《冲压模具CAD、CAE、CAM综合实训》课件-项目二：冲压件工艺分析与坯料准备（CAE前置）

毛坯尺寸展开分析模块概述PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）contents目录01FASTAMP软件的特点03毛坯尺寸展开分析模块的主要功能02毛坯尺寸展开分析模块简介04毛坯尺寸展开分析模块的应用FASTAMP软件的特点0101FASTAMP软件的特点与其他的钣金成形快速分析软件相比，FASTAMP软件具有以下特点：12简单易学的向导式用户界面，大大降低了对用户有限元理论及经验的要求。

完全无缝集成于CAD软件平台，无需传统CAE软件中的数据导入/导出操作，从而避免了数据交换所造成的数据精度损失和模型修复工作。01FASTAMP软件的特点与其他的钣金成形快速分析软件相比，FASTAMP软件具有以下特点：34内置世界先进水平的求解器，不仅能够快速展开复杂钣金件的坯料轮廓线，同时还可预测钣金件的成形结果，帮助设计人员发现潜在的设计缺陷，为后续工艺设计、模具设计提供有效的参考。

可以考虑包括压边圈、托料块、压料面、拉深筋等工艺条件，真实模拟上述工艺条件的作用结果，具备较高的模拟精度。毛坯尺寸展开分析模块简介0202毛坯尺寸展开分析模块简介毛坯展开向导（简称BEW）是FASTAMP软件中的一个模块，集成了板料轮廓的展开计算、成形性分析等功能，及时将分析结果反馈给产品设计人员、成本估算人员和工艺设计人员。02毛坯尺寸展开分析模块简介毛坯展开向导是一款钣金产品设计师、成本核算师、工艺工程师和模具工程师的必备工具。毛坯展开向导为用户提供了一整套用于准确估计板料尺寸和全面分析成形性的功能，帮助用户在冲压零件和拉延模具开发早期，确定一个零件在保证最低成本、并满足所有产品性能要求的情况下，是否能够进行冲压加工。02毛坯尺寸展开分析模块简介毛坯展开向导可用于优化材料的利用率，并输出报价和估价报告。系统的成形性分析功能基于零件的几何形状，仅需用户了解最基本的冲压知识即可应用，并综合考虑了材料特性、摩擦、压边力、托料块、拉延筋、曲面压料面和位移约束。毛坯尺寸展开分析模块的主要功能0303毛坯尺寸展开分析模块的主要功能毛坯尺寸展开分析模块功能主要包括：（1）板料轮廓的展开计算，尺寸精度可达0.5mm；（2）快速预估钣金件的可成形性；（3）材料利用率精确计算；（4）产品回弹趋势估算；（5）工艺参数自动优化。毛坯尺寸展开分析模块的应用04在CAD软件中单击，出现“毛坯尺寸向导”选项卡。04毛坯尺寸展开分析模块的应用毛坯尺寸展开分析模块的启动在“毛坯尺寸向导”选项卡中单击“毛坯尺寸向导”命令，如左图所示，弹出【毛坯尺寸向导】对话框，如右图所示。04毛坯尺寸展开分析模块的应用毛坯尺寸展开分析模块的启动BEW的操作界面选择零件如果操作错误，可以重设定义冲压方向，设为–Z向剖分网格设置网格单元大小，可选择单个片体04毛坯尺寸展开分析模块的应用设置材料类型和厚度设置约束，一般采用固定约束，选择在冲压成形过程中，材料基本不发生流动的区域，例如孔边缘或者底面。计算分析04毛坯尺寸展开分析模块的应用BEW的操作界面冲压件坯料尺寸分析模型准备PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标在CAD软件中检查图示手柄盖板零件，为其进行坯料尺寸分析做好准备。contents目录01毛坯尺寸展开分析所需模型03冲压方向的调整02确定冲压方向04任务实施毛坯尺寸展开分析所需模型0101毛坯尺寸展开分析所需模型如果模型文件是其他格式，应先导入CAD软件后进行格式转换。如果设计模型是后缀名为.Part文件，可直接利用CAD软件打开。01毛坯尺寸展开分析所需模型如果是实体（Solid）造型，则需要预先通过抽面（Extract）功能创建曲面模型，避免模型缝合后导致不能选取区域曲面的情况。片体实体确定冲压方向0202确定冲压方向冲压方向的确定是冲压件工艺设计首先要解决的问题，是工艺补充设计和压料面设计的前提。