【文章內(nèi)容簡介】 具體應(yīng)用步驟表述如下：（1）直接在DYNAFORM的前處理器中建立模型或在CAD軟件（如UG、CATIA、PRO/E等）中根據(jù)擬定或初定的成形方案，建立板料、對應(yīng)的凸模和凹模的型面模型以及壓邊圈等模具零件的面模型，然后存為IGES、STL或DXF等文件格式，將上述模型數(shù)據(jù)導入DYNAFORM系統(tǒng)。（2）利用DYNAFORM軟件提供的網(wǎng)格劃分工具對板料、凸模、凹模、壓邊圈進行網(wǎng)格劃分，檢查并修正網(wǎng)格缺陷（包括單元法矢量、網(wǎng)格邊界、負角、重疊結(jié)點和單元等）。（3）定義板料、凸模、凹模和壓邊圈的屬性，以及相應(yīng)的工藝參數(shù)（包括接觸類型、摩擦系數(shù)、運動速度和壓邊力曲線等）。（4）調(diào)整板料、凸模、凹模和壓邊圈之間的相互位置，觀察凸模和凹模之間的相對運動，以確保模具動作的正確性。（5）設(shè)置好分析計算參數(shù)，然后啟動LSDYNA求解。（6）將求解結(jié)果讀入DYNAFORM后處理器中，以云圖、等值線和動畫等形式顯視數(shù)值模擬結(jié)果。（7）分析模擬結(jié)果，通過反映的變化規(guī)律找到問題的所在。重新定義工具的形狀、運動曲線，以及進一步設(shè)置毛坯尺寸，變化壓邊力的大小，調(diào)整工具移動速度和位移等，重新運算直至得到滿意的結(jié)果。 板料成形過程分析的流程用仿真技術(shù)來解決成型缺陷的問題, 就是一個重復修改模具或工藝方案, 再進行計算機仿真。這個過程實際上對應(yīng)于傳統(tǒng)方法上的修模和試模的過程。但在計算機實現(xiàn)修模和試模有許多獨特的優(yōu)點, 主要包括如下幾個方面:(1)節(jié)省時間，一旦給定零件的仿真模型建好, 修改起來就較方便, 只要計算機功能足夠強, 計算起來也可以很快。而實際的修模與試模需要的時間較長。更重要的是, 一旦修過度就需要補模甚至使模具報廢, 這就更增加了時間。另外, 仿真還可在無人干涉情況下自動進行, 這就可以充分利用晚上或節(jié)假日的時間。(2)節(jié)省費用 用計算機仿真技術(shù)可減少實際的修模次數(shù),從而減少模具設(shè)計和制造費用。減少模具報廢率也是節(jié)省費用的一個方面。(3)提高模具品質(zhì)和使用壽命，通過對沖壓過程進行仿真和優(yōu)化設(shè)計, 使模具具備最合理的結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài), 從而提高工件的精度和模具的使用壽命。(4)提高工件的品質(zhì)和使用性能，通過計算機仿真, 不僅可較好地保證工件的形狀和尺寸精度, 還可有效地控制成型中材料的塑性變形程度, 從而控制材料的塑性硬化程度, 改善工件在使用中的力學性能。(5)減少廢品率，計算機仿真技術(shù)用來優(yōu)化工藝方案和模具設(shè)計后就可減少生產(chǎn)中的廢品率, 從而提高生產(chǎn)效益。(6)減少原材料，浪費用計算機仿真技術(shù)進行毛坯尺寸的準確計算, 可減少不必要的原材料浪費, 從而降低生產(chǎn)成本。 通過對模具結(jié)構(gòu)初步設(shè)計，模具類型選用單動拉深模，拉深力為1000kN，壓邊力為450kN。高強度板，由于37材料考慮了材料的各向異性，在回彈過程中一般不會出現(xiàn)收斂的問題，導入US標準的材料類型為37型號為DP600、。(1) 根據(jù)對實際汽車頂蓋的尺寸估計，用Pro/E軟件進行三維建模（）。在這里，為了方便觀察，把零件進行渲染。 零件渲染(2)把數(shù)據(jù)格式為IGES的車頂蓋導入到Dynaform中。 