基于dynaform的阶梯形圆筒件回弹分析

⑧分析结果。对回弹的模拟结果分析评估，探究影响阶梯形件零件回弹的因素，并对结果数据的文件输出、整理。5截面A-A的回弹数据分析5.1切边前回弹数据分析模拟计算结果完成之后，在板料分析软件Dynaform的后处理器中,打开模拟计算结果的d3plot文件，由于本次的回弹计算运用的是单步回隐式算法，因此在随后打开的文件中只是回弹前和回弹后的两帧数据。为了能够更清楚地观察和分析零件的回弹变化情况，要沿着图截面线上的每一个不同几何元素进行分段，本节数据分析的零件共截取a-v段，如图5所示。后文对零件的回弹数值分析也是采取这样的方式逐段的分析数据。图6为该阶梯形圆筒件切边前的A-A截面线细节图。图中深色的部分为零件回弹前的轮廓，浅色部分为零件回弹后的轮廓。图中的a段为阶梯形件的外缘压边圈部分，有向下回弹的现象，从左至右回弹量逐渐收敛，回弹的最大回弹量为0.285mm。而b段的凹模圆角变形区，回弹的方向是向外的，往模底的方向回弹量减小，最大回弹为0.058mm。在c段部位，回弹量基本变化不大，回弹呈现向内的现象，最大回弹量为0.016mm。在d段变形区域，回弹的方向是向内的，回弹量基本没有发生改变了，最大回弹量为0.023mm。同样地，在阶梯形零件的e段，回弹量也是呈现较小变化的现象，回弹是向内的，最大回弹量的地方为0.037mm。f段部位的零件回弹量呈现较小的增大，回弹方向是向内的，最大回弹量为0.068mm。在g段区域，零件回弹方向向内，最大回弹量为0.078mm。在h段零件的回弹量先是增大然后减小，回弹是朝内的，最大回弹量为0.113mm。在i段的变形区，回弹呈现向内现象，最大回弹量为0.053mm。阶梯形件的j段的回弹方向为向内，中间有向上凹的倾向，回弹量先增大后减小，最大回弹量为0.074mm。在k圆角变形段，回弹向内，最大回弹量为0.080mm。在l段部位，回弹呈现向内的现象，从左至右回弹有减小的趋势，最大回弹量为0.090mm。在m段圆角变形区，回弹呈现向内现象，回弹量基本没有变化，最大回弹量为0.061mm。在n段侧壁，零件回弹方向是向内的，最大回弹量为0.054mm。在o段凹模圆角变形区，回弹方向是向内的，最大回弹量为0.056mm。在p段区，回弹呈现向内的现象，从下至上回弹量逐渐收敛，最大回弹量为0.056mm。在q段零件侧壁，回弹量先是增大后减小，回弹方向是向内的，最大回弹量为0.073mm。在r段凹模圆角区，回弹量基本不发生改变，回弹方向是向内的，最大回弹量为0.054mm。在s段凸模圆角区，回弹方向向内，最大回弹量为0.053mm。在t段，回弹方向先向内后向外，回弹量变化很小，最大回弹量为0.042mm。在u段，回弹呈现向外现象，从左至右回弹量逐渐变大，最大回弹量为0.086mm。在零件的外缘压边区v段，回弹方向是向下的，最大的回弹量在最外侧为0.272mm。图5阶梯形圆筒件切边前A-A截面线（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）（i）（j）(k)(l)(m)(n)(o)(p)(q)(r)(s)(t)(u)(v)图6阶梯形圆筒件切边前A-A截面线细节图5.2切边后回弹数据分析为了能够更清楚地观察和分析零件的回弹变化情况，同时也为了能够与切边前该零件各段一致，所以对该零件的截面线分c-t段，如图7所示为该零件切边后截面A-A的截面线图。图8为该阶梯形圆筒件切边后的A-A截面细节图。图中深色的部分为零件回弹前的轮廓，浅色部分为零件回弹后的轮廓。在零件的左侧壁c段，回弹呈现向外的方向，回弹量基本不发生多大的变化，最大回弹量为0.212mm。在d段圆角区，回弹方向出现向外的现象，从左至右回弹量是微小的增大的，最大的回弹量为0.229mm。对于e段，回弹量是先微小地增大然后微小地减小，回弹方向是向外的，最大回弹量为0.235mm。在f段，回弹方向朝外，沿着底部的方向，回弹量是呈现减小的趋势，最大回弹量为0.228mm。