BiggerBoat借助HyperForm削減汽車行業沖壓模具的開發成本和時間

項目介紹

2008年，由于汽車行業的不景氣，Jay Weiner所就職的模具公司也停止了運作。隨后，他創建了自己的公司——BiggerBoat Solution有限公司。公司主要為汽車OEM廠商和主要的模具供應商提供產品的沖壓成形的仿真分析服務。具有15年模具設計經驗和多倫多工作背景的Weiner，提供了一種其他公司無法提供，對汽車產品的主要制造工藝而言又是特別重要的服務：基于仿真分析的沖壓產品模具設計方法。

挑戰

和全球其他地方一樣，汽車行業的成本在不斷增加，包括：鋼材的消耗，燃料和人力成本。因此，汽車制造商一直在找尋最小化制造成本的途徑。與此同時，各種高強度鋼的廣泛使用，給汽車鈑金零件的制造和設計提出了新的挑戰。

而且現在產品的復雜性也成為一個主要因素，正如Weiner所說，“2004年之前，在產品成形階段的制造工藝或者模具的選擇余地都比較大，可以通過3~5個工序來完成一個產品的制造。而今天，OEM廠商通常只希望1~2個工序就完成產品的生產，他們總是盡量地控制模具成本。”

因此，汽車沖壓類零件所面臨的挑戰就是如何最少化產品的制造工序。“這就需要創造性的模具設計方法”，Weiner說，“我們不能因此而降低產品的質量。”汽車行業對于沖壓成形的產品有著嚴格的質量標準。例如，產品的厚度變化不能超過20%，變厚或者起皺不能超過10%。

HyperForm在一開始就能得到正確的設計方案

從1999年開始，Weiner一直使用Altair HyperForm沖壓成形仿真軟件來設計和驗證沖壓模具。“在生成模具之前，我們就可以通過不斷地修改，模擬不同的設計方案，這樣不僅可以幫助制造商縮短模具和毛坯開發的時間，同時也可以幫助他們驗證工藝的可行性。”他說。借助于HyperForm——Altair HyperWorks仿真平臺的一部分，Weiner說：“HypeForm的初始設計方案在一開始就是可靠有效的，后期基本上不需要或者只要做很少的改動。”

Weiner認為HyperForm的3D建模功能對于產品的回彈設計非常有用，“沖壓成形過程中，由于金屬的回彈特性，產品的尺寸和形狀往往很難保證，”Weiner解釋說，“就像跳水板一樣，沖壓成形之后的金屬都會發生回彈，因此，你必須使產品彎曲或者扭曲更多一些，這樣在成形結束之后，才能保證產品的尺寸和形狀。對于不同的金屬，它們的物理屬性也不一樣，你需要不同的回趟補償量，以保證你想要的成形質量。HyperForm的仿真分析可以告訴我們產品的回彈量，同時，提供必要的工具來完成回趟的補償。”客戶常常在模具設計制造之初，就會來征求Weiner的意見，以便盡早發現工藝的潛在問題。Weiner在設計之初就使用HyperForm來驗證工藝的可行性。

“當我從客戶那里拿到一個產品，我首先會將它導入HyperForm運行一個快速成形性分析，看看可能出現問題的部位會在哪里。”他說。

HyperForm對各工序的精確成形仿真有助于確定和優化每個成形階段的模具形狀
（預成形工序，一次成形工序，二次成形工序）最終將產品的最大減薄率控制在20%以內

“然后我再決定產品的沖壓方向，建立模具模型，確定工序數量。接著通過仿真分析來驗證這些方案，不斷地修改和調整方案，這取決于出現的問題。”

仿真分析發現的問題常常出現在不可思議的區域，往往這些區域卻是Weiner和客戶的設計部門預期不會出現問題的地方。“HyperForm常常發現一些我們沒有預料到的問題，而在實際模具設計中這些問題又的確出現了，這讓我們感到很受傷。”他說，“有經驗的模具生產商，通常能夠發現潛在的問題區域并考慮這些問題的影響；仿真分析的好處就在于可以指出那些難以預測的問題區域，如果不能提前預測的話，這些問題區域將會打亂你的制造周期和增加你的設計成本。隨著現在汽車產品的形狀越來越復雜，只是簡單地看看這個產品已經很難預測可能出現的問題了。”

另外一個案例中，客戶提供給Weiner一副模具，這幅模具30%甚至50%的情況下沖壓出來的產品都是不合格的。“他們讓我對現有模具進行仿真并且修好這幅模具”他說。

“不允許像他們一樣不斷地反復修模，他們只是說，‘這是我們有問題的工藝方案，請重現它并且給我們一個正確可行的方案’而所有的這些必須在幾天之內完成。' ”

結論

根據Weiner的使用經驗，BiggerBoat公司總結了他們使用HypeForm的5大獲利點：

HyperForm的求解器RADIOSS非常精確。“通過大量產品的分析驗證，每次實際結果正如仿真結果所預測的。客戶告訴我們仿真結果和實際結果非常一致——每一處起皺，每一處波紋。”

HyperForm的求解器效率很高，可以快速得到仿真結果。

HyperForm功能齊全，“它可以處理任何復雜的問題，不管模型有復雜。”

客戶希望盡量少的物理試模次數，HyperForm加快了產品開發流程。

BiggerBoat將客戶的模具制造成本降到最低。“這是以最低生產成本制造高質量模具和產品的底線。”

如今模具制造商們對Weiner的仿真分析技術和經驗非常有信心，以致于他們常常會在客戶授權開始一個項目之前就把產品發給Weiner。“他們知道模具的開發常常需要幾個星期，如果等他們拿到授權之后再開始仿真分析，那么他們的模具可能無法按時交貨。我的工作就是確保他們拿到訂單；他們可以展示他們好的工藝方案，并且已經試制成功，能夠比競爭對手更快地得到結果。”

Weiner有著非常嚴格的項目時間節點和期限的控制，而這些都是根據客戶的要求來決定的。“HyperWorks的支持團隊非常理解我所做項目的時間控制的重要性，”他說，“他們常常當天或者最晚第二天就能夠解決我的問題。Altair的支持團隊是首屈一指的。”

Weiner說他期待和Altair的長期合作，以幫助他開發和使用那些幫他取得商業成功的先進的軟件技術。

“吸引更多的回頭客意味著我所做的工作必須是他們認可的，”他風趣地說，“借助于HypeForm，在對現有模具運行一次仿真分析之后，我就可以給客戶他們想要的產品，這樣就極大地縮短了他們的開發周期和有效地控制了開發成本。”