Dynaform軟件的板料沖壓成形操作指引

1、 # Dynaform軟件的板料沖壓成形操作指引1常用仿真術(shù)語定義：沖壓成形：用模具和沖壓設(shè)備使板材產(chǎn)生塑性變形獲得形狀、尺寸、性能合乎要求的沖壓件的加工方法。多在室溫下進(jìn)行。其效率高，精度高，材料利用率也高，可自動化加工。剪切Y沖裁-修邊彎曲拉深脹形沖壓成形工序與工藝：廠分離工序沖壓成形YI成形工序翻邊剪切：將板材剪切成條料、塊料或具有一定形狀的毛坯的加工工序稱為剪切。分平剪、斜剪和震動剪。沖裁：借助模具使板材分離的工藝。分為落料和沖孔。落料-從板料上沖下所需形狀尺寸坯料或零件的工序；沖孔-在工件上沖出所需形狀孔的工序。彎曲：在彎曲力矩作用下，使平板毛坯、型材、管材等產(chǎn)生一定曲率和角度，形成

2、一定形狀沖壓件的方法拉深：沖裁得到的平板毛坯成形成開口空心零件的沖壓加工方法。拉伸參數(shù)：拉深系數(shù)m:拉深零件的平均直徑d與拉深前毛坯D之比值m,m=d/D；拉深程度或拉深比：拉深系數(shù)m的倒數(shù)1/m；極限拉深系數(shù)：毛坯直徑D確定下，能拉深的零件最小直徑d與D之比。脹形：指將材料不向變形區(qū)轉(zhuǎn)移，只在變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生徑向和切向拉深變形的沖壓成形方法。翻邊：在毛坯的平面或曲面部分的邊緣，沿一定曲線翻起豎立直邊的成形方法。板材沖壓成形性能評價指標(biāo)：硬化指數(shù)n、厚度方向系數(shù)Y、成形極限圖。成形極限：是指沖壓加工過程中所能達(dá)到的最大變形程度。2Dynaform仿真分析目的及流程ETA/DYNAFORM5.7是由

3、美國工程技術(shù)聯(lián)合公司(ENGINEERINGTECHNOLOGYASSOCIALTES,INC.)開發(fā)的一個基于LS-DYNA的板料成形模擬軟件包。作為一款專業(yè)的CAE軟件，ETA/DYNAFORM綜合了LS-DYNA強大的板料成形分析功能以及強大的流線型前后處理功能。它主要應(yīng)用于板料成形工業(yè)中模具的設(shè)計和開發(fā)，可以幫助模具設(shè)計人員顯著減少模具開發(fā)設(shè)計時間和試模周期?；贒ynaform軟件的仿真結(jié)果，可以預(yù)測板料沖壓成形中出現(xiàn)的各種問題，如破裂、起皺、回彈、翹曲、板料流動不均勻等缺陷，分析如何及時發(fā)現(xiàn)問題，并提供解決方案。Dynaform仿真分析分析的步驟和流程如下圖：讀入零件模型(GES.

4、VAD,LIN等)r有限兀網(wǎng)格劃分定義成帶工具f置生戰(zhàn)、定又毛坯1理定文拉延赫L設(shè)置成形塞數(shù)求解器計算1后置處理井析計算結(jié)果*圈工1基于-Dynafomi的井祈步flfFigJ-1NortnalprocessesbasedonDynafpnn數(shù)值模擬分析流程總的來說分為前處理、求解計算和后處理三個主要部分。其中，前處理可細(xì)分為讀入零件幾何模型、有限元網(wǎng)格劃分、定義成形工具、生成及定義毛坯、定義拉延筋和設(shè)置成形參數(shù)等幾個部分。前處理的好壞直接影響到求解計算，關(guān)系到數(shù)值模擬結(jié)果的精確性。一、前處理讀入零件模型。Dynaform軟件可以直接讀入由UG、CATIA和Pro/E等軟件產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型。以某