曲面模型網(wǎng)格劃分要點DYNAFORM軟件的汽車覆蓋件模面設(shè)計在實現(xiàn)過程中很多步驟必須基于有限元網(wǎng)格，因此有限元網(wǎng)格的自動生成是整個汽車覆蓋件模面設(shè)計的基礎(chǔ)，生成有限元網(wǎng)格質(zhì)量的好壞對模面設(shè)計和后續(xù)有限元分析的結(jié)果都有重要影響。劃分有限元網(wǎng)格要求考慮的問題較多，需要的工作量較大，所以劃分網(wǎng)格時應(yīng)考慮的一些基本原則有：（1）網(wǎng)格數(shù)量網(wǎng)格數(shù)量的多少將影響計算結(jié)果的精度和計算規(guī)模的大小。一般來講，網(wǎng)格數(shù)量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規(guī)模也會增加，所以在確定網(wǎng)格數(shù)量時應(yīng)權(quán)衡兩個因素綜合考慮。（2）網(wǎng)格疏密網(wǎng)格疏密是指在結(jié)構(gòu)不同部位采用大小不同的網(wǎng)格，這是為了適應(yīng)計算數(shù)據(jù)的分布特點。在計算數(shù)據(jù)變化梯度較大的部位（如應(yīng)力集中處），為了較好地反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律，需要采用比較密集的網(wǎng)格。而在計算數(shù)據(jù)變化梯度較小的部位，為減小模型規(guī)模，則應(yīng)劃分相對稀疏的網(wǎng)格。這樣，整個結(jié)構(gòu)便表現(xiàn)出疏密不同的網(wǎng)格劃分形式。（3）單元階次許多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式的單元稱為高階單元。選用高階單元可提高計算精度，因為高階單元的曲線或曲面邊界能夠更好地逼近結(jié)構(gòu)的曲線和曲面邊界，且高次插值函數(shù)可更高精度地逼近復雜場函數(shù)，所以當結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則、應(yīng)力分布或變形很復雜時可以選用高階單元。但高階單元的節(jié)點數(shù)較多，在網(wǎng)格數(shù)量相同的情況下由高階單元組成的模型規(guī)模要大得多，因此在使用時應(yīng)權(quán)衡考慮計算精度和時間。（4）網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格質(zhì)量是指網(wǎng)格幾何形狀的合理性。質(zhì)量好壞將影響計算精度。質(zhì)量太差的網(wǎng)格甚至會中止計算。直觀上看，網(wǎng)格各邊或各個內(nèi)角相差不大、網(wǎng)格面不過分扭曲、邊節(jié)點位于邊界等份點附近的網(wǎng)格質(zhì)量較好。網(wǎng)格質(zhì)量可用細長比、錐度比、內(nèi)角、翹曲量、拉伸值、邊節(jié)點位置偏差等指標度量。（5）網(wǎng)格分界面和分界點結(jié)構(gòu)中的一些特殊界面和特殊點應(yīng)分為網(wǎng)格邊界或節(jié)點以便定義材料特性、物理特性、載荷和位移約束條件。即應(yīng)使網(wǎng)格形式滿足邊界條件特點，而不應(yīng)讓邊界條件來適應(yīng)網(wǎng)格。常見的特殊界面和特殊點有材料分界面、幾何尺寸突變面、分布載荷分界線(點)、集中載荷作用點和位移約束作用點等。經(jīng)過以上步驟完成對凹模的有限元建模，在此基礎(chǔ)上，通過單元復制等手段完成對模具其它部分的有限元建模。同樣，對壓料面和凸模的有限元模型也要經(jīng)過所有的檢查，以保證其質(zhì)量。通過對導入的凹模前處理，以及模型、單元檢驗。 