对于g段，回弹方向向外，回弹量基本无变化，最大回弹量为0.180mm。在h段，随着零件的变形，回弹方向向外，回弹量发生较大的增大，在靠近零件底部的地方，回弹量最大为0.216mm。对于靠近底部的圆角变形区i段，回弹向外，回弹量变化小，回弹量最大为0.216mm。在零件的底部区域j段，回弹方向出现由向外转内的现象，回弹量先是减小至零然后继续向另一个回弹方向增大，最大的回弹量在最右侧为0.232mm。对于k段部位，回弹量从左至右明显有减小的趋势，回弹方向向内，回弹量最大在最左侧为0.232mm。在l段，回弹方向向内，远离底部的方向回弹量是增大的，增大至最大回弹量为0.236mm。对于m段的变形区，回弹方向是朝内的，沿着向上的方向回弹量有微小地减小，最大回弹量为0.236mm。在n段，回弹方向向内，最大回弹量为0.225mm。在o段区，回弹方向向内，回弹量基本无变化，最大回弹量为0.22mm。对于p段回弹有向内的现象，回弹量变化很小，最大回弹量为0.217mm。在q段变形区，回弹方向为内，回弹量有明显的变化，在向上的方向回弹量是减小的，最大的回弹量为0.206mm。在r段的部位，回弹方向向内，回弹量基本无变化，最大回弹量为0.170mm。同样地，对于s段，回弹方向为内，回弹量变化微小，最大回弹量为0.170mm。在零件的最右侧壁t段，回弹方向向内，最大回弹量为0.169mm。图7阶梯形圆筒件件切边后截面A-A的截面线(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)(l)(m)(n)(o)(p)(q)(r)(s)(t)图8该阶梯形圆筒件切边后的A-A截面细节图5.3回弹分析及小结由上节对零件截面线A-A各段的数据回弹分析，可以得出零件切边前后回弹方向的对比，如表1所示。由此表1可知，该零件在A-A截面处的回弹情况是比较复杂的，由于各部位的应力应变状态各不相同的，且切边线附近的应力应变较大，所以导致零件切边后在靠近外缘的部位附近的回弹方向发生了不一致的变化。表1A-A截面切边前后回弹方向对照表特征位置切边前切边后A外B外C外向内外D内外E内外F内外G内外向内H内内I内内J内内K内内L内内M内内N内内O内内P内内Q内内R内内S内外T内向外外U外V外由前面对截面线A-A的各段进行最大回弹量的分析所得数据汇总成表格，如表2所示。此处选取最大回弹量分析，是由于该零件产生回弹量大的部位，所受到的应力应变是最大的，对该零件的回弹影响也是最大的，因此有必要对其最大回弹量分析。根据表2的数据，得到如图9所示的截面线A-A各段切边前后最大回弹量情况对比图。通过图9可知，切边后零件截面线各段的最大回弹量整体地比切边前的大，由此可知，切边回弹对零件的回弹会造成一定的影响。切边前最小的最大回弹量为0.016mm，切边后最大的的最大回弹量为0.236mm。切边前后最大回弹量的最大差值为0.220mm。切边前零件的外缘部分回弹量非常大，主要是其受到的应力很大所致。结合零件的结构特点分析，在该零件的不同部位上产生的回弹变化量不同，变形的程度越大，则所产生的回弹越明显。在零件的凸缘部分，材料的回弹变形量都是最大的，此处受到材料的径向拉应力和切向压应力，所以一旦卸载外力之后，凸缘处的应力应变没有外力的平衡而使零件发生向外回弹的现象。而零件的切边后导致了零件的结构形状发生了变化，内应力应变出现了重新分布，所以在靠近外缘切边线的附近，回弹量的变形是非常明显的。而对于凹凸模圆角的变形区，此处会收到径向、切向、厚向的三重应力作用，材料应力相对集中明显，材料有收敛的现象，因此基本回弹是向内的。总之，截面A-A的零件在切边前后的回弹情况基本是一致的。切边后的零件回弹量总体比切边前的大。