiàn)與快速求解時(shí)間的平衡。

以上，是本次BM-Stamp基于汽車側(cè)圍外板的高效沖壓仿真案例的全部?jī)?nèi)容展示；

總結(jié)來(lái)說(shuō)，通過(guò)汽車沖壓核心零件側(cè)圍外板的案例，可以看出BM-Stamp的高效率前處理設(shè)置以及求解器的高精度和良好的可擴(kuò)展性，完全可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)高效仿真；它已成為全球車企共同關(guān)注的有效節(jié)約生產(chǎn)成本和控制許可費(fèi)用的出色產(chǎn)品。

作者

吳振宇

2022年加入ESI集團(tuán)，現(xiàn)擔(dān)任Keysight公司高級(jí)應(yīng)用工程師（沖壓領(lǐng)域），具有十年以上沖壓模具設(shè)計(jì)及CAE仿真經(jīng)驗(yàn)，對(duì)沖壓實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題與CAE仿真解決方案具有獨(dú)到見解。