基于DYNAFORM的板料成形研究

1、基于dynaform的板料成形研究摘要板料拉深成形是現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域中一種重要的加工方法。在拉深成形的過程中，零件容易出現(xiàn)開裂，起皺等問題。隨著計算機模擬和仿真技術(shù)的發(fā)展，板料拉深成形過程的分析、缺陷分布等問題都可以通過有限元模擬軟件預(yù)測分析。針對這些問題，用pro/engineer軟件將零件進(jìn)行三維建模，導(dǎo)入dynaform，進(jìn)行初步模擬，設(shè)置模擬控制參數(shù)，主要是修改板料厚度、板料性能、沖壓速度、模具圓角半徑等參數(shù)。找出模具倒角、材料厚度、沖壓速度對材料成形性能的影響，從而對于指導(dǎo)成形工藝的設(shè)計具有重要的意義。關(guān)鍵詞：dynaform，拉深，模擬，參數(shù)based on the dynaform

2、plate forming researchabstract：deep drawing of sheet metal industry is now an important processing method. in the drawing forming process, the parts prone to cracking, wrinkling and other problems. along with the computer simulation and the simulation technology development, the process of sheet for

3、ming analysis, defects distribution problems can be simulated by fem software prediction analysis. to solve these problems, pro / engineer software part three-dimensional modeling, import on dynaform, a preliminary simulation, set the parameters of analog control, primarily to modify the sheet thick

4、ness, sheet performance, pressing speed, die fillet radius and other parameters. identify mold chamfer, material thickness, speed of pressing forming properties of the material, which for the guidance of the design of the forming process of great significance.key words: dynaform, drawing, simulation

5、, parameter目錄第1章 前 言11.1學(xué)術(shù)背景及理論與實際意義11.2課題來源及主要研究內(nèi)容1第2章 拉深與軟件介紹22.1 板料拉深成形技術(shù)22.2 dynaform軟件介紹32.2.1基本資料32.2.1 dynaform的主要特色32.2.3 dynaform功能介紹42.2.4 dynaform的主要應(yīng)用6第3章 前處理73.1三維建模73.2 讀入零件模型73.3 確定沖壓方向83.4 創(chuàng)建零件的單元模型83.4.1 創(chuàng)建零件網(wǎng)格83.4.2 創(chuàng)建blank93.4.3 創(chuàng)建punch113.4.4 創(chuàng)建凹模die133.4.5 創(chuàng)建binder143.4.6 網(wǎng)格模型檢查

6、183.4.7 參數(shù)設(shè)置18第4章 計算與后處理244.1計算244.4.1 計算前設(shè)置244.4.2 計算254.2 后處理254.2.1 成形極限圖和厚度分布云圖264.2.2 對比分析26結(jié) 論30致 謝31參考文獻(xiàn)3234第1章 前 言1.1學(xué)術(shù)背景及理論與實際意義隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的迅速發(fā)展，制造業(yè)企業(yè)在新的歷史條件下面臨著更多的壓力。需要最大程度地減少研發(fā)、生產(chǎn)的成本。計算機輔助模擬技術(shù)就是在這一背景下產(chǎn)生的，它為降低成本創(chuàng)造了條件。并在實際生產(chǎn)中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。 板料成形是現(xiàn)代工業(yè)一種重要的加工方法.而拉深是其中典型的工藝,有著廣泛的應(yīng)用。汽車產(chǎn)品中,沖壓成形件約占總重量的50%

7、60%1。在實際金屬板料沖壓件的設(shè)計和生產(chǎn)過程中,由于模具設(shè)計和成形工藝方案的不合理,常常導(dǎo)致沖壓件出現(xiàn)損傷斷裂、起皺缺陷。鍛造模擬技術(shù)是指利用計算機對鍛造成形過程進(jìn)行仿真計算。從而可以降低生產(chǎn)成本，縮短折產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟利益，提高企業(yè)的市場競爭能力，推進(jìn)加工制造業(yè)的發(fā)展，而dynaform軟件正是此類軟件中的佼佼者。1.2課題來源及主要研究內(nèi)容 本課題是由指導(dǎo)老師擬定，主要研究針對板料成形時，拉伸變形出現(xiàn)的不均勻及易斷裂等負(fù)面情況，將零件三維建模，導(dǎo)入dynaform，進(jìn)行模擬計算，找出零件的缺陷即零件有開裂、起皺等時的成形極限，分析材料因素、模具圓角半徑、