表2截面线A-A各段切边前后最大回弹量统计切边前/mm切边后/mm回弹变化量/mma0.2850b0.0580c0.0160.2120.196d0.0230.2290.206e0.0370.2350.198f0.0680.2280.16g0.0780.180.102h0.1130.2160.103i0.0530.2160.163j0.0740.2320.158k0.080.2320.152l0.090.2360.146m0.0610.2360.175n0.0540.2250.171o0.0560.220.164p0.0560.2170.161q0.0730.2060.133r0.0540.170.116s0.0530.170.117t0.0420.1690.127u0.0860v0.2720图9截面线A-A各段切边前后最大回弹量情况对比图6截面B-B的回弹数据分析6.1切边前数据分析对零件的截面线分a-y段，如图10所示为该零件切边前截面B-B的截面线图。图11为该阶梯形圆筒件切边前的B-B截面细节图。图中深色的部分为零件回弹前的轮廓，浅色部分为零件回弹后的轮廓。在零件的外缘压边区a段，回弹呈现向下的现象，从左至右回弹逐渐减小，发生最大回弹的地方为最外侧，其回弹为0.196mm。在b段的凹模圆角区，零件回弹方向是向外的，回弹量变化幅度小，在靠近法兰的地方发生较大的回弹，最大的回弹量为0.084mm。在c段侧壁，零件回弹方向由外向内变化，回弹量先向外减小至零然后向内增大，最大的回弹量为0.033mm。在d段部位，从左至右回弹量逐渐增大，回弹是向内的，最大回弹量发生在靠近底部的部位，其值为0.034mm。在e段凹模区，回弹方向向内，回弹量发生较小的变化，最大回弹量为0.045mm。对于f段的侧壁，回弹方向向内，回弹量基本没有变化，最大回弹量为0.047mm。凸模圆角g段，回弹方向为内，回弹量发生不明显的增大，最大回弹量为0.058mm。在h段，回弹方向向内，最大回弹量为0.058mm。在左侧壁i段，回弹呈现向内的现象，最大回弹量为0.051mm。在凸模圆角变形区j段，回弹量基本不发生变化，最大回弹量为0.051mm。对于斜侧壁k段，回弹方向向内，从左至右，回弹逐渐增大，接近底部的地方回弹很大，最大回弹量为0.056mm。在l段，从左至右回弹是减小的，回弹方向为内，最大回弹量在最左侧，为0.056mm。对于阶梯形圆筒件的底部m段，回弹方向向内，往右的方向回弹量增大，最大回弹量为0.053mm。在凸模圆角n段，回弹向内，从左至右回弹量增大，最大回弹量为0.071mm。对于o段，回弹方向向内，回弹量基本无变化，最大回弹量为0.078mm。在p段，回弹方向向内，回弹量从下至上先是增大后减小，最大回弹量为0.085mm。在q段，回弹方向向内，回弹量先是增大后减小，最大回弹量为0.086mm。对于凹模r段，回弹呈现向内的现象，最大回弹发生在远离底部的方向，最大回弹量为0.082mm。在s段回弹的方向也是向内的，回弹有逐渐收敛的趋势，最大回弹量为0.082mm。对于t段，此侧壁的回弹是向内的，最大回弹量为0.084mm。在u段凹模变形区，从下至上回弹是变小的，呈现向内回弹的现象，最大回弹量为0.084mm。对于v段，回弹方向向内，最大回弹量为0.076mm。在w段的右侧壁，回弹是向内的方向的，从下至上有减小的趋势，最大回弹量在最下侧为0.054mm。在凹模的变形区x段，从左至右回弹量是增大的，回弹方向是向外的，最大回弹量在靠近外缘的地方为0.045mm。在y段的右侧外缘区，从左至右回弹逐渐增大，回弹方向向下，最大回弹量在最右侧为0.182mm。图10阶梯形圆筒件件切边前截面B-B的截面线（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）（i）（j）（k）（l）（m）（n）（o）(p)(q)(r)(s)(t)(u)(v)(w)(x)(y)图11阶梯形圆筒件切边前的B-B截面细节图6.2切边后数据分析为了更加清楚地对切边后的零件回弹分析并与切边前的各段回弹分析情况保持一致，对该零件的截面线B-B分c-w段，如图12所示为该零件切边后截面B-B的截面线图。图13为该阶梯形圆筒件切边后的B-B截面细节图。