Dynaform軟件的板料沖壓成形操作指引

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流Dynaform軟件的板料沖壓成形操作指引.精品文檔.Dynaform軟件的板料沖壓成形操作指引1 常用仿真術(shù)語(yǔ)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(dòng)化加工。沖壓成形工序與工藝：沖壓成形分離工序剪切沖裁修邊成形工序彎曲拉深脹形翻邊剪切：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(dòng)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

2、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(píng)價(jià)指標(biāo)：硬化指數(shù)n、厚度方向系數(shù)、成

3、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。2 Dynaform仿真分析目的及流程ETA/DYNAFORM 5.7是由美國(guó)工程技術(shù)聯(lián)合公司(ENGINEERING TECHNOLOGY ASSOCIALTES, INC.)開發(fā)的一個(gè)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(qiáng)大的板料成形分析功能以及強(qiáng)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(jì)和開發(fā)，可以幫助模具設(shè)計(jì)人員顯著減少模具開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間和試模周期?；贒ynaform軟件的仿真結(jié)果，可以預(yù)測(cè)板料沖壓成形中出現(xiàn)的各種問題，如破裂、起皺、

4、回彈、翹曲、板料流動(dòng)不均勻等缺陷，分析如何及時(shí)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：數(shù)值模擬分析流程總的來說分為前處理、求解計(jì)算和后處理三個(gè)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(gè)部分。前處理的好壞直接影響到求解計(jì)算，關(guān)系到數(shù)值模擬結(jié)果的精確性。一、前處理1. 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

5、，如圖2所示。圖2 零件的數(shù)學(xué)模型Fig.2 The parts mathematic model根據(jù)零件的數(shù)學(xué)模型和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，編制的工藝路線為拉深-2.確定沖壓方向Dynaform默認(rèn)的沖壓方向?yàn)?Z方向。3.創(chuàng)建零件的單元模型選擇菜單“Preprocess/Surface”命令，點(diǎn)擊”Generate Middle Surface”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(hào)數(shù)值設(shè)置為1，保存*.df文件。4.創(chuàng)建零件1）分析此零件的幾何模型，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

6、擇菜單欄“BSE/Preparation”，點(diǎn)擊“Unfold Flange”命令，選擇零件的翻邊部位，此時(shí)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2）點(diǎn)擊“Accept”按鈕，輸入彎曲角“Bent Angle=180”，如圖4。點(diǎn)擊“Delete Original Flanges”按鈕，刪除零件原有的翻邊工藝修正，如圖5，點(diǎn)擊“DONE”完成。刪除翻邊后的零件如圖6。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)新零件“Unfolded”，選擇菜單欄“Part/AddTo Part”命令，點(diǎn)擊“Surface(s)”，點(diǎn)擊“Part”按鈕，選擇系統(tǒng)新創(chuàng)建的零件“UNFOLDED”，返回“Add

7、To Part”，點(diǎn)擊“Apply”。至此零件“Part”創(chuàng)建成功，如圖7。圖4 輸入零件的翻邊角度 圖5 刪除原翻邊圖6 刪除翻邊后的零件圖 圖7 創(chuàng)建的零件圖3） 創(chuàng)建零件網(wǎng)格將右下角的當(dāng)前零件改為“Part”，選擇菜單“Preprocess/Element”命令，選擇“Surface Mesh/Part Mesh”按鈕，最大網(wǎng)格尺寸設(shè)置為8，其它尺寸為缺省值。點(diǎn)擊“Select Surfaces”按鈕，選擇“Displayed Surf.”，此時(shí)零件“Part”呈白色高亮顯示，點(diǎn)擊“OK”和“Apply”按鈕，并點(diǎn)擊“Yes”加以確認(rèn)，退出對(duì)話框。零件網(wǎng)格如圖8所示。注意：在網(wǎng)格劃分時(shí)一

