BiggerBoat借助HyperForm削减汽车行业冲压模具的开发成本和时间

项目介绍

2008年，由于汽车行业的不景气，Jay Weiner所就职的模具公司也停止了运作。随后，他创建了自己的公司——BiggerBoat Solution有限公司。公司主要为汽车OEM厂商和主要的模具供应商提供产品的冲压成形的仿真分析服务。具有15年模具设计经验和多伦多工作背景的Weiner，提供了一种其他公司无法提供，对汽车产品的主要制造工艺而言又是特别重要的服务：基于仿真分析的冲压产品模具设计方法。

挑战

和全球其他地方一样，汽车行业的成本在不断增加，包括：钢材的消耗，燃料和人力成本。因此，汽车制造商一直在找寻最小化制造成本的途径。与此同时，各种高强度钢的广泛使用，给汽车钣金零件的制造和设计提出了新的挑战。

而且现在产品的复杂性也成为一个主要因素，正如Weiner所说，“2004年之前，在产品成形阶段的制造工艺或者模具的选择余地都比较大，可以通过3~5个工序来完成一个产品的制造。而今天，OEM厂商通常只希望1~2个工序就完成产品的生产，他们总是尽量地控制模具成本。”

因此，汽车冲压类零件所面临的挑战就是如何最少化产品的制造工序。“这就需要创造性的模具设计方法”，Weiner说，“我们不能因此而降低产品的质量。”汽车行业对于冲压成形的产品有着严格的质量标准。例如，产品的厚度变化不能超过20%，变厚或者起皱不能超过10%。

HyperForm在一开始就能得到正确的设计方案

从1999年开始，Weiner一直使用Altair HyperForm冲压成形仿真软件来设计和验证冲压模具。“在生成模具之前，我们就可以通过不断地修改，模拟不同的设计方案，这样不仅可以帮助制造商缩短模具和毛坯开发的时间，同时也可以帮助他们验证工艺的可行性。”他说。借助于HyperForm——Altair HyperWorks仿真平台的一部分，Weiner说：“HypeForm的初始设计方案在一开始就是可靠有效的，后期基本上不需要或者只要做很少的改动。”

Weiner认为HyperForm的3D建模功能对于产品的回弹设计非常有用，“冲压成形过程中，由于金属的回弹特性，产品的尺寸和形状往往很难保证，”Weiner解释说，“就像跳水板一样，冲压成形之后的金属都会发生回弹，因此，你必须使产品弯曲或者扭曲更多一些，这样在成形结束之后，才能保证产品的尺寸和形状。对于不同的金属，它们的物理属性也不一样，你需要不同的回趟补偿量，以保证你想要的成形质量。HyperForm的仿真分析可以告诉我们产品的回弹量，同时，提供必要的工具来完成回趟的补偿。”客户常常在模具设计制造之初，就会来征求Weiner的意见，以便尽早发现工艺的潜在问题。Weiner在设计之初就使用HyperForm来验证工艺的可行性。

“当我从客户那里拿到一个产品，我首先会将它导入HyperForm运行一个快速成形性分析，看看可能出现问题的部位会在哪里。”他说。

HyperForm对各工序的精确成形仿真有助于确定和优化每个成形阶段的模具形状
（预成形工序，一次成形工序，二次成形工序）最终将产品的最大减薄率控制在20%以内

“然后我再决定产品的冲压方向，建立模具模型，确定工序数量。接着通过仿真分析来验证这些方案，不断地修改和调整方案，这取决于出现的问题。”

仿真分析发现的问题常常出现在不可思议的区域，往往这些区域却是Weiner和客户的设计部门预期不会出现问题的地方。“HyperForm常常发现一些我们没有预料到的问题，而在实际模具设计中这些问题又的确出现了，这让我们感到很受伤。”他说，“有经验的模具生产商，通常能够发现潜在的问题区域并考虑这些问题的影响；仿真分析的好处就在于可以指出那些难以预测的问题区域，如果不能提前预测的话，这些问题区域将会打乱你的制造周期和增加你的设计成本。随着现在汽车产品的形状越来越复杂，只是简单地看看这个产品已经很难预测可能出现的问题了。”

另外一个案例中，客户提供给Weiner一副模具，这幅模具30%甚至50%的情况下冲压出来的产品都是不合格的。“他们让我对现有模具进行仿真并且修好这幅模具”他说。

“不允许像他们一样不断地反复修模，他们只是说，‘这是我们有问题的工艺方案，请重现它并且给我们一个正确可行的方案’而所有的这些必须在几天之内完成。' ”

结论

根据Weiner的使用经验，BiggerBoat公司总结了他们使用HypeForm的5大获利点：

HyperForm的求解器RADIOSS非常精确。“通过大量产品的分析验证，每次实际结果正如仿真结果所预测的。客户告诉我们仿真结果和实际结果非常一致——每一处起皱，每一处波纹。”

HyperForm的求解器效率很高，可以快速得到仿真结果。

HyperForm功能齐全，“它可以处理任何复杂的问题，不管模型有复杂。”

客户希望尽量少的物理试模次数，HyperForm加快了产品开发流程。

BiggerBoat将客户的模具制造成本降到最低。“这是以最低生产成本制造高质量模具和产品的底线。”

如今模具制造商们对Weiner的仿真分析技术和经验非常有信心，以致于他们常常会在客户授权开始一个项目之前就把产品发给Weiner。“他们知道模具的开发常常需要几个星期，如果等他们拿到授权之后再开始仿真分析，那么他们的模具可能无法按时交货。我的工作就是确保他们拿到订单；他们可以展示他们好的工艺方案，并且已经试制成功，能够比竞争对手更快地得到结果。”

Weiner有着非常严格的项目时间节点和期限的控制，而这些都是根据客户的要求来决定的。“HyperWorks的支持团队非常理解我所做项目的时间控制的重要性，”他说，“他们常常当天或者最晚第二天就能够解决我的问题。Altair的支持团队是首屈一指的。”

Weiner说他期待和Altair的长期合作，以帮助他开发和使用那些帮他取得商业成功的先进的软件技术。

“吸引更多的回头客意味着我所做的工作必须是他们认可的，”他风趣地说，“借助于HypeForm，在对现有模具运行一次仿真分析之后，我就可以给客户他们想要的产品，这样就极大地缩短了他们的开发周期和有效地控制了开发成本。”