图中深色的部分为零件回弹前的轮廓，浅色部分为零件回弹后的轮廓。在该零件的c段，回弹方向为内，回弹量基本保持不变，最大回弹量为0.053mm。对于d段，回弹呈现向内的现象，回弹量变化很小，最大回弹量在中间地方为0.060mm。在e段，零件回弹方向向内，从左至右回弹量呈现较小地增大，最大回弹量为0.054mm。在f段部位，回弹方向是向内，从上至下回弹量呈现减小的趋势，最大回弹量在最上侧位0.071mm。在g段，回弹呈现向内的方向，回弹量基本不发生较大的变化，最大的回弹量为0.042mm。对于h段的位置，回弹量从上至下是减小的，回弹方向是向内的，最大回弹量为0.036mm。在i段，回弹方向发生了改变，呈现向外的现象，回弹量往底部方向是增大的，最大回弹量为0.034mm。对于j段，回弹方向是向外的，回弹量不发生较大改变，最大回弹量为0.036mm。在k段区域，回弹方向外，回弹量呈现较小地增大，最大的回弹量在尾端为0.063mm。l段变形区，回弹变形变化较小，回弹方向向外，最大回弹量在靠近底部的位置为0.081mm。对于零件的底部m段，零件的回弹方向是多变的，先是向外然后向内，最后方向为外，回弹量先是减小至零，然后再增大，最大回弹量为0.081mm。在n段，回弹方向变成向内，从左至右回弹量有微小的增大，最大回弹量发生在最右侧为0.084mm。在o段，回弹方向向内，回弹变形量大，最大回弹量为0.128mm。对于p段，回弹呈现向内的方向，回弹量发生较小的变化，最大回弹量为0.133mm。在q段变形区，回弹量变化小，方向向内，最大回弹量为0.138mm。对于r段的部位，回弹方向向内，回弹量远离底部方向有增大的趋势，最大回弹量为0.149mm。在s段，回弹量变化很小，但变形量大，回弹是向内的，最大回弹量为0.151mm。在t段的变形区，回弹是向内的，当回弹量发生显著地变化，从下至上的方向回弹量是明显增大的，最大回弹量为0.207mm。在u段，回弹方向向内，回弹量保持不变，最大回弹量为0.199mm。在凹模圆角变形区v段，回弹方向向内，最大回弹量为0.209mm。最后在零件的端口w段，零件的变形量很大，回弹方向向内，最大回弹量为0.209mm。图12零件切边后截面B-B的截面线图(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)(l)(m)(n)(o)(p)(q)(r)(s)(t)(u)(v)(w)图13该阶梯形圆筒件切边后的B-B截面细节图6.3回弹分析及小结根据前文对零件切边前后的数据回弹分析，将零件的回弹方向情况汇成如表3所示。对比截面A-A的回弹数据分析情况，截面B-B的回弹结果呈现不同的地方。零件切边前后在截面B-B产生的回弹是不一致，在g-k段零件切边后的回弹方向与切边前相同的区段是不一致的，主要是由于切边造成其回弹方向发生改变。通过前述对截面线B-B的各段进行最大回弹量的分析，并将所得数据汇总成表格，如表4所示。根据表4的回弹量数据，得到如图14所示的截面线B-B各段切边前后最大回弹量情况对比图。通过图14可知，除了外缘部分，切边后零件截面线各段的最大回弹量平均地比切边前的大,而且最大回弹量的变化幅度大，由此可知切边对零件的回弹量会造成很大的影响。切边前最小的最大回弹量为0.033mm，切边后最大的的最大回弹量为0.209mm。切边前后最大回弹量的最大差值为0.176mm。切边前零件的缘凸缘部分，由于在拉深过程中受到多重的应力作用，材料沿着应力应变的方向发生变形，回弹方向向外，回弹量小。然而零件切边之后，导致零件的结构形状变化，内部的应力应变发生重新分布，零件的回弹量变大。切边前零件侧壁部分在拉深中受到拉应力，致使材料向内收敛，回弹方向向内。切边后零件侧壁受到的主要拉应力失去平衡，致使材料向两边张开，导致其向内回弹。而对于凸凹模的圆角变形区，一般都会受到径向拉应力、切向压应力和凸凹模圆角的反作用力及弯曲变形成形的厚向压应力，材料应力集中，无论切边前后回弹是向内收敛方向的。