應用Dynaform模擬沖壓成形過程基礎

應用Dynaform模擬沖壓成形過程基礎第1頁/共81頁ContentsDynaform軟件簡介前處理(Pre-process)求解器(LS-DYNA)結果后處理(Post-Process)練習:WK3:S-RailStampingSimulation(ReferTrainingManual)WK#1:GeometryBuild;ToolMeshandBlankMeshWK#2:ToolandblankMeshBuild/Repair第2頁/共81頁eta/Dynaform簡介第3頁/共81頁ETA公司EngineeringTechnologyAssociates,Inc.

成立于1983年，公司總部位于美國Detroit，專門從事汽車領域CAE軟件開發(fā)、工程咨詢及技術轉移，在覆蓋件沖壓成形、汽車碰撞、乘員安全性、耐久性、操作性、噪聲與噪音(NVH)及虛擬路面測試(VPG)等領域具有雄厚的實力，客戶遍及全球，其中美國的三大汽車公司是其最大的客戶。

第4頁/共81頁eta/DYNAFORM是由美國ETA公司和LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的用于板成形模擬的專用軟件包，可以幫助模具設計人員顯著減少模具開發(fā)設計時間及試模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自動工具，可方便地求解各類板成形問題。DYNAFORM可以預測成形過程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈，評估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設計提供幫助；DYNAFORM專門用于工藝及模具設計涉及的復雜板成形問題；DYNAFORM包括板成形分析所需的與CAD軟件的接口、前后處理、分析求解等所有功能。目前，ETADYNAFORM已在世界各大汽車、航空、鋼鐵公司，以及眾多的大學和科研單位得到了廣泛的應用，自進入中國以來，DYNAFORM已在長安汽車、南京汽車、上海寶鋼、中國一汽、五菱汽車公司、天津汽車模具等知名企業(yè)得到成功應用。第5頁/共81頁主要特色集成化操作環(huán)境，無須數據轉換

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行。求解器

采用業(yè)界著名、功能最強的LS-DYNA，是動態(tài)非線性顯式分析技術的創(chuàng)始和領導者，解決最復雜的金屬成形問題。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友好的工藝風格界面，易學易用固化豐富的實際工程經驗二次開發(fā)第6頁/共81頁傳統(tǒng)的模具設計方法依賴于經驗及“試錯法”：設計→試?！弈＿@類經驗的積累需要幾年至十幾年，以時間、金錢為代價；并且不斷重復模具開發(fā)的周期長，成本高模具及工藝只是“可行”的，而非“優(yōu)化”的市場需求的變化會使原來的經驗失去作用市場經濟使得傳統(tǒng)的設計方法逐步喪失競爭力第7頁/共81頁汽車覆蓋件CAE技術在國外已日趨成熟沖壓模具必須通過仿真測試，才能開模。應用CAE技術以后，模具設計周期一般可縮短一半以上(根據美國克萊斯勒公司1998年所作統(tǒng)計)。第8頁/共81頁eta/Dynform發(fā)展歷史1983codedMATLFRMforFordScienceLabortary1986codedCFORMforChryslerCorporation1993adoptedLS/DYNA3DforDrawDieSimulation1994adoptedLS/NIKE3DforSpringbackSimulation1995Releasedeta/DYNAFORMversion1.01997Releasedeta/DYNAFORMversion2.019992ndQuarterReleasedeta/DYNAFORM3.019993rdQuarterReleasedDYNAFORM-PC20013rdQuarterReleaseeta/DYNAFORM3.3withLinux20021stQuarterReleaseeta/DYNAFORM4.020024thQuarterReleaseeta/DYNAFORM-PC2.1withQuickSetup20031stQuarterReleaseDYNAFORM4.020034thQuarterUnifiedDYNAFORM5.1tobereleased2005

1stQuarterReleaseDYNAFORM5.2第9頁/共81頁Dynaform工業(yè)應用沖壓工藝設計模具設計沖壓設備選擇成形缺陷預測與消除指導產品的設計第10頁/共81頁板料沖壓成形分類彎曲翻邊脹形拉延液壓輥軋切邊沖孔多工步DYNAFORM第11頁/共81頁Dynaform能解決的問題回彈起皺拉裂壓邊力毛坯尺寸成形力DYNAFORM潤滑方案模具模損第12頁/共81頁起皺的預測與消除起皺的原因是切向壓應力超過板料的臨界壓應力傳統(tǒng)的解析方法不可能精確地計算出板料的切向壓應力及臨界切向壓應力,所以不可能準確預測起皺第13頁/共81頁拉裂的預測與消除對于復雜零件只能通過經驗或類似零件的現(xiàn)有工藝資料試模、修模成形極限圖的應用必