所选冲压方向是否合理，将直接影响板料在成形过程中的材料流动及成形的难易程度，不但能决定是否可以冲压出理想的拉延件，而且还会影响到后续各工序的工艺设计以及模具结构。02确定冲压方向确定冲压方向的原则保证拉延成形时凸模能够完全进入凹模，不会出现凸模接触不到的死区或死角，即拉延成形不能出现负角。拉延件的全部空间形状（鼓包、筋条和棱线等）要在一次冲压中完成。a.凸模不能进入凹模b.凸模可以进入凹模02确定冲压方向拉延开始时，凸模与坯料的接触面积要尽量大，防止材料局部应力集中，造成严重变薄或者破裂。为保证材料能够均匀拉入凹模，应尽量使接触面靠近零件的中间部分，否则拉延坯料就有可能会在凸模的顶部区域窜动而影响表面质量。确定冲压方向的原则02确定冲压方向为尽量减小材料的变形量，使其进料阻力均匀，应尽量使拉延深度均匀并尽可能最小。确定冲压方向的原则要考虑到后续修边、翻边等工序对冲压方向的要求。冲压方向的调整0303冲压方向的调整如a图所示的手柄盖板，在冲压时由于拉延高度不一致，导致材料各部分的变形量不相同，进料阻力不均匀，成形困难；ab调整为b图所示的情况，冲压成形效果更好。任务实施0404任务实施在CAD软件中检查图示手柄盖板零件，判断冲压方向是否正确，为其进行坯料尺寸分析做好准备。Comprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）冲压件坯料展开尺寸分析流程PRESSTOOL任务目标利用毛坯尺寸展开分析模块对图示手柄盖板零件进行坯料尺寸分析。产品要求材料ST14F；料厚1.2mm最大允许材料减薄率：25%技术要求原始数据表面：边界无毛刺、符合产品的公差要求，外观不允许出现开裂起皱等缺陷参阅制件三维数据模型contents目录01冲压件坯料展开尺寸分析流程03任务实施02初定坯料轮廓形状与尺寸利用毛坯尺寸展开分析模块完成冲压件坯料展开尺寸分析的流程可以分为六个步骤。定义展开区域冲压方向剖分网格材料参数设置定义约束条件提交求解冲压件坯料展开尺寸分析流程01定义展开区域打开主对话框如图所示。冲压件坯料展开尺寸分析流程01定义展开区域点击“展开区域”中的“参考片体”按钮，定义模型展开区域，弹出如图所示对话框。冲压件坯料展开尺寸分析流程01定义展开区域选择展开区域，点击“确定”按钮，结果高亮显示，如图所示。展开区域选择结果冲压件坯料展开尺寸分析流程01定义冲压方向点击主对话框中“冲压方向”下的按钮，进入定义冲压方向对话框，如图所示。在“类型”选项框中选择冲压方向，本例中选择-Z轴作为冲压方向，完成后点击“确定”按钮到主对话框。定义冲压方向对话框冲压件坯料展开尺寸分析流程01剖分网格点击“曲面网格”中的图标，选择零件的最小特征圆角，如图所示。系统通过选中曲面的最小圆角半径来确定网格剖分尺寸，并将数据保存在对话框中。完成网格剖分后，模型以网格形式显示如右图所示。特征圆角选取完成剖分的网格显示冲压件坯料展开尺寸分析流程01材料参数设置点击“材料库”，进入材料参数设置对话框，如左图所示。本例中材料为ST14,其他参数采用默认值，完成后点击“确定”，进入主菜单，将厚度定义为1.2mm，操作结果如右图所示。材料定义材料参数定义冲压件坯料展开尺寸分析流程01约束条件定义在主对话框中的“边界约束”下进行约束定义，首先选择约束类型，本例中选择“固定”类型，然后单击该类选框下的“添加”按钮进入约束选择属性页添加约束。本例中采用线选约束，点击左图中的按钮，选择如右图所示的高亮孔为约束条件，点击“确定”完成约束定义。约束选择属性页孔约束选择冲压件坯料展开尺寸分析流程01提交求解在主菜单中将求解方式设为“普通逆算法”，如左图所示。然后点击按钮进行求解计算，如右图所示。定义求解器对话框求解计算冲压件坯料展开尺寸分析流程01后处理显示求解结束后，求解界面提示输入回车键，系统自动启动后处理模块，并读入对应的计算结果文件。用户也可以点击后处理按钮，调出后处理模块，手工打开对应的计算结果文件。