8、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(shí)零件的幾何模型會(huì)隱藏，只顯示網(wǎng)格。圖8 零件的網(wǎng)格模型5.創(chuàng)建Blank1)創(chuàng)建毛坯輪廓打開零件Part，用工具欄的“Surface Mesh/Part Mesh”對(duì)零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選擇菜單欄“BSE/Preparation”命令，選擇“Blank Size Estimate”按鈕，設(shè)置“Material”選項(xiàng)下的“NULL”按鈕，點(diǎn)擊“Material Library”，選擇材料“Europe/DX54D”，輸入板料厚度“Thickness=1.2”，點(diǎn)擊“Apply”按鈕

9、，進(jìn)行毛坯展開計(jì)算，如圖9。 (a) (b) (c)圖9 毛坯的展開計(jì)算生成的毛坯輪廓如圖10。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建OUTLINE零件。在“Parts/Edit Part”下修改零件名稱“OUTLINE”為“Blank”，點(diǎn)擊“Modify”按鈕，點(diǎn)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(duì)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2) 考慮毛坯余量，擴(kuò)展毛坯輪廓 選擇菜單“Preprocess/Line/Point”，點(diǎn)擊“Offset”進(jìn)行偏移，選擇邊界輪廓，輸入偏移距離為90mm，擴(kuò)展后的邊界線及其網(wǎng)格模型

10、如圖12所示。圖12 擴(kuò)展后的毛坯輪廓3）劃分毛坯網(wǎng)格將右下角的當(dāng)前零件設(shè)為“Blank”，對(duì)毛坯進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在工具欄選擇“Blank generator”命令，選擇“Boundary line”，此時(shí)鼠標(biāo)變成“+”符號(hào)，點(diǎn)擊毛坯輪廓線選擇，此時(shí)輪廓線會(huì)呈白色高亮顯示，點(diǎn)擊“OK”。輸入毛坯網(wǎng)格尺寸“Mesh Size/Element Size=8”，點(diǎn)擊“OK”完成，如圖13。點(diǎn)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6.創(chuàng)建Punch1）選擇菜單“Parts/Create”，輸入“Name=Punch”,編輯顏色，點(diǎn)擊“OK

11、”。如圖15所示。在屏幕右下方會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)“Current Part=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/AddTo Part”，點(diǎn)擊“Elements”按鈕，選擇“Displayed”，此時(shí)當(dāng)前的零件網(wǎng)格會(huì)呈白色高亮狀態(tài)，點(diǎn)擊“OK”確認(rèn)。將所選網(wǎng)格加入到“To Part:PUNCH”，點(diǎn)擊“”選擇剛創(chuàng)建的“PUNCh”，確認(rèn)后關(guān)閉對(duì)話框，如圖16所示。此時(shí)“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(shí) “Part” 零件只剩下Surfaces。圖16 Punch的網(wǎng)格模型3）PUNCH網(wǎng)格

12、模型的法線方向檢查點(diǎn)擊菜單欄“Preprocess/Model Check/Repair”命令，點(diǎn)擊 “Auto Plate Normal”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(diǎn)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17 Punch的法線方向檢查4）網(wǎng)格邊界檢查點(diǎn)擊菜單欄“Preprocess/Model Check/Repair”命令，點(diǎn)擊“Boundary Display”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)

13、格有缺陷，須進(jìn)行修補(bǔ)或重新網(wǎng)格劃分。修補(bǔ)可點(diǎn)擊“Gap Repair”按鈕。完成邊界檢查后，若網(wǎng)格邊界無缺陷，可點(diǎn)擊工具欄中的“Clear Highlight”，清除邊緣輪廓高亮顯示部位。圖18 網(wǎng)格模型的邊界檢查7. 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?！癉IE”，則右下角的當(dāng)前零件自動(dòng)變?yōu)椤癉IE”。打開零件“Punch”，選擇菜單“Preprocess/Element”下的“Offset”命令，關(guān)閉“In Original Part”復(fù)選框，使得新生成單元放置在當(dāng)前零件中，關(guān)閉“Delete Original El

