Dynaform软件的板料冲压成形操作指引

1、Dynaform软件的板料冲压成形操作指引i常用仿真术语定义：冲压成形：用模具和冲压设备使板材产生塑性变形获得形状、尺寸、性能符合要求的冲压件的加工方法。多在室温下进展。其效率高，精度高，材料利用率也高，可自动化加工。冲压成形工序与工艺：冲压成形L别离工序J成形工序r剪切J冲裁修边弯曲I拉深胀形翻边剪切：将板材剪切成条料、块料或具有一定形状的毛坯的加工工序称为剪切。分平剪、斜剪和震动剪。冲裁：借助模具使板材别离的工艺。分为落料和冲孔。落料-从板料上冲下所需形状尺寸坯料或零件的工序；冲孔-在工件上冲出所需形状孔的工序。弯曲：在弯曲力矩作用下，使平板毛坯、型材、管材等产生一定曲率和角度，形成一定形

2、状冲压件的方法。拉深：冲裁得到的平板毛坯成形成开口空心零件的冲压加工方法。拉伸参数：?拉深系数m：拉深零件的平均直径d与拉深前毛坯D之比值m,m=d/D；?拉深程度或拉深比：拉深系数m的侄数1/m;?极限拉深系数：毛坯直径D确定下，能拉深的零件最小直径d与D之比。胀形：指将材料不向变形区转移，只在变形区产生径向和切向拉深变形的冲压成形方法。翻边：在毛坯的平面或曲面局部的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。板材冲压成形性能评价指标：硬化指数n、厚度方向系数丫、成形极限图。成形极限：是指冲压加工过程中所能到达的最大变形程度。2Dynaform仿真分析目的及流程ETA/DYNAFORM5.7是由

3、美国工程技术联合公司(ENGINEERINGTECHNOLOGYASSOCIALTES,INC.)开发的一个基于LS-DYNA的板料成形模拟软件包。作为一款专业的CAE软件，ETA/DYNAFORM综合了LS-DYNA强大的板料成形分析功能以及强大的流线型前后处理功能。它主要应用于板料成形工业中模具的设计和开发，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间和试模周期。基于Dynaform软件的仿真结果，可以预测板料冲压成形中出现的各种问题，如破裂、起皱、回弹、翘曲、板料流动不均匀等缺陷，分析如何及时发现问题，并提供解决方案。Dynaform仿真分析分析的步骤和流程如以下图：生成*定义毛坯定义成

4、形工具定义国被筋慢置成形参数求解通计算后置处理.分析计算精果读入零件型<GES. VAD, L1N 等）前置处琼有果元网篇划分（壁）图3-1基于Pyraforni的分析步第NomalprocessesonDynafbnn数值模拟分析流程总的来说分为前处理、求解计算和后处理三个主要局部。其中，前处理可细分为读入零件几何模型、有限元网格划分、定义成形工具、生成及定义毛坯、定义拉延筋和设置成形参数等几个局部。前处理的好坏直接影响到求解计算，关系到数值模拟结果的准确性。一、前处理1.读入零件模型。Dynaform软件可以直接读入由UG、CATIA和Pro/E等软件产生的数学模型。以某公司的典型钺

5、金件为例进展冲压成形数值模拟分析。首先将零件的数学模型的IGES、VGA等格式文件导入DYNAFORM中，如图2所示。图2零件的数学模型Fig.2Thepartsmathematicmodel根据零件的数学模型和实际生产经历，编制的工艺路线为拉深-2 .确定冲压方向Dynaform默认的冲压方向为-Z方向。3 .创立零件的单元模型选择菜单"Preprocess/Surface'命令，点击Q"GenerateMiddleSurface"按钮，进展零件中性层的抽Part",将其ID序号数值取。可删除原导入的零件模型，并编辑抽取中性层后的零件，重新命名