8、板料厚度等方面對板料成型的影響。第2章 拉深與軟件介紹2.1 板料拉深成形技術(shù) 板料拉深成形是汽車、航空工業(yè)領(lǐng)域中一種重要的加工方法。板料拉深成形中經(jīng)常產(chǎn)生起皺、破裂、殘余應(yīng)力、回彈等問題.這些問題主要是受材料的成形性能、壓邊力、毛坯的形狀和尺寸以及模具的幾何形狀等因素的影響.采用傳統(tǒng)的實驗方法逐一分析各種因索對板料成形的影響將耗費大量的時間和人力物力。隨著計算機模擬和仿真技術(shù)的發(fā)展，板料拉深成形過程的分析、缺陷分布等問題都可以通過有限元模擬軟件預(yù)測分析。拉深時，平板坯料受凸模向圓筒側(cè)壁傳遞的拉力，由四周向中心移動，直徑逐漸縮小，這部分金屬互相受壓。當(dāng)板坯的厚度小拉深變形程度大時，在壓應(yīng)力作用

9、下，圓筒工件的平面法蘭部分會出現(xiàn)失穩(wěn)起皺現(xiàn)象2。為了防止起皺現(xiàn)象和保證拉深件質(zhì)量，在拉深模中常設(shè)有壓邊裝置(壓邊圈)。簡單的壓邊圈是靠彈簧或壓縮空氣壓住坯料周邊的。大型件拉深時，常采用雙動壓力機，利用外滑塊的作用壓邊。當(dāng)毛坯的厚度較大零件的尺寸較小時，不用壓邊裝置也可以進(jìn)行拉深。壓邊圈的作用力在保證板坯不起皺前提下，應(yīng)選取盡量小的數(shù)值。拉深件各部位的厚度因受力不同有所不同。一般是底部中心厚度不變。底部周邊和側(cè)壁下部受拉力作用，厚度稍減少。側(cè)壁上部和平面法蘭部分受壓力作用，厚度稍增加3。若拉深模與壓邊圈之間的間隙稍大于坯料的厚度，則制成的拉深件的壁厚基本上等于初始的板料厚度。如果拉深模與壓邊圈之

10、間的間隙小于坯料的厚度，拉深件的側(cè)壁就會受模具間隙的作用而變薄，這種方式稱為變薄拉深。用變薄拉深法可以制成底厚、壁薄、高度大的零件，如深筒食品罐等。在拉深的實際生產(chǎn)中，拉深工藝參數(shù)對拉深變形以及拉深件的質(zhì)量的影響十分明顯。合理的工藝參數(shù)，可以提高拉深變形的均勻性，降低對材料性能的過高要求，從而降低拉深件的生產(chǎn)成本。2.2 dynaform軟件介紹dynaform軟件是美國eta公司和lstc公司聯(lián)合開發(fā)的用于板料成形數(shù)值模擬的專用軟件，是ls-dyna求解器與eta/femb前后處理器的完美結(jié)合，是當(dāng)今流行的板料成形與模具設(shè)計的cae工具之一。2.2.1基本資料在其前處理器(preproces

11、sor)上可以完成產(chǎn)品仿真模型的生成和輸入文件的準(zhǔn)備工作。求解器(ls-dyna)采用的是世界上最著名的通用顯示動力為主、隱式為輔的有限元分析程序，能夠真實模擬板料成形中各種復(fù)雜問題。后處理器(postprocessor)通過cad技術(shù)生成形象的圖形輸出，可以直觀的動態(tài)顯示各種分析結(jié)果。 dynaform 軟件基于有限元方法建立, 被用于模擬鈑金成形工藝。dynaform軟件包含bse、dfe、formability三個大模塊，幾乎涵蓋沖壓模模面設(shè)計的所有要素，包括：定最佳沖壓方向、坯料的設(shè)計、工藝補充面的設(shè)計、拉延筋的設(shè)計、凸凹模圓角設(shè)計、沖壓速度的設(shè)置、壓邊力的設(shè)計、摩擦系數(shù)、切邊線的求解