利用后处理模块查看及分析各类物理量信息（应力、应变、厚度、成形性）等，用户退出后处理界面后，系统自动返回到毛坯尺寸向导主对话框，并将展开得到的毛坯轮廓线导入NX系统中。冲压件坯料展开尺寸分析流程01后处理显示定义求解器对话框求解计算冲压件坯料展开尺寸分析流程01后处理查看到的各类物理量信息如左图所示，展开得到的毛坯轮廓线如右图所示。初定坯料轮廓形状与尺寸根据展开的板料线做出对称方形板料线。在CAE分析后，保证板料收缩线大于修边线10mm以上，如图所示。初定毛坯轮廓线02任务实施利用毛坯尺寸展开分析模块完成图示手柄盖板的坯料尺寸分析。03Comprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）修边线展开设计模块概述PRESSTOOLcontents目录01冲压修边线03修边线展开设计模块特点02修边线展开设计模块简介04修边线展开设计模块功能05修边线展开设计模块应用06劳动教育冲压修边线0101冲压修边线修边线是指为了得到零件的内外轮廓形状而确定下来的，用于冲裁掉预保留部分以外多余的形状(如压料面等工艺补充部分)的界线。冲压件因形状复杂，直接一次成形困难，需增加工艺补充降低冲压成形难度，增加的工艺补充需采用修边的形式把其修剪掉，哪些材料要裁剪掉就需要通过修边线来确定。修边线展开设计模块简介0202修边线展开设计模块简介

修边线展开设计模块与NX设计环境无缝集成，是CAE软件中的一个完成三维修边线展开的模块。通过内置改进的逆算法求解器，可以快速逆向展开与输出任意复杂的三维修边线。02修边线展开设计模块简介复杂冲压件翻边成形性分析仅需准备关键翻边区域的模型即可进行，且考虑了摩擦、压边力、压料块和位移约束的影响。用户只需要掌握NX最基本的建模模块知识就可以进行：材料变薄增厚成形极限图（FLD）应力应变评价修边线展开设计模块特点0303修边线展开设计模块特点对于多工序冲压工艺来说，获得精确的修边线是非常重要的，以便在修边后续工序中获得合格的零件边界形状和尺寸。修边线展开设计模块可以协助工艺设计师获得精确的修边线以用于设计冲压模具，显著降低了修边过程中的修边模试模时间和次数。拉深工序修边工序模具设计同步进行缩短设计与开发周期修边线展开设计模块功能0404修边线展开设计模块功能修边线展开计算，尺寸精度可达0.5mm修边线展开设计模块功能主要包括预测翻边过程成形缺陷有效协助成形工艺设计破裂起皱回弹修边线展开设计模块应用0505修边线展开设计模块应用修边线展开设计模块的启动在CAD中单击“快速修边线展开向导”，出现“快速修边线展开”选项卡。在“快速修边线展开”选项卡中单击“快速修边线展开”命令，如左图所示，弹出【快速修边线展开向导】对话框，如右图所示。为了方便后续选择，采用图层过滤的方式选择。选择产品模型或需要展开的产品翻边区域，获取所在图层。选择工艺补充模型或产品翻边区域所对应的工艺补充区域，获取所在图层。设置材料类型和材料厚度。05修边线展开设计模块应用修边线展开设计的操作界面要求将产品模型或需要展开的产品翻边区域，工艺补充模型或产品翻边区域对应的工艺补充部分分配到不同的图层下，方便采用图层过滤。默认为–Z向。05修边线展开设计模块应用修边线展开设计的操作界面剖分网格选择圆弧面，设置最小单元大小。定义展开区域模型，产品的翻边部分。如果前面是采用图层过滤方法，这里直接框选。选择工艺补充区域模型。如果前面采用的图层过滤方法，这里直接框选。添加约束：自动生成或者手动添加。为产品区域与工艺补充区域的交线。05修边线展开设计模块应用修边线展开设计模块的操作界面分析计算。1.可重新设置参数；2.分析完毕后，删除多余对象，仅保留修边线，和修边方向。认真完成课堂任务，清理桌子周边的清洁卫生，养成热爱劳动的习惯，树立“幸福都是奋斗出来的”的思想，立志成为勤于劳动、善于劳动的高素质劳动者。“天行健，君子以自强不息”。自强不息是中华民族的优良传统，是改善民生、创造人民幸福生活的重要保证。正如习近平总书记指出的，“人世间的一切幸福都需要靠辛勤的劳动来创造”。