6、为零件设置为1,保存*.df文件。4 .创立零件1分析此零件的几何模型，由于该零件的翻边工序在最后，故在模拟中不考虑翻边这道工序，将其拉平。选择菜单栏“BSE/Preparation，点击XI"UnfoldFlange”命令，选择零件的翻边部位，此时翻边局部轮廓呈白色高亮显示，如图 3所示。图3选择零件翻边部位Delele Original FlangeUiiToki Anottier Flanye图4输入零件的翻边角度FXIT DONE | ABDRT |2点击“Accept"按钮，输入弯曲角"BentAngle=180”,如图4。点击“DeleteOrigin

7、alFlanges"按钮,删除零件原有的翻边工艺修正，如图5,点击“DONE''完成。删除翻边后的零件如图6。此时系统会自动创立一个新零件“Unfolded",选择菜单栏“Part/Add-ToPart"命令，点击"Surface(s)'，点击"Part"按钮，选择系统新创立的零件“UNFOLDED”,返回"AddToPart”,点击"Apply"。至此零件“Part”创立成功，如图7。ControlKeysSmoothEd(|&，IU4IIBIL-UIIIU4IIBIMo

8、veFlangestoMevuPart图5删除原翻边图6删除翻边后的零件图图7创立的零件图3创立零件网格将右下角的当前零件改为"Part”,选择菜单“Preprocess/Element"命令，选择,"SurfaceMesh/PartMesh"按钮，最大网格尺寸设置为8,其它尺寸为缺省值。点击“SelectSurfaces按钮，选择"DisplayedSurf.此时零件“Part”呈白色高亮显示，点击“OK”和"Apply"按钮，并点击“Yes”加以确认，退出对话框。零件网格如图8所示。注意：在网格划分时一定要将右下角当前的

9、零件设为和网格划分的零件一致，否那么划分的网格不是当前的零件。右下角的“Surfaced可不选，此时零件的几何模型会隐藏，只显示网格。图8零件的网格模型5.创立 Blank1）创立毛坯轮廓翻开零件Part用工具栏的“ Surface Mesh/Part Mesh "对零件进展网格划分。选择菜单栏“BSE/Preparation "命令，选择“Blank Size Estimate"按钮，设置"Material"选项下的"NULL "按钮，点击“MaterialLibrary",选择材料“Europe/DX54D&q

10、uot;,输入板料厚度“Thickness=1.2"，点击"Apply按钮，进展毛坯展开计算，如图9。SainiM3TEF V(a)(b)(c)图9毛坯的展开计算生成的毛坯轮廓如图10。系统会自动创立OUTLINE零件。在“Parts/EditPart”下修改零件名称“OUTLINE”为"Blank”,点击"Modify"按钮，点击“OK”,如图11所示。注意右下角当前零件不能为“OUTLINE,应改为其它零件名，不能对当前零件名进展修改和编辑。图10展开后的毛坯轮廓图11编辑毛坯零件名2)考虑毛坯余量，扩展毛坯轮廓选择菜单“Preproces

11、s/Line/Point",点击"Offset"进展偏移，选择边界轮廓，输入偏移距离为90mm,扩展后的边界限及其网格模型如图12所示。图12扩展后的毛坯轮廓3划分毛坯网格Blank generator”命将右下角的当前零件设为“Blank”,对毛坯进展网格划分。在工具栏选择令，选择“Boundaryline”,此时鼠标变成“+''符号，点击毛坯轮廓线选择，此时轮廓线会呈白色高亮显示，点击“OK"。输入毛坯网格尺寸“MeshSize/ElementSize=8",点击"OK”完成，如图13。点击“Yes”确认网格大小。

12、毛坯划分网格后的模型如图14所示。图13毛坯网格尺寸图14毛坯的网格模型6 .创立Punch1选择菜单“Parts/Create",输入"Name=Punch"，编辑颜色，点击"OK"。如图15所示。在屏幕右下方会自动出现“CurrentPart=PUNCH"。Currert Part:P LinesP SurfacesF ElementsPUNCHr Shrinkr NormalP NodesR&setr HiddenF Fill Colorr Shade图15创立Punch零件2创立零件网格将"Part"