12、、壓力機噸位等。 dynaform軟件可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，汽車、航空航天、家電、廚房衛(wèi)生等行業(yè)?？梢灶A(yù)測成形過程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈、成形剛度、表面質(zhì)量，評估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設(shè)計提供幫助。 dynaform軟件設(shè)置過程與實際生產(chǎn)過程一致，操作上手容易。來設(shè)計可以對沖壓生產(chǎn)的全過程進(jìn)行模擬：坯料在重力作用下的變形、壓邊圈閉合過程、拉延過程、切邊回彈、回彈補償、翻邊、脹形、液壓成形、彎管成形。 dynaform軟件適用的設(shè)備有：單動壓力機、雙動壓力機、無壓邊壓力機、螺旋壓力機、鍛錘、組合模具和特種鍛壓設(shè)備等。2.2.1 dynaform的主要特色1集成操作環(huán)境

13、，無需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完備的前后處理功能，實現(xiàn)無文本編輯操作，所有操作在同一界面下進(jìn)行2求解器采用業(yè)界著名、功能最強的ls-dyna，是動態(tài)非線性顯示分析技術(shù)的創(chuàng)始和領(lǐng)導(dǎo)者，解決最復(fù)雜的金屬成形問題。3工藝化的分析過程囊括影響沖壓工藝的60余個因素以dfe為代表的多種工藝分析模塊有好的工藝界面，易學(xué)易用4固化豐富的實際工程經(jīng)驗2.2.3 dynaform功能介紹1. 基本模塊dynaform提供了良好的與cad軟件的iges、vda、dxf，ug和catia等接口, 以及與nastran, ideas, moldflow等cae軟件的專用接口，以及方便的幾何模型修補功能。 自動消除各種孔 dynafo

14、rm的模具網(wǎng)格自動劃分與自動修補功能強大，用最少的單元最大程度地逼近模具型面。比通常用于模具網(wǎng)格劃分的時間減少了99%4。初始板料網(wǎng)格自動生成器，可以根據(jù)模具最小圓角尺寸自動確定最佳的板料網(wǎng)格尺寸，并盡量采用四邊形單元，以確保計算的準(zhǔn)確性。 quick set-up,能夠幫助用戶快速地完成分析模型的設(shè)置，大大提高了前處理的效率。 與沖壓工藝相對應(yīng)的方便易用的流水線式的模擬參數(shù)定義，包括模具自動定位、自動接觸描述、壓邊力預(yù)測、模具加載描述、邊界條件定義等等。用等效拉延筋代替實際的拉延筋，大大節(jié)省計算時間，并可以很方便地在有限元模型上修改拉延筋的尺寸及布置方式。 多工步成形過程模擬: 網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)

15、分，可以在不顯著增加計算時間的前提下提高計算精度。 顯、隱式無縫轉(zhuǎn)換，eta/dynaform允許用戶在求解不同的物理行為時在顯、隱式求解器之間進(jìn)行無縫轉(zhuǎn)換，如在拉延過程中應(yīng)用顯式求解，在后續(xù)回彈分析當(dāng)中則切換到隱式求解5。三維動態(tài)等值線和云圖顯示應(yīng)力應(yīng)變、工件厚度變化、成形過程等，在成形極限圖上動態(tài)顯示各單元的成形情況，如起皺，拉裂等；2. bse(板料尺寸計算)模塊采用一步法求解器，可以方便地將產(chǎn)品展開，從而得到合理的落料尺寸。3. dfe（模面設(shè)計）模塊dynaform的dfe模塊可以從零件的幾何形狀進(jìn)行模具設(shè)計，包括壓料面與工藝補充。dfe模塊中包含了一系列基于曲面的自動工具，如沖裁填

