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1、基于DYNAFORM的板料成形研究摘要板料拉深成形是现在工业领域中一种重要的加工方法。在拉深成形的过程中，零件容易出现开裂，起皱等问题。随着计算机模拟和仿真技术的发展，板料拉深成形过程的分析、缺陷分布等问题都可以通过有限元模拟软件预测分析。针对这些问题，用PRO/ENGINEER软件将零件进行三维建模，导入DYNAFORM，进行初步模拟，设置模拟控制参数，主要是修改板料厚度、板料性能、冲压速度、模具圆角半径等参数。找出模具倒角、材料厚度、冲压速度对材料成形性能的影响，从而对于指导成形工艺的设计具有重要的意义。关键词：DYNAFORM，拉深，模拟，参数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目录第1章 前 言11.1学术背景及理论与实际意义11.2课题来源及主要研究内容1第2章 拉深与软件介绍22.1 板料拉深成形技术22.2 DYNAFORM软件介绍32.2.1基本资料32.2.1 DYNAFORM的主要特色32.2.3 DYNAFORM功能介绍42.2.4 DYNAFORM的主要应用6第3章 前处理73.1三维建模73.2 读入零件模型73.3 确定冲压方向83.4 创建零件的单元模型83.4.1 创建零件网格83.4.2 创建Blank93.4.3 创建Punch113.4.4 创建凹模DIE133.4.5 创建BINDER143.4.6 网格模型检查
6、183.4.7 参数设置18第4章 计算与后处理244.1计算244.4.1 计算前设置244.4.2 计算254.2 后处理254.2.1 成形极限图和厚度分布云图264.2.2 对比分析26结 论30致 谢31参考文献32I第1章 前 言1.1学术背景及理论与实际意义随着现代经济的迅速发展，制造业企业在新的历史条件下面临着更多的压力。需要最大程度地减少研发、生产的成本。计算机辅助模拟技术就是在这一背景下产生的，它为降低成本创造了条件。并在实际生产中得到愈来愈广泛的应用。 板料成形是现代工业一种重要的加工方法.而拉深是其中典型的工艺,有着广泛的应用。汽车产品中,冲压成形件约占总重量的50%6
7、0%1。在实际金属板料冲压件的设计和生产过程中,由于模具设计和成形工艺方案的不合理,常常导致冲压件出现损伤断裂、起皱缺陷。锻造模拟技术是指利用计算机对锻造成形过程进行仿真计算。从而可以降低生产成本，缩短折产品的开发周期，提高产品质量，为企业带来巨大的经济利益，提高企业的市场竞争能力，推进加工制造业的发展，而DYNAFORM软件正是此类软件中的佼佼者。1.2课题来源及主要研究内容 本课题是由指导老师拟定，主要研究针对板料成形时，拉伸变形出现的不均匀及易断裂等负面情况，将零件三维建模，导入dynaform，进行模拟计算，找出零件的缺陷即零件有开裂、起皱等时的成形极限，分析材料因素、模具圆角半径、板
8、料厚度等方面对板料成型的影响。第2章 拉深与软件介绍2.1 板料拉深成形技术 板料拉深成形是汽车、航空工业领域中一种重要的加工方法。板料拉深成形中经常产生起皱、破裂、残余应力、回弹等问题.这些问题主要是受材料的成形性能、压边力、毛坯的形状和尺寸以及模具的几何形状等因素的影响.采用传统的实验方法逐一分析各种因索对板料成形的影响将耗费大量的时间和人力物力。随着计算机模拟和仿真技术的发展，板料拉深成形过程的分析、缺陷分布等问题都可以通过有限元模拟软件预测分析。拉深时，平板坯料受凸模向圆筒侧壁传递的拉力，由四周向中心移动，直径逐渐缩小，这部分金属互相受压。当板坯的厚度小拉深变形程度大时，在压应力作用下
9、，圆筒工件的平面法兰部分会出现失稳起皱现象2。为了防止起皱现象和保证拉深件质量，在拉深模中常设有压边装置(压边圈)。简单的压边圈是靠弹簧或压缩空气压住坯料周边的。大型件拉深时，常采用双动压力机，利用外滑块的作用压边。当毛坯的厚度较大零件的尺寸较小时，不用压边装置也可以进行拉深。压边圈的作用力在保证板坯不起皱前提下，应选取尽量小的数值。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变。底部周边和侧壁下部受拉力作用，厚度稍减少。侧壁上部和平面法兰部分受压力作用，厚度稍增加3。若拉深模与压边圈之间的间隙稍大于坯料的厚度，则制成的拉深件的壁厚基本上等于初始的板料厚度。如果拉深模与压边圈之间