13、;零件的单元网格显示，选择"Parts/AddToPart",点击"Elements"按钮，选择"Displayed",此时当前的零件网格会呈白色高亮状态，点击“OK”确认。将所选网格参加到“ToPart:PUNCH”,点击选择刚创立的“PUNCh”,确认后关闭对话框，如图16所示。此时“Part”零件的单元网格被添加至ij"Punch"零件中。如图2-16所示。此时"Part"零件只剩下Surfaces图16 Punch的网格模型0jTo ParMW|PUX|CH |3PUNCH网格模型的法线

14、方向检查点击菜单栏Preprocess/Model Check/Repair"命令，点击Auto Plate Normal按钮进展法线方向检查。选择其中任一单元，观察法线方向，点击“YES”或"NO''按钮。注意，法线方向的设置总是由工具指向与坯料的接触面，如图17。图17Punch的法线方向检查4网格边界检查点击菜单栏“Preprocess/ModelCheck/Repair"命令，点击匚口“BoundaryDisplay"按钮进展边界检查。18。如果其余局部的网格有白通常只允许除边缘轮廓边界呈白色高亮显示外，其余部位均保持不变。如图色

15、高亮显示，那么说明在白色高亮处的单元网格有缺陷，须进展修补或重新网格划分。修补可点击“Gap Repair"按钮。完成边界检查后，假设网格边界无缺陷，可点击工具栏中的"Clear Highlight",去除边缘轮廓高亮显示部位。iiniini图18网格模型的边界检查7 .创立凹模DIE们偏置得到DIE的单元网格选择菜单“Parts/Create",输入零件名称“Name”为凹模"DIE,那么右下角的当前零件自动变为DIE"o翻开零件"Punch",选择菜单“Preprocess/Element"下的&qu

16、ot;Offset"命令，关闭"InOriginalPart”复选框，使得新生成单元放置在当前零件中，关闭"DeleteOriginalElement"复选框，保存原始零件中的单元。"CopyNumber"为1,板料厚度“Thickness”的设定值为1.32即为1.1t,其中t为板料厚度。显示“SelectElement"对话框，点击“Displayed”,那么所有被选单元呈白色高亮显示，点击"OK”返回,那么复制后的单元自动生成到“DIE”中。关闭零件“Punch”显示。新建的DIE的网格模型如图19所示。图1

17、9偏置得到的DIE的网格模型8 .创立BINDER1）设置Die为工具选择菜单栏“DFE/Preparation”的"Define"命令下，将“Tool/ToolName"下添加"DIE”为工具。选择"DFE/Binder",在"Create"命令下选择"BinderType"为"FlatBinder",并输入"BinderSize"的尺寸，点击“Apply",如图20所示。此时右下角自动创立新零件“C_BINDER,关闭零件"DIE&

18、#39;'的显示，生成的压边圈轮廓外表如图21所示。图20创立BINDER过程图图21压边圈的轮廓外表2）划分网格在工具栏“SufaceMesh'下选择"ToolMesh",输入最大网格尺寸为20mm,选择压边圈的轮廓外表,点击“Apply”和“YES”,关闭右下角的Sufacej显示，那么得到如图22的压边圈网格模型。图23 DIE与C_BINDER在Z向的距离图22C_BINDER的网格模型3调整BINDER与DIE的位置翻开零件“DIE”与"C_BINDER”的显示，在工具栏选择视图“X-ZVIEW”视图。选择菜单“Utilities/Dis

19、tancebetweennodes/points",选择Die上任一节点和压边圈的任一节点，测量两节点之间在Z方向上的距离，如图23所示，DZ=47.034mm。选择菜单"Preprocess/Element"下的"Transform"选项，在"Translate"下框选"Move",在"Direction"下框选"ZAxis",输入"Distance"的值为DX的值,即-47.034mm,使凹模向Z的负方向下移47.034mm。选择Die的所有

20、单元，点击“OK”和"Apply",退出对话框。调整后DIE与BINDER的位置如图24所示。NODE29657ISSELECTEDSCLECTrOINTS/NODtSNODE36724ISSELECTEEDISTANCE-7B7.735IX-1f.Q27DY-7E6166,DZ-47.034SELECTPOINTS/WDES*Ii图24调整位置后的DIE与C_BINDER3切除DIE与C_BINDER重合区域，得到实际的压边圈轮廓选择菜单“DFE/Modification"，点击厚/“BinderTrim",选择"Boundary"