总体而言，零件切边前的回弹量比切边后的相对小些。表3B-B截面切边前后回弹方向对照表特征位置切边前切边后a外b外c外向内内d内内e内内f内内向外g内外h内外i内外j内外k内外向内l内内m内内n内内o内内p内内q内内r内内s内内t内内u内内v内内w内向外内x外y外表4截面线B-B各段切边前后最大回弹量统计特征位置切边前/mm切边后/mm回弹变化量/mmA0.1960B0.0840C0.0330.0530.02D0.0340.060.026E0.0450.0540.009F0.0470.0710.024G0.0580.042-0.016H0.0580.036-0.022I0.0510.034-0.017J0.0510.036-0.015K0.0560.0630.007L0.0560.0810.025M0.0530.0810.028N0.0710.0840.013O0.0780.1280.05P0.0850.1330.048Q0.0860.1380.052R0.0820.1490.067S0.0820.1510.069T0.0840.2070.123U0.0840.1990.115V0.0760.2090.133W0.0540.2090.155X0.0450Y0.1820图14截面线B-B各段切边前后最大回弹量情况对比图7特征尺寸的分析如图15所示，选取零件上几组特征尺寸L1、L2、R1、R2进行回弹前后的尺寸对比，并分析回弹的变化情况。在经过回弹数值的模拟之后，可得到这些特征尺寸回弹前后的数值大小。如表3所示为阶梯形圆筒件切边前主要特征的尺寸，表4为阶梯形圆筒件切边后主要特征的尺寸。经过这两张图表的数据分析，可知切边前回弹变化量较小，切边后则较大些，最大的回弹变化量没有超过允许的1mm，且变化率控制在3%以内，回弹控制在有效的范围内。切边前后R1和R2回弹变化情况相同，零件回弹后尺寸一致减小，即向内收缩。切边前L1和L2在两个不同截面处回弹呈现一致回弹的趋势，但切边后引起的应力重布使其发生改变。图15零件特征尺寸的选取表3阶梯形圆筒件切边前主要特征尺寸比较项目主要特征尺寸截面A-A截面B-B回弹前/mmL1141.033141.005L2132.806132.918R12.6141.859R21.8572.422回弹后/mmL1140.998140.972L2132.887133.038R12.6121.847R21.8312.379回弹变化量/mmL1-0.035-0.033L20.0810.12R1-0.002-0.012R2-0.026-0.043回弹变化率/%L10.02480.0234L20.06090.0902R10.07650.6455R21.40011.7753表4阶梯形圆筒件切边后主要特征尺寸比较项目主要特征尺寸截面A-A截面B-B回弹前/mmL1141.024140.723L2132.981132.765R12.8251.841R21.8732.426回弹后/mmL1140.973140.979L2132.907133.017R12.8221.82R21.8392.377回弹变化量/mmL1-0.0510.256L2-0.0740.252R1-0.003-0.021R2-0.034-0.049回弹变化率/%L10.03610.1819L20.05560.1898R10.10621.1407R21.81532.01988总论本文通过Dynafrom软件对阶梯形圆筒件的回弹进行数值模拟分析，能够对我们的实际生产节约生产成本，提高生产效率，缩短调模试模的时间和对产品的参数优化产生重要的作用。经过此次的回弹数值模拟分析，可知阶梯形圆筒件的变形情况和圆筒形件的变形状况是相似的，阶梯形件的每一个阶梯对应于每一次的圆筒件的拉深。零件的切边对其回弹是有影响的，切边前的回弹量比切边后的回弹量整体的要小，这是因为零件在切边后引起了零件的基本结构形状变化、及内部应力发生重组而产生的切边回弹。同时在剪切、拉深作用的条件下，在切边