5、公司的典型鈑金件為例進(jìn)行沖壓成形數(shù)值模擬分析。首先將零件的數(shù)學(xué)模型的IGES、VGA等格式文件導(dǎo)入DYNAFORM中，如圖2所示。圖2零件的數(shù)學(xué)模型Fig.2Thepartsmathematicmodel根據(jù)零件的數(shù)學(xué)模型和實際生產(chǎn)經(jīng)驗，編制的工藝路線為拉深-確定沖壓方向Dynaform默認(rèn)的沖壓方向為-Z方向。創(chuàng)建零件的單元模型選擇菜單“Preprocess/Surface”命令，點擊”GenerateMiddleSurface按鈕，進(jìn)行零件中性層的抽取?？蓜h除原導(dǎo)入的零件模型，并編輯抽取中性層后的零件，重新命名為零件“Part”，將其ID序號數(shù)值設(shè)置為1,保存*.df文件。創(chuàng)建零件分析此零

6、件的幾何模型，由于該零件的翻邊工序在最后，故在模擬中不考慮翻邊這道工序，將其拉平。選擇菜單欄“BSE/Preparation”，點擊“UnfoldFlange”命令，選擇零件的翻邊部位，此時翻邊部分輪廓呈白色高亮顯示，如圖3所示。圖3選擇零件翻邊部位點擊“Accept”按鈕，輸入彎曲角“BentAngle=180”，如圖4。點擊“DeleteOriginalFlanges”按鈕，刪除零件原有的翻邊工藝修正，如圖5,點擊“DONE”完成。刪除翻邊后的零件如圖6。此時系統(tǒng)會自動創(chuàng)建一個新零件“Unfolded”，選擇菜單欄“Part/Add.ToPart”命令，點擊“Surface(s)”，點擊“

7、Part”按鈕，選擇系統(tǒng)新創(chuàng)建的零件“UNFOLDED”，返回“Add.ToPart”，點擊“Apply”。至此零件“Part”創(chuàng)建成功，如圖7。圖5刪除原翻邊圖4輸入零件的翻邊角度圖6刪除翻邊后的零件圖3）創(chuàng)建零件網(wǎng)格圖7創(chuàng)建的零件圖將右下角的當(dāng)前零件改為“Part”，選擇菜單“Preprocess/Element”命令，選擇“SurfaceMesh/PartMesh”按鈕，最大網(wǎng)格尺寸設(shè)置為8，其它尺寸為缺省值。點擊“SelectSurfaces”按鈕，選擇“DisplayedSurf.”，此時零件“Part”呈白色高亮顯示，點擊“0K”和“Apply”按鈕，并點擊“Yes”加以確認(rèn)，退出

8、對話框。零件網(wǎng)格如圖8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8零件的網(wǎng)格模型創(chuàng)建Blank1）創(chuàng)建毛坯輪廓打開零件Part,用工具欄的“SurfaceMesh/PartMesh”對零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選擇菜單欄“BSE/Preparation”命令，選擇“BlankSizeEstimate”按鈕，設(shè)置“Material”選項下的“NULL”按鈕，點擊“MaterialLibrary”，選擇材料“Europe/DX54D”，輸入板料厚度“Thickness=

9、1.2”，點擊“Apply”按鈕，進(jìn)行毛坯展開計算，如圖9。圖16Punch的網(wǎng)格模型 圖16Punch的網(wǎng)格模型 #圖12擴展后的毛坯輪廓 BSEPreparactionClose(a)(b)(c)圖9毛坯的展開計算生成的毛坯輪廓如圖10。系統(tǒng)會自動創(chuàng)建0UTLINE零件。在“Parts/EditPart”下修改零件名稱“OUTLINE”為“Blank”，點擊“Modify”按鈕，點擊“OK”，如圖11所示。(注意右下角當(dāng)前零件不能為“OUTLINE”，應(yīng)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10展開后的毛坯輪廓圖11編輯毛坯零件名考慮毛坯余量，擴展毛坯輪廓選擇菜單“Prepr

10、ocess/Line/Point”，點擊“Offset”進(jìn)行偏移，選擇邊界輪廓，輸入偏移距離為90mm，擴展后的邊界線及其網(wǎng)格模型如圖12所示。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“Blankgenerator”命令，選擇“Boundaryline”，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“0K”。輸入毛坯網(wǎng)格尺寸“MeshSize/ElementSize=8”，點擊“OK”完成，如圖13。點擊“Yes”確認(rèn)網(wǎng)格大小。毛坯劃分網(wǎng)格后的模型如圖14所示。圖13毛坯網(wǎng)格尺寸圖14毛坯的網(wǎng)格模型創(chuàng)建Punch1）

