汽车液位传感器外壳拉深过程计算机数值模拟分析

摘要 研究某传感器外壳拉深过程，并对其拉深过程进行计算机数值模拟分析，以揭示未来的汽车用传感器技术总的发展趋势：微型化、多功能化、集成化和智能化。

关键词 传感器外壳；拉深过程；数值模拟

中图分类号 TP212 文献标识码 A 文章编号 1671-489X（2008）12-0091-02

油箱液位传感器是将油箱内的油液高度通过机械元件（浮子）随液的升降而升降的机械信号转变成电信号，再将此电信号转变成机械信号并显示于驾驶室内的油量表上。要求浮子随液位的变化做出准确的反应，同时机械信号与电信号之间的相互转换不能失真。因此，要求传感器零件具有一定的精度与质量。图1为原理图。

本文是为图2中的圆筒件的拉深过程进行计算机数值模拟分析。

1 概述

金属塑性加工的变形过程是一个非常复杂的非线性过程，除了几何非线性，还有复杂的边界接触条件非线性。其变形机理非常复杂，难以用准确的数学关系式来进行描述。随着金属塑性成型技术的日益发展，人们对其在成型过程中的变形规律和变形力学的分析越来越重视。近年来，随着计算机技术的迅速发展，有限元法作为一种非常有效的数值计算方法，在塑性成型领域得到广泛应用，已经成为求解金属变形过程中应力、应变、温度等分布规律，进行模具受力分析及预测金属成型缺陷的重要工具之一。

2 数值模拟过程

应用eta/LS-DYNA对厚度为2 mm的板料SPEC钢的拉深过程进行数值模拟。具体模拟过程：首先，CAD建模→eta/DYNAFORM前处理（进行有限元网格剖分→定义接触界面→定义材料性质），之后进行加载和求解（施加约束、载荷，给定边界条件→设置求解过程控制参数→选择输出文件及时间控制→调用LS-DYNA求解），最后进行后处理（LS-PREPOST）。

本文建立的有限元模型如图3所示：采取了1/2对称处理，减少计算的时间。

3 CAD建模

模拟过程中使用的是 SPEC轧制板材，厚度为2 mm，坯料直径为140 mm。模拟过程中的工艺参数：弹性模量E 为2.07 GPa，泊松比γ为0.28。筒形件有限元计算模型如图4所示。

零件几何形状由PRO/E软件建立，直接生成片体，转化成igs 文件导入到有限元分析软件中。该模型中坯料的有限元网格是用有限元分析软件的自动生成网格命令生成的。在有限元分析软件中定义凸模、凹模和压边圈等冲压工具以及毛坯，并调整它们间的相对位置；定义拉延和接触类型、摩擦系数、冲压速度和压边力等工艺参数；给毛坯赋予材料和特性数据，同时定义毛坯边界条件。模拟中涉及的性能参数如图5所示。

4 结论

CAD建模后，经过本构方程模型的确定、网格划分、求解控制、后处理等过程，可以动态显示圆筒件的拉深过程的应力、应变、变薄等变化情况。