10、的间隙小于坯料的厚度，拉深件的侧壁就会受模具间隙的作用而变薄，这种方式称为变薄拉深。用变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。在拉深的实际生产中，拉深工艺参数对拉深变形以及拉深件的质量的影响十分明显。合理的工艺参数，可以提高拉深变形的均匀性，降低对材料性能的过高要求，从而降低拉深件的生产成本。2.2 DYNAFORM软件介绍DYNAFORM软件是美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成形数值模拟的专用软件，是LS-DYNA求解器与ETA/FEMB前后处理器的完美结合，是当今流行的板料成形与模具设计的CAE工具之一。2.2.1基本资料在其前处理器(Preprocess
11、or)上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用显示动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。后处理器(Postprocessor)通过CAD技术生成形象的图形输出，可以直观的动态显示各种分析结果。 Dynaform 软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、
12、压力机吨位等。 Dynaform软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。 Dynaform软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。 Dynaform软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。2.2.1 DYNAFORM的主要特色1集成操作环境，
13、无需数据转换完备的前后处理功能，实现无文本编辑操作，所有操作在同一界面下进行2求解器采用业界著名、功能最强的LS-DYNA，是动态非线性显示分析技术的创始和领导者，解决最复杂的金属成形问题。3工艺化的分析过程囊括影响冲压工艺的60余个因素以DFE为代表的多种工艺分析模块有好的工艺界面，易学易用4固化丰富的实际工程经验2.2.3 DYNAFORM功能介绍1. 基本模块DYNAFORM提供了良好的与CAD软件的IGES、VDA、DXF，UG和CATIA等接口, 以及与NASTRAN, IDEAS, MOLDFLOW等CAE软件的专用接口，以及方便的几何模型修补功能。 自动消除各种孔 DYNAFOR
14、M的模具网格自动划分与自动修补功能强大，用最少的单元最大程度地逼近模具型面。比通常用于模具网格划分的时间减少了99%4。初始板料网格自动生成器，可以根据模具最小圆角尺寸自动确定最佳的板料网格尺寸，并尽量采用四边形单元，以确保计算的准确性。 Quick Set-up,能够帮助用户快速地完成分析模型的设置，大大提高了前处理的效率。 与冲压工艺相对应的方便易用的流水线式的模拟参数定义，包括模具自动定位、自动接触描述、压边力预测、模具加载描述、边界条件定义等等。用等效拉延筋代替实际的拉延筋，大大节省计算时间，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。 多工步成形过程模拟: 网格自适应细分
15、，可以在不显著增加计算时间的前提下提高计算精度。 显、隐式无缝转换，eta/DYNAFORM允许用户在求解不同的物理行为时在显、隐式求解器之间进行无缝转换，如在拉延过程中应用显式求解，在后续回弹分析当中则切换到隐式求解5。三维动态等值线和云图显示应力应变、工件厚度变化、成形过程等，在成形极限图上动态显示各单元的成形情况，如起皱，拉裂等；2. BSE(板料尺寸计算)模块采用一步法求解器，可以方便地将产品展开，从而得到合理的落料尺寸。3. DFE（模面设计）模块DYNAFORM的DFE模块可以从零件的几何形状进行模具设计，包括压料面与工艺补充。DFE模块中包含了一系列基于曲面的自动工具，如冲裁填补功能、冲压方向调整功能以及压料面与工艺补充生成功能等，可以帮助模具设计工程师进行模具设计。 （1）基于几何曲面 所有的功能都是基于NURB曲