11、選擇菜單“Parts/Create”，輸入“Name=Punch”，編輯顏色，點擊“OK”。如圖15所示。在屏幕右下方會自動出現(xiàn)“CurrentPart=PUNCH”。圖15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/Add.ToPart”，點擊“Elements”按鈕，選擇“Displayed”,此時當(dāng)前的零件網(wǎng)格會呈白色高亮狀態(tài)，點擊“OK”確認(rèn)。將所選網(wǎng)格加入到“ToPart:PUNCH”，點擊“”選擇剛創(chuàng)建的“PUNCh”，確認(rèn)后關(guān)閉對話框，如圖16所示。此時“Part”零件的單元網(wǎng)格被添加到“Punch”零件中。如圖2-16所示。此時“Par

12、t”零件只剩下Surfaces。圖21壓邊圈的輪廓表面 圖12擴展后的毛坯輪廓 #3）PUNCH網(wǎng)格模型的法線方向檢查點擊菜單欄“Preprocess/ModelCheck/Repair”命令，點擊“AutoPlateNormal”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面，如圖17。圖17Punch的法線方向檢查4）網(wǎng)格邊界檢查點擊菜單欄“Preprocess/ModelCheck/Repair”命令，點擊“BoundaryDisplay”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

13、部位均保持不變。如圖18。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“GapRepair”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“ClearHighlight”,清除邊緣輪廓高亮顯示部位。圖18網(wǎng)格模型的邊界檢查創(chuàng)建凹模DIE1）偏置得到DIE的單元網(wǎng)格選擇菜單“Parts/Create”，輸入零件名稱“Name”為凹模“DIE”，則右下角的當(dāng)前零件自動變?yōu)椤癉IE”。打開零件“Punch”，選擇菜單“Preprocess/Element”下的“Offset”命令，關(guān)閉“InOriginalPart”復(fù)選框，使得

14、新生成單元放置在當(dāng)前零件中，關(guān)閉“DeleteOriginalElement”復(fù)選框，保留原始零件中的單元。“CopyNumber”為1,板料厚度“Thickness”的設(shè)定值為1.32（即為1.11,其中t為板料厚度）。顯示“SelectElement”對話框，點擊“Displayed”，則所有被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19所示。圖19偏置得到的DIE的網(wǎng)格模型&創(chuàng)建BINDER1）設(shè)置Die為工具下添加“DIE”為工具。，并輸入“BinderSize”，關(guān)閉零件“DIE”的顯選擇菜單

15、欄“DFE/Preparation”的“Define”命令下，將“Tool/ToolName”選擇“DFE/Binder”，在“Create”命令下選擇“BinderType”為“FlatBinder”的尺寸，點擊“Apply”，如圖20所示。此時右下角自動創(chuàng)建新零件“C_BINDER”示，生成的壓邊圈輪廓表面如圖21所示。圖20創(chuàng)建BINDER過程圖2）劃分網(wǎng)格在工具欄“SurfaceMesh”下選擇“ToolMesh”，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22的壓邊圈網(wǎng)格模型。圖22C_BINDER的

16、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-ZVIEW”視圖。選擇菜單“Utilities/Distancebetweennodes/points”，選擇Die上任一節(jié)點和壓邊圈的任一節(jié)點，測量兩節(jié)點之間在Z方向上的距離，如圖23所示，DZ=47.034mm。選擇菜單“Preprocess/Element”下的“Transform”選項，在“Translate”下框選“Move”，在“Direction”下框選“ZAxis”，輸入“Distance”的值為DX的值，即-47.034mm,使凹模向Z的負(fù)方向下移47.034mm。

17、選擇Die的所有單元，點擊0K”和Apply”,退出對話框。調(diào)整后DIE與BINDER的位置如圖24所示。圖23DIE與C_BINDER在Z向的距離圖24調(diào)整位置后的DIE與C_BINDER3）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“BinderTrim”，選擇“Boundary”下的“Outer”，點擊“Select”，選擇剪切線，如圖25所示。點擊“Apply”和“Yes”，得到如圖26所示的壓邊圈Binder和DIE。圖29工具的定義 #圖29工具的定義 BinderTri&圖25去除DIE與C_BINDER重合區(qū)域的