16、補功能、沖壓方向調(diào)整功能以及壓料面與工藝補充生成功能等，可以幫助模具設(shè)計工程師進(jìn)行模具設(shè)計。 （1）基于幾何曲面 所有的功能都是基于nurb曲面的。所有的曲面都可以輸出用于模具的最終設(shè)計。 （2）導(dǎo)角單元導(dǎo)角功能使用戶對設(shè)計零件上的尖角根據(jù)用戶指定的半徑快速進(jìn)行導(dǎo)角，以滿足分析的要求。 （3）沖裁填補功能 根據(jù)成形的需要，自動填補零件上不完整的形狀。能在填補區(qū)同時生成網(wǎng)格與曲面。 （4）拉延深度與負(fù)角檢查 圖形顯示零件的拉延深度與負(fù)角情況。 （5）沖壓方向調(diào)整功能 自動將零件從產(chǎn)品的設(shè)計坐標(biāo)系調(diào)整到?jīng)_壓的坐標(biāo)系。 （6）壓料面生成功能 可以根據(jù)零件的形狀自動生成四種壓料面。生成的壓料面可以根據(jù)

17、用戶的輸入?yún)?shù)進(jìn)行編輯與變形以滿足設(shè)計要求。 （7）工藝補充面生成功能 可以根據(jù)產(chǎn)品的大小、深度及材料生成一系列輪廓線。然后將這些輪廓線生成曲面并劃分網(wǎng)格形成完整的工藝補充部分。還可以對生成的輪廓線進(jìn)行交互式編輯。 （8）morphing dfe模塊中提供了線、曲面及網(wǎng)格的變形功能，可以很容易地處理pol、沖裁填補、工藝補充設(shè)計以及壓料面設(shè)計。2.2.4 dynaform的主要應(yīng)用 1沖壓、壓邊、拉延、彎曲、回彈、多工步成形等典型鈑金成形過程 2液壓成形、輥彎成形 3模具設(shè)計 4壓機負(fù)載分析等第3章 前處理3.1三維建模用pro/engineer軟件對零件進(jìn)行三維建模，如圖3-1所示，保存為i

18、ges格式。圖3-1 零件的三維圖形3.2 讀入零件模型 dynaform可以直接導(dǎo)入由pro/engineer軟件產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型，格式為iges、vga等。 將文件導(dǎo)入dynaform中，如圖3-2所示。圖3-2 零件的數(shù)學(xué)模型3.3 確定沖壓方向dynaform默認(rèn)的沖壓方向為-z方向。3.4 創(chuàng)建零件的單元模型選擇菜單“prat/edit”，修改零件名為 “part”，將其id序號數(shù)值設(shè)置為1，點擊 “modify”按鈕，點擊“ok”，保存*.df文件。3.4.1 創(chuàng)建零件網(wǎng)格選擇菜單“preprocess/element”命令，選擇 “surface mesh/part mesh”按鈕

19、，最大網(wǎng)格尺寸設(shè)置為3，其它尺寸為缺省值。點擊“select surfaces”按鈕，選擇“displayed surf.”，此時零件“part”呈白色高亮顯示，點擊“ok”和“apply”按鈕，并點擊“yes”加以確認(rèn)，退出對話框。零件網(wǎng)格如圖3-3所示。注意：在網(wǎng)格劃分時一定要將右下角當(dāng)前的零件設(shè)為和網(wǎng)格劃分的零件一致，否則劃分的網(wǎng)格不是當(dāng)前的零件。右下角的“surfaces”可不選，此時零件的幾何模型會隱藏，只顯示網(wǎng)格。圖3-3 零件的網(wǎng)格模型3.4.2 創(chuàng)建blank1. 創(chuàng)建毛坯輪廓打開零件part，用工具欄的“surface mesh/part mesh”對零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選擇菜

20、單欄“bse/preparation”命令，選擇 “blank size estimate”按鈕，設(shè)置“material”選項下的“null”按鈕，點擊“material library”，選擇材料“europe/dc06”，輸入板料厚度“thickness=2.5”，點擊“apply”按鈕，進(jìn)行毛坯展開計算，如圖3-4。 圖3-4 毛坯的展開計算生成的毛坯輪廓如圖3-5。系統(tǒng)會自動創(chuàng)建outline零件。在“parts/edit part”下修改零件名稱“outline”為“blank”，點擊“modify”按鈕，點擊“ok”，如圖3-6所示。（注意右下角當(dāng)前零件不能為“outline”，應(yīng)