21、下白勺"Outer",点击Select',选择剪切线，如图25所示。点击“Apply”和“Yes”,得到如图26所示的压边圈Binder和DIE。电 InnerDe-selectCloseBinderAo ply图25去除DIE与C_BINDER重合区域的剪切线4偏置C_BINDER单元，创立实际BINDER为创立DIE的工艺补充面，可将剪切后C_BINDER的轮廓作为DIE的工艺补充面。此时须将C_BINDER单元偏置重新创立BINDER单元。关闭零件“DIE”显示，在菜单栏“Parts/Create''输入新零件名称为“BINDER",

22、那么右下角会自动显示当前零件名为“BINDER"。选择菜单栏“Preprocess/OffsetElements",输入"Thickness"值为1.1t,即1.32mm,选择C_BINDER当前Displayed单元，点击“Apply",退出对话框，那么偏置后的C_BINDER单元自动添加到零件BINDER中，实际压边圈BINDER的网格模型如图27所示。关闭BINDER显示。5翻开零件“DIE ''的显示，中，点击“ Apply",关闭对话框。图27实际压边圈的网格模型选择菜单栏“Parts/AddToPart&q

23、uot;,将C_BINDER单元添加到零件“DIE"那么创立工艺补充面后的DIE的网格模型如图28所示。图28创立工艺补充面后DIE的网格模型9 .网格模型检查们将零件设为当前零件，选择菜单栏“Preprocess/ModelCheck/Repair"命令，点击"AutoPlateNormal"按钮，选择零件的任意网格，观察其法线方向，点击“YES”或"NO”按钮，直至确定网格法线方向。注意，法线方向的设置总是由工具指向与坯料的接触方向。对于毛坯BLANK而言，无须对其法线方向进展检查。2网格模型的边界检查通常只允许零件的外轮廓边界呈白色高亮，

24、其余部位均保持不变。如果其余局部的网格有白色高亮显示，那么说明在白色高亮处的单元网格有缺陷，须对有缺陷的网格进展相应的修补“GapRepair”或重新进展单元网格划分。完成边界检查后，假设网格边界无缺陷，可点击工具栏中的“ClearHighlight",将白色高亮局部清楚。10 .参数设置1）定义工具与毛坯1工具的定义选择菜单栏“Tools/DefineTools”命令，在"ToolName”的下拉菜单中分别选择工具名Die,点击“Add”按钮，选择零件Die,点击“OK''。不关闭该对话框，继续定义Punch和Binder,点击“OK”关闭对话框。如图29

25、所示。图29工具的定义2毛坯Blank的定义选择菜单栏“Tools/DefineBlank"命令，点击“Add”按钮选择"Blank”,点击"OK"。在"Material"选项下点击"None"按钮，在"MaterialLibrary"选择"Europe/DX54D"的材料，“Type”为36,点击“OK"。在"Property"选项下点击“None"按钮，默认"Name”为"PQS1”,输入“UNIFORMTHIC

26、KNESS''值为板料的厚度为1.2,其余采用默认值，点击«OK''返回。参数设置如图30所示。BJiLTTSCHIO-TSATSEOTIDK1 TITLEMD CF INT. POihnSUNF CRM THICKMESSQS11.2DOOOOE+ODDAdvaniE | DefaultRz-setCancel图30毛坯的参数设置2)工模具零件自动定位选择菜单栏“Tools/Position Tools/Auto Position Tools"下选择 PUNCH、DIE 和 BINDER ,输入“命令，在"MasterTools(

27、fixed)"选择"Blank",在"SlaveContact Gap"的值为板料厚度的1/2,即0.6mm,点击Apply"。定位后毛坯与工具的位置如图31所示。1 0叩 g iJBIitifSAnovsii Setup1国宙"L. J . -Ji；Uinnfl iQOfsCTJi+r-iiFostipn Tuql?k|A jto Pg Hun Move Tool Khn.Dr5i.anLz;Draw BeadBjan-k ij-sne ratEr将川加PinDtne Bian*ctr+BBl 幽 OostMlon*的甲&