教育引导学生在学习生活中、在以后的工作过程中要辛勤劳动并以此为荣，树立劳动最光荣、劳动最崇高、劳动最伟大、劳动最美丽的信念。养成主动辛勤劳动，践行孝敬父母、尊重老师、乐于助人等德行，通过日积月累的点滴劳动塑造学生正确的人生观价值观。加强诚实劳动教育，培养学生诚信品质。所谓“诚实劳动”，在于敬业实干，热爱并踏实做好自己的工作，充分发扬工匠精神；还在于发乎本心，遵循天道。习近平总书记在讲到“诚实劳动”对国家发展、人民生活的意义时指出，“人世间的美好梦想，只有通过诚实劳动才能实现；发展中的各种难题，只有通过诚实劳动才能破解”。“诚者，天之道也。”每个人要从集体利益出发，不弄虚作假、消极怠工，要诚实劳动，遵守职业道德，学习并遵循社会发展的规律，努力为国家社会经济发展做出贡献。培养数控加工生产劳动技术技能和良好的劳动习惯。在数控加工生产劳动实践中强化辛勤劳动、诚实劳动和创新劳动的意识，激发劳动热情和劳动意志,形成爱岗敬业的劳动态度。每次加工完成后，整理车间场所内的设备配件、刀具、辅料和其它物品，保持各类物品整齐有序地摆放；清洁干净数控机床，保证随时能进行加工生产；清扫车间工作台面和地面，保证无废渣、无杂物油渍和其它杂物，没有卫生死角；严格按照数控机床操作规程加工生产，上课不穿拖鞋，短裤、裙子、女生扎发、戴安全帽，防止发生意外。养成良好的劳动习惯，帮助学生树立新的劳动技能，实现全面发展。06劳动教育学习劳动技能的价值，增强学生对劳动教育的认同感和参与感，培育正确的劳动态度和新时代劳模、劳动精神、工匠精神，树立在平凡岗位做出不平凡成绩的劳动模范和崇高的劳动理想。修边线展开所需要的模型PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标在CAD软件中修改图示手柄盖板拉延工艺补充设计模型，为其进行修边线展开做好准备。contents目录01修边线展开所需片体03获取参考区域02获取翻边区域04任务实施修边线展开所需片体0101修边线展开所需片体需要获取零件的下端片体部分作为翻边区域，如a图所示；还需要倒圆角后的压料面片体部分作为参考区域，如b图所示。a翻边区域b参考区域获取翻边区域0202获取翻边区域利用CAD软件中的“”命令获取产品的片体模型，如图所示。02获取翻边区域利用CAD软件中的“”命令将拉延工艺补充获得的凹模圆角上端曲线连接起来，如图中蓝色线条所示。02获取翻边区域利用CAD软件中的“”命令将产品片体凹模圆角以上的部分修剪掉，如左图所示，获得如右图所示的翻边区域。a翻边区域修剪b修剪结果获取参考区域0303获取参考区域利用CAD软件中的“”命令将拉延工艺补充得到的片体，在凹模圆角以上的部分修剪掉，如左图所示，获得如右图所示的翻边区域。a参考区域修剪b参考区域任务实施0404任务实施在CAD软件中修改手柄盖板拉延工艺补充设计模型，获取修边线展开所需模型。冲压件修边线展开设计流程PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标利用CAE软件中的修边线展开设计模块对手柄盖板模型进行修边线展开分析。contents目录01修边线展开设计流程03修边线展开结果02后处理04任务实施修边线展开设计流程0101修边线展开设计流程利用修边线展开设计模块完成冲压件修边线展开设计流程可以分为:定义翻边区域定义参考区域定义材料和厚度翻边参数设置网格剖分定义约束条件提交求解01修边线展开设计流程系统默认材料为B250P1，点击“”，进入材料参数设置对话框，如左图所示，定义材料为St14F，其他参数采用默认值，完成后点击“确定”，进入主菜单，将厚度定义为1.2mm，操作结果如右图所示。定义材料01修边线展开设计流程点击“几何体”中翻边区域的按钮，选择模型上翻边成型区域的曲面作为展开区域，如图所示，高亮显示区域为展开区域。定义展开区域01修边线展开设计流程点击“几何体”中参考区域的按钮，选择工艺补充面上的对应区域作为参考区域，如图所