21、改為其它零件名，不能對當(dāng)前零件名進(jìn)行修改和編輯）。 圖3-5 展開后的毛坯輪廓 圖3-6 編輯毛坯零件名2. 考慮毛坯余量，擴展毛坯輪廓 選擇菜單“preprocess/line/point”，點擊“offset”進(jìn)行偏移，選擇邊界輪廓，輸入偏移距離為10mm，擴展后的邊界線及其網(wǎng)格模型如圖3-7所示。圖3-7 擴展后的毛坯輪廓3. 劃分毛坯網(wǎng)格將右下角的當(dāng)前零件設(shè)為“blank”，對毛坯進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在工具欄選擇 “blank generator”命令，選擇“boundary line”，此時鼠標(biāo)變成“+”符號，點擊毛坯輪廓線選擇，此時輪廓線會呈白色高亮顯示，點擊“ok”。輸入毛坯網(wǎng)格尺寸“

22、mesh size/element size=8”，點擊“ok”完成，如圖3-8。點擊“yes”確認(rèn)網(wǎng)格大小。毛坯劃分網(wǎng)格后的模型如圖3-9所示。圖3-8 毛坯網(wǎng)格尺寸 圖3-9 毛坯的網(wǎng)格模型3.4.3 創(chuàng)建punch1.選擇菜單“parts/create”，輸入“name=punch”,編輯顏色，點擊“ok”。如圖3-10所示。在屏幕右下方會自動出現(xiàn)“current part=punch”。 圖3-10 創(chuàng)建punch零件2.創(chuàng)建零件網(wǎng)格將“part”零件的單元網(wǎng)格顯示，選擇“parts/addto part”，點擊“elements”按鈕，選擇“displayed”，此時當(dāng)前的零件網(wǎng)格會

23、呈白色高亮狀態(tài)，點擊“ok”確認(rèn)。將所選網(wǎng)格加入到“to part:punch”，點擊“”選擇剛創(chuàng)建的“punch”，確認(rèn)后關(guān)閉對話框，如圖3-11所示。此時“part”零件的單元網(wǎng)格被添加到“punch”零件中。如圖3-11所示。此時 “part” 零件只剩下surfaces。圖3-11 punch的網(wǎng)格模型3.punch網(wǎng)格模型的法線方向檢查點擊菜單欄“preprocess/model check/repair”命令，點擊 “auto plate normal”按鈕進(jìn)行法線方向檢查。選擇其中任一單元，觀察法線方向，點擊“yes”或“no”按鈕。注意，法線方向的設(shè)置總是由工具指向與坯料的接觸

24、面，如圖3-12。圖3-12 punch的法線方向檢查4. 網(wǎng)格邊界檢查點擊菜單欄“preprocess/model check/repair”命令，點擊 “boundary display”按鈕進(jìn)行邊界檢查。通常只允許除邊緣輪廓邊界呈白色高亮顯示外，其余部位均保持不變。如圖3-13。如果其余部分的網(wǎng)格有白色高亮顯示，則說明在白色高亮處的單元網(wǎng)格有缺陷，須進(jìn)行修補或重新網(wǎng)格劃分。修補可點擊 “gap repair”按鈕。完成邊界檢查后，若網(wǎng)格邊界無缺陷，可點擊工具欄中的 “clear highlight”，清除邊緣輪廓高亮顯示部位。圖3-13 網(wǎng)格模型的邊界檢查3.4.4 創(chuàng)建凹模die1.偏

25、置得到die的單元網(wǎng)格選擇菜單“parts/create”，輸入零件名稱“name”為凹?！癲ie”，則右下角的當(dāng)前零件自動變?yōu)椤癲ie”。打開零件“punch”，選擇菜單“preprocess/element”下的 “offset”命令，關(guān)閉“in original part”復(fù)選框，使得新生成單元放置在當(dāng)前零件中，關(guān)閉“delete original element”復(fù)選框，保留原始零件中的單元?！癱opy number”為1，板料厚度“thickness”的設(shè)定值為2.75（即為1.1t，其中t為板料厚度）。顯示“select element”對話框，點擊“displayed”，則所有被

26、選單元呈白色高亮顯示，點擊“ok”返回，則復(fù)制后的單元自動生成到“die”中。關(guān)閉零件“punch”顯示。新建的die的網(wǎng)格模型如圖3-14所示。圖3-14 偏置得到的die的網(wǎng)格模型3.4.5 創(chuàng)建binder1. 設(shè)置die為工具選擇菜單欄“dfe/preparation”的“define”命令下，將“tool/tool name”下添加“die”為工具。選擇“dfe/binder”，在“create”命令下選擇“binder type”為“flat binder”，并輸入“binder size”的尺寸，點擊“apply”，如圖3-15所示。此時右下角自動創(chuàng)建新零件“c_binder”，