須精確地計算零件的

應變分布情況第14頁/共81頁確定壓邊力5kN10kN50kN第15頁/共81頁成形力的確定第16頁/共81頁Dynaform模塊前處理：

DYNAFORM求解器：LS-DYNA后處理：ETA/PostInputFile*.dyn*.modd3plot,dynainBSE

模面工程

DFE求解器：MSTEP/FTIrcforce,glstat…第17頁/共81頁Dynaform模塊前處理CAD接口，IGES/VDA格式CAD模型整理網格自動生成（模具/板料）網格修補網格質量檢查工具定義邊界條件設置求解后處理變形、云圖變形及云圖的動畫顯示FLD接觸力第18頁/共81頁Dynaform的文件系統(tǒng)Dynaform的文件系統(tǒng)Dynaform數據庫文件 *.dfDynaform幾何模型文件 *.linIGES文件 *.igs*.igesVDA文件 *.vdaCATIA4&5 *.model&*.CATPartUG *.prtNastran文件 *.nas*.datLS-DYNA輸入文件 *.dynLS-DYNA模型文件 *.mod*.blkLS-DYNA輸入文件 dynainLS-DYNA結果文件 d3plotnnLS-DYNA重啟動文件 d3dumpnn

runrsf第19頁/共81頁Dynaform配置文件在Dynaform安裝目錄下的配置文件DynaformDefault設定了Dynaform控制參數的缺省值，用戶可以更改其中的參數，如：。。。。。。#--------SurfaceMeshParamters-------!<tool>|blank|trianglemeshtype:tool!<connected>|unconnectedmeshmethod:connected!<yes>|nomeshinoriginalpart:yes!<15.0>trianglemeshsize:15.0!<20.0>blankfixedmeshsize:20.0!<40.0>blankvariablemeshmaximumsize:40.0!<2.0>blankvariablemeshminimumsize:2.0!<0.05>blankvariablemeshratio:0.05!<30.0>toolmeshmaximumsize:30.0!<0.5>toolmeshminimumsize:0.5!<0.15>toolmeshchordal: 0.15!<20.0>toolmeshangle: 20.0!<2.5>surfacegaptolerance: 2.5。。。。。。第20頁/共81頁DYNAFORM5.2圖形界面圖形顯示區(qū)菜單區(qū)快捷功能區(qū)對話窗口顯示區(qū)提示區(qū)顯示開關第21頁/共81頁MainMenu創(chuàng)建、打開、保存數據文件，輸入、輸出數據，打印圖片等Part的管理模具、板料、拉延筋的定義，模具定位點、線、面、單元、節(jié)點的操作；模型檢查與修改；定義邊界條件。設置計算參數，提交求解器進行計算第22頁/共81頁MainMenu模具設計：壓料面、工藝補充等測量距離、角度、半徑、面積；曲線、坐標系的操作等圖形旋轉、渲染光線等快速進行分析模型的前處理備份文件、系統(tǒng)語言板料尺寸計算、板料形狀開發(fā)、排樣啟動后處理程序第23頁/共81頁IconBarNewDatabaseOpenDatabaseImportSavePrintTurnpartson/offDeleteallunreferencednodesRotatemodelaboutvirtualXRotatemodelaboutvirtualYRotatemodelaboutvirtualZRotatemodelaboutscreenXRotatemodelaboutscreenXRotatemodelaboutscreenXFreeRotationPanmodelCursorZoomWindowZoomFreehandzoomActiveWindowFillscreenTopviewLeftviewRearviewIsometricviewClearhighlightRedreawUndo/Redo第24頁/共81頁DisplayOptions當前Part，存放新生成的實體?？芍苯狱c擊改變當前Part消隱填充色顯示單元顯示面顯示線渲染模型縮小單元20％顯示顯示單元法向顯示節(jié)點恢復到缺省顯示狀體第25頁/共81頁模擬步驟快速設置(QuickSetup)傳統(tǒng)設置自動的用戶界面限制了靈活性手工的界面能夠設置任何的模具配置，夾板，多工序模具等減少了建模設置的時間需要更多的設置時間自動定義運動、載荷曲線等手工定義運動、載荷曲線接觸等距方法幾何等距方法第26頁/共81頁模擬步驟（傳統(tǒng)）讀入凹模與板料的幾何數模，可以讀入iges、vda、lin、dxf，stl，UG，CATIA及Pro/E等格式的數模文件將讀入的幾何模型劃分網格，并檢查網格質量利用凹模的網格生成凸模與壓邊圈定義板料材料屬性及厚度定義沖壓類型（單動or雙動）模具自動定位定義模具運動和壓邊力提交求解器計算結果后處理第27頁/共81頁模擬步驟（Quicksetup)第28頁/共81頁練習Numisheet96:S-RailStampingSimulation~\eta\Dynaform5.0\Manual\df50training.pdf~\eta\Dynaform5.0\TrainingInputFiles\第29頁/共81頁SetupTools/AnalysisSetup第30頁/共81頁UnitsDYNAFORMdoesn’trequireaunitsystem.UserneedtochoseaconsistentunitsystemTime ms sLength mm mmMass Kg TonForce KN NEnergy J N.mmStress GPa MPa(N/mm2)Velocity m/s mm/sAcceleration mm/ms2 mm/s2