18、剪切線圖26剪切后的DIE與C_BINDER4）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/OffsetElements輸入“Thickness”值為1.11，即1.32mm，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

19、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27所示。關(guān)閉BINDERS示。圖27實際壓邊圈的網(wǎng)格模型5）打開零件“DIE”的顯示，選擇菜單欄“Parts/Add.ToPart”，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28所示。圖28創(chuàng)建工藝補充面后DIE的網(wǎng)格模型網(wǎng)格模型檢查1）將零件設(shè)為當(dāng)前零件，選擇菜單欄“Preprocess/ModelCheck/Repair”命令，點擊“AutoPlateNormal”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

20、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)格有白色咼亮顯示，則說明在白色咼亮處的單兀網(wǎng)格有缺陷，須對有缺陷的網(wǎng)格進(jìn)行相應(yīng)的修補“GapRepair”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“ClearHighlight”，將白色高亮部分清楚。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/DefineTools”命令，在“ToolName”的下拉菜單中分別選擇工具名Die，

21、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29所示。圖33PUNCH運動參數(shù)設(shè)置 #圖33PUNCH運動參數(shù)設(shè)置 圖31工模具零件自動定位 (2)毛坯Blank的定義選擇菜單欄“Tools/DefineBlank”命令，點擊“Add”按鈕選擇“Blank”,點擊“OK”。在“Material”選項下點擊“None”按鈕，在“MaterialLibrary”選擇“Europe/DX54D”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”，

22、輸入“UNIFORMTHICKNESS”值為板料的厚度為1.2,其余采用默認(rèn)值，點擊“OK”返回。參數(shù)設(shè)置如圖30所示。圖30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/PositionTools/AutoPosition”命令，在“MasterTools(fixed)”選擇“Blank”，在“SlaveTools”下選擇PUNCH、DIE和BINDER，輸入“ContactGap”的值為板料厚度的1/2，即0.6mm,點擊“Apply”。定位后毛坯與工具的位置如圖31所示。測量PUNCH與DIE之間的最小距離，計算PUNCH拉深深度選擇菜單欄“Tools/PositionTo

23、ols/Min.Distance”命令，在“SelectMaterTools”選擇“Punch，在“SelectSlaveTools選擇“DIE，在“Direction下選擇Z方向，測得“Distance為41.919mm。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=測得的距離-板料厚度t，即41.919-1.2=40.719mm。圖32測量PUNCH與DIE的最小距離定義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/DefineTools下選擇“ToolName為“Punch”，點擊“DefineLoadCurve按

24、鈕，出現(xiàn)“ToolLoadCurve對話框,選擇默認(rèn)的“CurveType為“Motion，點擊“Auto”按鈕，出現(xiàn)“MotionCurve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“StrokDist.的值為40.719，即PUNCH拉深深度，點擊“0K”返回。如圖33所示。圖39求解參數(shù)的設(shè)置 # #圖35BINDER壓邊力設(shè)置對話框 (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“U

25、tilities/AreaofSelectedElements”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現(xiàn)BINDER的面積大小為411471.00(mm2),約為0.412m2。查找工藝手冊，Q般為22.5MPa,試選Q=2.4MPa,則初始壓邊力F=0.412*2.4*106=988800N，約為1000000N。參數(shù)設(shè)置如圖34所示。UtilitiesViewAnalyaisPostP口圖39求解參數(shù)的設(shè)置 圖35BINDER壓邊力設(shè)置對話框 #taLAnglebetwee仃Lin已弓Di5ta仃u已已tweenPointa/Nodesusthr匚ifl”：

26、；loinbif：lri1_-3LengthofLineSEdio門UutDrawArrowDenneTftieLabelDimensionIdenticPoints/NodesIdentifyElementsFindElem已ntFindNodeLoadCurve呂Lin巳Vcicirdin日t已Systematanasestatistics圖34Binder壓邊圈面積計算在菜單欄“Tools/DefineTools”下選擇“ToolName”為“Binder，點擊“DefineLoadCurve”按鈕，出現(xiàn)“ToolLoadCurve”對話框，選擇“CurveType”為“Force”，點擊“Auto”按鈕，出現(xiàn)“Force/TimeCurve”對話框，輸入“Force”的值為100000