27、關(guān)閉零件“die”的顯示，生成的壓邊圈輪廓表面如圖3-16所示。圖3-15 創(chuàng)建binder過程圖圖3-16 壓邊圈的輪廓表面2. 劃分網(wǎng)格在工具欄“surface mesh”下選擇“tool mesh”，輸入最大網(wǎng)格尺寸為20mm，選擇壓邊圈的輪廓表面，點擊“apply”和“yes”，關(guān)閉右下角的surfaces顯示，則得到如圖3-17的壓邊圈網(wǎng)格模型。圖3-17 c_binder的網(wǎng)格模型3.調(diào)整binder與die的位置打開零件“die”與“c_binder”的顯示，在工具欄選擇視圖“x-z view”視圖。選擇菜單“preprocess/element”下的“transform”選項，

28、在“translate”下框選“move”，在“direction”下框選“z axis”，輸入“distance”的值，即-14.000mm，使凹模向z的負(fù)方向下移14.000mm。選擇die的所有單元，點擊“ok”和“apply”，退出對話框。調(diào)整后die與binder的位置如圖3-18所示。圖3-18 調(diào)整位置后的die與c_binder4.切除die與c_binder重合區(qū)域，得到實際的壓邊圈輪廓選擇菜單“dfe/modification”，點擊“binder trim”，選擇“boundary”下的“outer”，點擊“select”，選擇剪切線，如圖3-19所示。點擊“apply”

29、和“yes”，得到如圖3-20所示的壓邊圈binder和die。圖3-19 去除die與c_binder重合區(qū)域的剪切線圖3-20 剪切后的die與c_binder5.偏置c_binder單元，創(chuàng)建實際binder為創(chuàng)建die的工藝補充面，可將剪切后c_binder的輪廓作為die的工藝補充面。此時須將c_binder單元偏置重新創(chuàng)建binder單元。關(guān)閉零件“die”顯示，在菜單欄“parts/create”輸入新零件名稱為“binder”，則右下角會自動顯示當(dāng)前零件名為“binder”。選擇菜單欄“preprocess/offset elements”，輸入“thickness”值為1.1

30、t，即2.75mm，選擇c_binder當(dāng)前displayed單元，點擊“apply”，退出對話框，則偏置后的c_binder單元自動添加到零件binder中，實際壓邊圈binder的網(wǎng)格模型如圖3-21所示。關(guān)閉binder顯示。圖3-21 實際壓邊圈的網(wǎng)格模型6.打開零件“die”的顯示，選擇菜單欄“parts/addto part”，將c_binder單元添加到零件“die”中，點擊“apply”，關(guān)閉對話框。則創(chuàng)建工藝補充面后的die的網(wǎng)格模型如圖3-22所示。圖3-22 創(chuàng)建工藝補充面后die的網(wǎng)格模型3.4.6 網(wǎng)格模型檢查1.將零件設(shè)為當(dāng)前零件，選擇菜單欄“preprocess/

31、model check/repair”命令，點擊“auto plate normal”按鈕，選擇零件的任意網(wǎng)格，觀察其法線方向，點擊“yes”或“no”按鈕，直至確定網(wǎng)格法線方向。注意，法線方向的設(shè)置總是由工具指向與坯料的接觸方向。對于毛坯blank而言，無須對其法線方向進(jìn)行檢查。2.網(wǎng)格模型的邊界檢查 通常只允許零件的外輪廓邊界呈白色高亮，其余部位均保持不變。如果其余部分的網(wǎng)格有白色高亮顯示，則說明在白色高亮處的單元網(wǎng)格有缺陷，須對有缺陷的網(wǎng)格進(jìn)行相應(yīng)的修補“gap repair”或重新進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分。完成邊界檢查后，若網(wǎng)格邊界無缺陷，可點擊工具欄中的“clear highlight”，將