NOTE:Usemmforlengthisstronglyrecommended第31頁/共81頁沖壓類型DoubleAction(ToggleDraw)—雙動壓力機第32頁/共81頁沖壓類型SingleAction(InvertedDraw)單動壓力機凹模壓邊圈凸模第33頁/共81頁沖壓類型FourPieceDraw第34頁/共81頁讀入模型文件FileImport…第35頁/共81頁網格劃分BlankMesh:Preprocess/Element/4LineMesh第36頁/共81頁BlankMesh第37頁/共81頁ToolMesh第38頁/共81頁ToolMesh要能精確地描述模具的幾何形狀，導角或曲率大的區(qū)域要采用較密的網格；

要能高效地劃分模具的型面，如比較平的面可以采用較稀疏的網格；Surfacemeshparameters:Max.size:單元最大尺寸Min.size:單元最小尺寸Chordal:弦高Angle:相鄰單元邊的夾角<20o<0.15mm第39頁/共81頁ToolMesh第40頁/共81頁1(5)2(6)4(8)3(7)56871243工具網格劃分模具單元不能有重疊單元、崩潰的單元。143(2)12(4)(3)Collapsed1212431(2)Overlapping第41頁/共81頁板料網格劃分板料單元（Command:Tools/BlankGenerator)盡可能采用尺寸均勻的正方形單元如果三角形單元不可避免，盡量放在板料的外圍板料內部沒有自由邊界

不能有重疊單元、崩潰的單元。第42頁/共81頁ModelCheckAutoPlateNormalOverlapElementBoundaryDisplayAspectRatioInteriorAngleElementSizeTimeStepDieLock第43頁/共81頁ModelCheckAutoPlateNormal—自動調整單元的法線方向BoundaryDisplay—檢查模型內部的自由邊界AspectRatio—檢查單元的長寬比（Blank）OverlapElement—檢查重疊的單元ElementSize—檢查單元的最小尺寸DieLock—檢查模具的負角（Tools）TimeStep—檢查時間步長（Blank）第44頁/共81頁AutoPlateNormal第45頁/共81頁MeshRepairCreateShellMoveNodeModifyElementDeleteElementSplitElementNodesBetweenPts/NdsCoincideNodes第46頁/共81頁生成Binder為Binder創(chuàng)建一個Part:BINDERPreprocess/Element/Copyt+10%t第47頁/共81頁CreatePunch為Punch創(chuàng)建一個Part:PUNCHPreprocess/Element/Copyt+10%t第48頁/共81頁CreatePunchDiePunchBinder第49頁/共81頁AutoNormalforBinderandPunch第50頁/共81頁BoundaryCheck第51頁/共81頁DefineTools第52頁/共81頁DefineBlank第53頁/共81頁AutoPosition第54頁/共81頁定義模具運動測量模具行程Tools/PositionTools/Min.Distance第55頁/共81頁凹模運動第56頁/共81頁第57頁/共81頁壓邊力第58頁/共81頁壓邊力第59頁/共81頁AnalysisAnalysis/Analysis第60頁/共81頁AnalysisInformation估計計算時間輸出計算結果第61頁/共81頁Senseswitch(ctrl+C)sw1:stopthesimulationandwritead3dumpfilesw2:refreshscreendisplaysw3:writeoutd3dumpfileandcontinuetorunsw4:writeoutd3plotfile第62頁/共81頁后處理PostGLeta/Graph第63頁/共81頁Deformation第64頁/共81頁Thickness第65頁/共81頁Animation第66頁/共81頁FLD第67頁/共81頁MajorandMinorStrain最大主應變最小主應變第68頁/共81頁CircularGrid第69頁/共81頁成形力eta/Graph—rcforc第70頁/共81頁Workshop#1DomeBlank第71頁/共81頁Workshop#1幾何建模模具與板料網格劃分定義工具定義板料模具定位邊界條件第72頁/共81頁Workshop#1GeometryBuildGeometrybuild

Createthedomesurface:Preprocessor/surfaces/revolutionCreatetheblankoutline:Preprocessor/lines/splitlines第73頁/共81頁Workshop#1:MeshingGuidelinesCommand:preprocessor/element/surfacemeshPreprocessor/element/fourlinemeshMeshGuidelines:Forblankoranydeformablepart:Meshshouldbeuniform.Plateelementsshouldbeassquareaspossible.ForToolingpartorrigidpart:Elementshouldbefineenoughtocatchthegeometry. 第74頁/共81頁Wk#1DefineToolsContactCommand:tools/definetools第75頁/共81頁Workshop#1–DefineBlankCommand:tools/defineblank/material…Material37fortheplateYieldStress=100Hardingmodule=180AntistrophicparameterR=1.2ToolingmaterialdefaultisRigidMaterial第76頁/共81頁Wk#1-AutoPositionPositi