網(wǎng)格劃分 沖壓方向的調(diào)整沖壓方向是拉延工序設(shè)計中應(yīng)首先確定的參數(shù)。它不但決定能否拉延出合格的覆蓋件,而且影響到工藝補充部分的多少,以及拉延后各個工序(如整形、修邊、翻邊等)的設(shè)計方案。調(diào)整沖壓方向時,要考慮零件便于成形及放置。利用Dynaform中DEF模塊,以Preparation命令中的Tipping進行沖壓方向調(diào)整。采用自動調(diào)整(AutoTipping)及手動調(diào)整(Manual Tipping)功能聯(lián)合調(diào)整,結(jié)合Tip Check中的Undercut功能，以保證無死區(qū)及盡可能減小拉延深度為原則確定沖壓方向。： 調(diào)整沖壓方向創(chuàng)建壓料面（Create Binder）為了便于拉伸成形，壓料面的形狀不能有異常的凸起或凹坑，要求平滑、光順，盡量簡單化。合理地選擇壓料面與拉伸方向的相對位置。保證壓料面各部分進料阻力均勻可靠。所以說，設(shè)計壓料面的關(guān)鍵技術(shù)是保證拉伸深度基本均勻，將變形方式由拉仲為上的深拉伸變?yōu)槊浶螢橹鞯臏\拉伸。這樣可以減少工藝余料，提高材料的利用率。另外還會減輕模具的粘著情況，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。選擇模具型面設(shè)計模塊（DFE）的Binder命令，設(shè)定壓料面類型為平壓料面（Flat Binder)，繼而確定壓料面尺寸，創(chuàng)建壓料面。 （a）主視圖 （b）自由角度 創(chuàng)建壓料面通過計算機對截面線的設(shè)置截面線是用來控制工藝補充面的縱向形狀，最終生成的工藝補充面必須和截面線完全吻合。，截面線由 3 段組成： 截面線的組成 過渡段： 與零件相連，是圓弧或直線段，包含翻邊展開部分；模板段： 根據(jù)零件特征及成形條件要求不同可以歸納出常用的幾種典型形狀，或者完全自定義，模板段構(gòu)成拉延側(cè)壁；末尾段： 與壓邊圈（或壓料面）相連，是圓弧。由于工藝補充面的二維截面特征線形式比較固定，可以根據(jù)修邊位置及修邊方式的不同，DYNAFORM分析軟件將工藝補充面常用的截面形式分為幾個經(jīng)典類型，做成截面線類型庫。設(shè)計者從庫中選擇線型，通過 2D 與 3D 窗口交互生成截面線并且可根據(jù)實際情況在一定范圍內(nèi)修改相關(guān)的特征參數(shù)。，其為汽車車頂蓋補充面的二維截面特征線設(shè)置。 設(shè)計庫中的線型 連接線是一條經(jīng)過截面線各段的端點并連接所有截面線的 NURBS 曲線，它和零件邊界一起構(gòu)成了工藝補充面的輪廓線。第一條連接線最為重要，因為它緊挨著零件的邊界。必須滿足如下條件：（1）沿沖壓方向投影時，第一條連接線必須是零件投影的凸包（2）不能和零件邊界相交因此，生成第一條連接線僅用截面線第一段的終點作為插值點是不夠的，需要對插值點加密。本文是利用DYNAFORM分析軟件進行自動加密。 工藝補充效果 本步驟主要是通過工藝補充面所產(chǎn)生的外形輪廓線對壓料面進行剪裁以生成最終的壓料面的形狀，： （a）DFE Modification編輯模塊 （b）修剪后的結(jié)果 修剪壓料面在BSE下的Perparation編輯模塊中，點擊BLANK SIZE ESTIMATE，進入毛坯設(shè)置界面，在Material Library中選擇DP600高強度板作為毛坯材料，： 第一步 第二步 第三步 毛坯的設(shè)定步驟 隨著汽車工業(yè)對于板材要求的不斷增高，高強度化對于板料沖壓成形技術(shù)提出了更高的要求。高強度鋼板具有屈強比低、高的碰撞吸收能和減重效果明顯等優(yōu)點。