14、ement”復(fù)選框，保留原始零件中的單元?！癈opy Number”為1，板料厚度“Thickness”的設(shè)定值為1.32（即為1.1t，其中t為板料厚度）。顯示“Select Element”對(duì)話框，點(diǎn)擊“Displayed”，則所有被選單元呈白色高亮顯示，點(diǎn)擊“OK”返回，則復(fù)制后的單元自動(dòng)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8. 創(chuàng)建BINDER1) 設(shè)置Die為工具選擇菜單欄“DFE/Preparation”的“Define”命令下，將“Tool/Tool Name”下添加“DIE”為工具。選擇“DFE/

15、Binder”，在“Create”命令下選擇“Binder Type”為“Flat Binder”，并輸入“Binder Size”的尺寸，點(diǎn)擊“Apply”，如圖20所示。此時(shí)右下角自動(dòng)創(chuàng)建新零件“C_BINDER”，關(guān)閉零件“DIE”的顯示，生成的壓邊圈輪廓表面如圖21所示。圖20 創(chuàng)建BINDER過程圖圖21 壓邊圈的輪廓表面2) 劃分網(wǎng)格在工具欄“Surface Mesh”下選擇“Tool Mesh”，輸入最大網(wǎng)格尺寸為20mm，選擇壓邊圈的輪廓表面，點(diǎn)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22 C_BINDER的網(wǎng)格模型3）

16、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-Z VIEW”視圖。選擇菜單“Utilities/Distance between nodes/points”，選擇Die上任一節(jié)點(diǎn)和壓邊圈的任一節(jié)點(diǎn)，測(cè)量?jī)晒?jié)點(diǎn)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(xiàng)，在“Translate”下框選“Move”，在“Direction”下框選“Z Axis”，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。選

17、擇Die的所有單元，點(diǎn)擊“OK”和“Apply”，退出對(duì)話框。調(diào)整后DIE與BINDER的位置如圖24所示。圖23 DIE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(shí)際的壓邊圈輪廓選擇菜單“DFE/Modification”，點(diǎn)擊 “Binder Trim”，選擇“Boundary”下的“Outer”，點(diǎn)擊“Select”，選擇剪切線，如圖25所示。點(diǎn)擊“Apply”和“Yes”，得到如圖26所示的壓邊圈Binder和DIE。圖25 去除DIE與C_BINDER重合區(qū)域的剪切線圖26 剪切后的DIE與C_BINDER

18、4）偏置C_BINDER單元，創(chuàng)建實(shí)際BINDER為創(chuàng)建DIE的工藝補(bǔ)充面，可將剪切后C_BINDER的輪廓作為DIE的工藝補(bǔ)充面。此時(shí)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(huì)自動(dòng)顯示當(dāng)前零件名為“BINDER”。選擇菜單欄“Preprocess/Offset Elements”，輸入“Thickness”值為1.1t，即1.32mm，選擇C_BINDER當(dāng)前Displayed單元，點(diǎn)擊“Apply”，退出對(duì)話框，則偏置后的C_BINDER單元自動(dòng)添加到零件BINDER中，實(shí)際

19、壓邊圈BINDER的網(wǎng)格模型如圖27所示。關(guān)閉BINDER顯示。圖27 實(shí)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/AddTo Part”，將C_BINDER單元添加到零件“DIE”中，點(diǎn)擊“Apply”，關(guān)閉對(duì)話框。則創(chuàng)建工藝補(bǔ)充面后的DIE的網(wǎng)格模型如圖28所示。圖28 創(chuàng)建工藝補(bǔ)充面后DIE的網(wǎng)格模型9. 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/Model Check/Repair”命令，點(diǎn)擊“Auto Plate Normal”按鈕，選擇零件的任意網(wǎng)格，觀察其法線方向，點(diǎn)擊“YES”或“NO”按鈕，直至確定網(wǎng)格法線方向。注意，