32、白色高亮部分清楚。3.4.7 參數(shù)設(shè)置1 定義工具與毛坯（1）工具的定義 選擇菜單欄“tools/define tools”命令，在“tool name”的下拉菜單中分別選擇工具名die，點擊“add”按鈕，選擇零件die，點擊“ok”。不關(guān)閉該對話框，繼續(xù)定義punch和binder，點擊“ok”關(guān)閉對話框。如圖3-23所示。 圖3-23 工具的定義（2）毛坯blank的定義 選擇菜單欄“tools/define blank”命令，點擊“add”按鈕選擇“blank”，點擊“ok”。在“material”選項下點擊“none”按鈕，在“material library”選擇“europe/d

33、c06”的材料，“type”為36，點擊“ok”。在“property”選項下點擊“none”按鈕，默認(rèn)“name”為“pqs1”，輸入“uniform thickness”值為板料的厚度為2.5，其余采用默認(rèn)值，點擊“ok”返回。參數(shù)設(shè)置如圖3-24所示。圖3-24 毛坯的參數(shù)設(shè)置2 工模具零件自動定位選擇菜單欄“tools/position tools/auto position”命令，在“master tools(fixed)”選擇“blank”，在“slave tools”下選擇punch、die和binder，輸入“contact gap”的值為板料厚度的1/2，即1.25mm，點擊

34、“apply”。定位后毛坯與工具的位置如圖3-25所示。圖3-25 工模具零件自動定位3計算punch拉深深度由于零件模型采用中性層建模，實際的沖頭沖程需考慮板料厚度。因此實際的拉深深度=板料高度-板料厚度t，即16.5-2.75=13.75mm。4 定義punch沖程與binder壓邊力大小(1) punch運動參數(shù)設(shè)置 在菜單欄“tools/define tools”下選擇“tool name”為“punch”，點擊“define load curve”按鈕，出現(xiàn)“tool load curve”對話框，選擇默認(rèn)的“curve type”為“motion”，點擊“auto”按鈕，出現(xiàn)“mo

35、tion curve”對話框，選擇“velocity”，輸入“velocity”的值為5000（mm/s），實際沖頭速度要小，主要是為了提高計算速度。輸入“strok dist.”的值為13.75，即punch拉深深度，點擊“ok”返回。如圖3-26所示。 圖3-26 punch運動參數(shù)設(shè)置（2）設(shè)置binder壓邊力大小初始壓邊力可采用公式：f=qa來計算。其中q為a為壓邊圈與毛坯實際接觸的面積，關(guān)閉其它零件的顯示，只顯示壓邊圈binder。在菜單欄“utilities/area of selected elements”命令下選擇binder所有單元網(wǎng)格，點擊“ok”，則在下方的命令欄中出

36、現(xiàn)binder的面積大小為11553.853(mm2)，約為0.012m2。查找工藝手冊，q一般為22.5mpa，試選q=2.4mpa，則初始壓邊力f=0.012*2.4*106=28800n。參數(shù)設(shè)置如圖3-27所示。圖3-27 binder壓邊圈面積計算在菜單欄“tools/define tools”下選擇“tool name”為“binder”，點擊“define load curve”按鈕，出現(xiàn)“tool load curve”對話框，選擇“curve type”為“force”，點擊“auto”按鈕，出現(xiàn)“force/time curve”對話框，輸入“force”的值為100000

37、0（n），如圖3-28所示。壓邊力曲線如圖3-29。點擊“ok”返回。圖3-28 binder壓邊力設(shè)置對話框圖3-29 binder壓邊力載荷曲線5選擇拉深類型選擇菜單欄“tools/analysis setup”命令，在“draw type”的下拉菜單下選擇雙動“double action”，輸入“contact gap”值為t/2，即1.25mm，如圖3-30所示。點擊“ok”返回。圖3-30 拉深類型的設(shè)置6工模具運動規(guī)律的動畫模擬演示在菜單欄選擇“tools/animate”命令，點擊“play”按鈕，可以觀看工具運動的動畫模擬演示。通過觀察動畫，可以判斷工模具設(shè)置是否正確合理。如圖