本論文中的零件采用LSDYNA 仿真軟件中的37 參數(shù)材料(DP600) ,: DP600參數(shù) 數(shù)據(jù) 楊氏模量Y 210000Mpa 泊松比 強化系數(shù)K 946Mpa 硬化系數(shù)n 厚向異性系數(shù)R00 厚向異性系數(shù)R45 厚向異性系數(shù)R90 鋼板厚度t DP600材料參數(shù)表根據(jù)產(chǎn)品的模型和工藝補充面，通過系統(tǒng)計算生成毛坯圖，因為計算出來的毛坯大小是與凹模相當?shù)?，所以?yīng)該把毛坯適當增大，： 最終的毛坯圖 Draw Die模塊參數(shù)設(shè)置在Draw Die模塊里進行一些簡單的參數(shù)設(shè)置，利用計算機的計算能力，就能代替復雜的人工工藝計算，取得設(shè)計者想要得計算結(jié)果。影響沖壓成形結(jié)果的因素很多，包括模具的形狀和結(jié)構(gòu)、拉延筋參數(shù)、板坯的大小、厚度及材料流動、壓邊力、摩擦和潤滑等情況。通過對影響成形結(jié)果的因素進行合理修改，可以得到更好的仿真效果，減少實際生產(chǎn)中的調(diào)模、修模時間。打開Draw Die模塊，并選擇各個部分進行設(shè)置，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)加載材料，在沒有定義前的線條為紅色，加載后為綠色，： Draw Die參數(shù)設(shè)置界面沖壓成形中主要缺陷是開裂、起皺、回彈及影響外觀質(zhì)量的沖擊線、滑移線等, 由于引起成形缺陷的原因不同, 判斷的方法也不相同, 對于不同用途的沖壓件, 其判斷的標準出不同。開裂的分析判斷。開裂可以從兩個方面進行: 一是從實驗或理論計算得到的成形極限曲線( FLC) , 給10%的安全裕度,在成形極限圖( FLD) 中, 超過這個范圍的部位被認為有開裂的可能。 二是變薄率( Thinning) , 有時板材雖然沒有超過成形極限, 但過分的變薄也影響其使用性能, 一定厚度的材料在模擬分析中如果變薄率超過一定范圍也應(yīng)判定為開裂。起皺的分析判斷。一是產(chǎn)品在分析中出現(xiàn)明顯的皺褶, 仿真過程中如果沖壓行程式離下死點一定距離還有明顯起皺也認為產(chǎn)品最終會起皺。 三是增厚率分析, 增厚率超過一定百分比也認為起皺。變形不足分析判斷。對于某些外覆蓋件, 塑性變形不足將影響產(chǎn)品的剛性和精度, 當板材的主應(yīng)變小于一定百分比時判為變形不足。沖擊線及滑移線分析判斷。板料與模具的初始接觸線在最終成形后是否落在產(chǎn)品區(qū)域內(nèi), 判定時在外觀件上尋找圓角半徑小于10mm 的輪廓線, 測量其與凸?；虬寄５某跏冀佑|線在后續(xù)成形過程中的滑移量。在模具設(shè)計中得到的車頂蓋沖壓件形狀, 以及表示特征的工藝補充面、壓料面。在定義好模具各部分運動和邊界條件, 然后提交工作到LS DYNA 進行計算。計算結(jié)果可以在DYNAFORM的后處理器中通過各種表達方式來觀察, 如等值線圖、彩色云圖、曲線圖等可以方便地獲知板料成形中各個階段的應(yīng)力應(yīng)變、厚度變化、變形位移等。本設(shè)計考慮到車頂蓋的變形特點, 選用成形極限圖和厚度變化圖作為評價成形性能好壞的主要指標。成形極限圖（FLD）分析 FLD圖中顏色變化自上而下的顏色變化為紅、黃、綠、灰、藍、粉紅，其顯示色系的意義如下：(1)紅色區(qū)—— 破裂(2)黃色區(qū)—— 有破裂危險趨勢的區(qū)域(3)橙色區(qū)——劇烈變薄區(qū)(4)綠色區(qū)——正常變形過程．屬安全變形(5)灰色區(qū)——變形不太充分區(qū)，屬安全變形(6)藍色區(qū)——起皺趨勢區(qū)(7)粉紅色區(qū)—— 起皺區(qū)