20、法線方向的設(shè)置總是由工具指向與坯料的接觸方向。對(duì)于毛坯BLANK而言，無須對(duì)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)格有白色高亮顯示，則說明在白色高亮處的單元網(wǎng)格有缺陷，須對(duì)有缺陷的網(wǎng)格進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)“Gap Repair”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(diǎn)擊工具欄中的“Clear Highlight”，將白色高亮部分清楚。10參數(shù)設(shè)置1) 定義工具與毛坯（1）工具的定義 選擇菜單欄“Tools/Define Tools”命令，在“Tool Name”的下拉菜單中分別選擇工具名Die，點(diǎn)擊

21、“Add”按鈕，選擇零件Die，點(diǎn)擊“OK”。不關(guān)閉該對(duì)話框，繼續(xù)定義Punch和Binder，點(diǎn)擊“OK”關(guān)閉對(duì)話框。如圖29所示。圖29 工具的定義（2）毛坯Blank的定義 選擇菜單欄“Tools/Define Blank”命令，點(diǎn)擊“Add”按鈕選擇“Blank”，點(diǎn)擊“OK”。在“Material”選項(xiàng)下點(diǎn)擊“None”按鈕，在“Material Library”選擇“Europe/DX54D”的材料，“Type”為36，點(diǎn)擊“OK”。在“Property”選項(xiàng)下點(diǎn)擊“None”按鈕，默認(rèn)“Name”為“PQS1”，輸入“UNIFORM THICKNESS”值為板料的厚度為1.2，其

22、余采用默認(rèn)值，點(diǎn)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(dòng)定位選擇菜單欄“Tools/Position Tools/Auto Position”命令，在“Master Tools(fixed)”選擇“Blank”，在“Slave Tools”下選擇PUNCH、DIE和BINDER，輸入“Contact Gap”的值為板料厚度的1/2，即0.6mm，點(diǎn)擊“Apply”。定位后毛坯與工具的位置如圖31所示。圖31 工模具零件自動(dòng)定位3) 測(cè)量PUNCH與DIE之間的最小距離，計(jì)算PUNCH拉深深度選擇菜單欄“Tools/Position Tools/Min.

23、Distance”命令，在“Select Mater Tools”選擇“Punch”，在“Select Slave Tools”選擇“DIE”，在“Direction”下選擇Z方向，測(cè)得“Distance”為41.919mm。由于零件模型采用中性層建模，實(shí)際的沖頭沖程需考慮板料厚度。因此實(shí)際的拉深深度=測(cè)得的距離-板料厚度t，即41.919-1.2=40.719mm。圖32 測(cè)量PUNCH與DIE的最小距離4) 定義PUNCH沖程與BINDER壓邊力大小(1) PUNCH運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置 在菜單欄“Tools/Define Tools”下選擇“Tool Name”為“Punch”，點(diǎn)擊“Defin

24、e Load Curve”按鈕，出現(xiàn)“Tool Load Curve”對(duì)話框，選擇默認(rèn)的“Curve Type”為“Motion”，點(diǎn)擊“Auto”按鈕，出現(xiàn)“Motion Curve”對(duì)話框，選擇“Velocity”，輸入“Velocity”的值為5000（mm/s），實(shí)際沖頭速度要小，主要是為了提高計(jì)算速度。輸入“Strok Dist.”的值為40.719，即PUNCH拉深深度，點(diǎn)擊“OK”返回。如圖33所示。圖33 PUNCH運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置（2）設(shè)置BINDER壓邊力大小初始?jí)哼吜刹捎霉剑篎=Q·A來計(jì)算。其中Q為A為壓邊圈與毛坯實(shí)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“Utilities/Area of Selected Elements”命令下選擇BINDER所有單元網(wǎng)格，點(diǎn)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(cè)，Q一般為22.5MPa，試選Q=2.4MPa，則初始?jí)哼吜=0.412*2.4*106=988800N，約為1000000N。參數(shù)設(shè)置如圖34所示。圖34 Binder壓邊圈面積計(jì)算在菜單欄“Tools/Define Tools”下選擇“Tool Name”為“Binder”，點(diǎn)擊“Define Load Curve”按鈕，出現(xiàn)“Too