28、quot;ur L LrrAniTiSteT dd 5 Chitaff suffrmarv" .一图31工模具零件自动定位3）测量PUNCH与DIE之间的最小距离，计算PUNCH拉深深度选择菜单栏“Tools/PositionTools/Min.Distance"命令，在"SelectMaterTools"选择"Punch",在"SelectSlaveTools"选才DDDIE",在"Direction"下选择Z方向,测得“Distance"为41.919mm。由于零件模型采

29、用中性层建模，实际的冲头冲程需考虑板料厚度。因此实际的拉深深度=测得的距离-板料厚度t,即41.919-1.2=40.719mm。图32测量PUNCH与DIE的最小距离4)定义PUNCH冲程与BINDER压边力大小(1)PUNCH运动参数设置在菜单栏“Tools/DefineTools"下选择"ToolName"为"Punch",点击"DefineLoadCurve"按钮，出现"ToolLoadCurve"对话框，选择默认的“CurveType"为"Motion",点击&qu

30、ot;Auto"按钮，出现"MotionCurve"对话框，选择"Velocity",输入"Velocity”的值为5000mm/s，实际冲头速度要小，主要是为了提高计算速度。输入“StrokDist."的值为40.719,即PUNCH拉深深度，点击“OK”返回。如图33所示。r F。仰De gien JF r&ed l-ihiCdDidinats1CSDkrvrzrw fryrRzr Sei Death TimeiDRIhTiLUWQ TYpCF VetocitYrcr；iplavementni.ruofifMp-

31、|TrryrjnrheeqinTire丽QWP+Q叩veipciN|fooo.SliuktDMpO7g|Stop/rIhi，ph5w?YesIrvo匕ameI图33PUNCH运动参数设置2设置BINDER压边力大小初始压边力可采用公式：F=QA来计算。其中Q为A为压边圈与毛坯实际接触的面积,关闭其它零件的显示，只显示压边圈BINDER 。在菜单栏“Utilities/Area of Selected Elements"命令下选择BINDER所有单元网格，点击“OK”,那么在下方的命令栏中出现BINDER的面积大小为 411471.00(mnf),约为0.412m2。查找工艺手册，Q一

32、般为22.5MPa,试选Q=2.4MPa ,那么初始压边力F=0.412*2.4*106=988800N ,约为 1000000N。参数设置如图 34所示。3 nArgle taebveer Li te5Ln ztance tjeeen Point/Nades PidiL tttroi gr HFriinrhinri'Lenatli of Line 5 咽口 n Cut Draw Arm的 oennr Ttie LaLci Dlmensicn IlJki ill 7 F jir ts4Jodd& ideiiti。L emerts l_ira Llomoic i-ira kooe

33、 LLiid C .fve 部可？ Line CODndm Ely itemDa：ab35E s:atstl r-5PcstProce?在菜单栏“Tools/Define Tools匚口与门口 CCMFLETEDSELECT E占用ITEAREA; 411471 00 MASS CENTBR: 369 G2939 369 6A6S5-5 7996162 COklMAMD CNFLETEDSELECT ELEMENTS图34 Binder®边圈面积计算下选择"Tool Name "为"Binder"，点击"Define Load Cur

34、ve"按钮,出现"Tool Load Curve"对话框，选择"Curve Type"为"Force",点击"Auto"按钮，出现"Force/TimeCurve"对话框，输入“ Force”的值为1000000N，如图35所示。压边力曲线如图 36。点击“ OK ”返回。P BtaniMrd tmbI UserDgnned To dIst；qi Na-rieF innerUse r De'iii W TodIs IN wn hDbfine Load Curveinclude Pate ListOffsel fr pm IM at ngTgBegiT TimeEnd TimeForce/Time CurveP：:r arcsOODOe+DOO8.S84e-003OKCartel图35BINDER压边力设置对话框图36BINDER压边力载荷曲线5选择拉深类型选择菜单栏“Tools/AnalysisSetup"命令，在"DrawType"的下拉菜单下