38、3-31所示。 圖3-31 “animate”對話框第4章 計算與后處理4.1計算4.4.1 計算前設(shè)置在提交計算前，先保存好已經(jīng)設(shè)置的文件。再在菜單欄中選擇“analysis/ls-dyna”命令。在“analysis type”的下拉菜單下選擇“full run dyna”，求解器開始在后臺進(jìn)行計算。選擇“specify memory”，將“memory(mb)”的值改為256mb。其余默認(rèn)值不變。選擇點擊“control parameters”按鈕，在“timestep(dt2ms)”中將“-1.200000e-006”改為“-1.200000e-007”，以減小計算過程中的質(zhì)量增量，提

39、高計算的精確度。點擊“ok”返回。如圖3-32所示。再次點擊“ok”開始進(jìn)行計算。圖3-32 求解參數(shù)的設(shè)置4.4.2 計算開始計算后，彈出一個求解器，如圖3-33所示。計算完成后生成格式為.d3plot的文件。圖3-33 求解器計算圖4.2 后處理點擊菜單欄“postprocess”命令，進(jìn)入dynaform后處理程序。在菜單中選擇“file/open”菜單項，選擇moxingaaa.d3plot文件。4.2.1 成形極限圖和厚度分布云圖圖4-1 成形極限圖由圖4-1可知，紅色和黃色部分出易開裂，綠色為安全部分。圖4-2 厚度分布云圖由圖4-2可知，紅色為開裂部分，黃色為開裂比較嚴(yán)重部分，綠

40、色較輕微部分，藍(lán)色為正常部分。4.2.2 對比分析針對材料的厚度、凹模圓角半徑和沖壓速度對材料成形造成的影響，所以改變這些數(shù)據(jù)，觀察其成形極限圖和厚度分布云圖，分析對比。1.修改材料厚度圖4-3修改厚度后的成型極限圖和厚度圖對比圖4-1和圖4-2與圖4-3可知，將材料厚度減小后，板料越容易起皺開裂。板料的相對厚度越小，其抗失穩(wěn)能力越差，在拉深過程中毛坯邊緣越容易起皺。預(yù)防起皺，可以使用壓邊圈，減少拉深變形程度。但板料也不宜過厚，厚度越大，變形越不容易，也容易產(chǎn)生拉裂。2.修改凹模圓角半徑 圖4-4 修改凹模圓角半徑后的成型極限圖和厚度圖對比圖4-1和圖4-2與圖4-4可知，將凹模圓角半徑增大后

41、，板料成形極限較好，厚度分布云圖也有改觀。凹模圓角半徑是一個重要參數(shù)，對于拉深成形有很明顯的影響。適當(dāng)增大凹模圓角半徑有利于板料的成形，防止拉裂發(fā)生。3.修改虛擬沖壓速度 圖4-5增加速度后的成型極限圖和厚度圖對比圖4-1和圖4-2與圖4-5可知，增大虛擬沖壓速度后，板料越容易出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象。結(jié)論隨著經(jīng)濟的發(fā)展，鍛造模擬技術(shù)發(fā)揮越來越大的作用。板料成形是現(xiàn)在工業(yè)一種重要的加工方法，而拉深工藝是其中的典型，有廣泛的應(yīng)用。在實際的金屬板料沖壓件的設(shè)計和生產(chǎn)過程中，由于模具設(shè)計和成形工藝方案不合理，常常導(dǎo)致沖壓件的斷裂和起皺等缺陷。而dynaform軟件在這方面起了重要作用。dynform軟件中能夠

42、分析沖壓件的成形極限圖，零件厚度云圖，可以很好的分析出沖壓件的缺陷。從而極大的減少模具開發(fā)設(shè)計時間和試模周期，對于現(xiàn)在工業(yè)是一個很好的軟件。本文將零件進(jìn)行三維建模，導(dǎo)入dynaform，創(chuàng)建part、blank、punch、die、binder，通過網(wǎng)格劃分、參數(shù)設(shè)置，形成工模具運動規(guī)律的動畫模擬演示，演示正確后，進(jìn)行求解計算，隨后后處理，觀察成形零件的成形極限圖、厚度分布云圖等結(jié)果信息，觀察分析后得出以下結(jié)論：1）板料厚度對板料成形的影響。板料的相對厚度越小，其抗失穩(wěn)能力越差，在拉深過程中毛坯邊緣越容易起皺。預(yù)防起皺，可以使用壓邊圈，減少拉深變形程度。但板料也不宜過厚，厚度越大，變形越不容易，也容