【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 先應(yīng)建立合理工藝模型，步驟如下： 模具幾何模型及材料模型的建立在PRO/E中建立凸模、凹模、板料的模型，在草繪狀態(tài)下繪制凸模（）、凹模（）、板料的尺寸（）。對(duì)于凸模和凹模草繪后進(jìn)行拉深，拉深深度為凸模80mm，凹模100mm；對(duì)板料草繪后填充。由于矩形件的拉深成形特點(diǎn)，需要繪制分塊壓邊圈，將凹模分開（）。 凸模尺寸 凹模尺寸 板材尺寸 分塊壓邊圈Y1 壓邊圈Y2 文件保存對(duì)生成的實(shí)體模型保存副本，文件類型選擇*igs，在輸出IGES窗口，選取曲面，坐標(biāo)缺省。這樣就能把相應(yīng)的模型轉(zhuǎn)換為*igs文件，供Dynaform調(diào)用。同時(shí)將相應(yīng)的實(shí)體模型保存以便在后面改變模具參數(shù)重新建模所用。 模型導(dǎo)入和編輯打開Dynaform軟件，依次將凹模、凹模、板料、分塊壓邊圈導(dǎo)入(）。然后編輯零件層，A對(duì)應(yīng)凹模，T對(duì)應(yīng)凸模，B對(duì)應(yīng)板料,Y1對(duì)應(yīng)分塊壓邊圈Y1，Y2對(duì)應(yīng)分塊壓邊圈Y2，如此方便以后工作（）。分塊壓邊圈Y2分塊壓邊圈Y1凹模板料凸模 導(dǎo)入后的模型 編輯模具 修剪模型選擇surface對(duì)導(dǎo)入的模型進(jìn)行處理，刪除不必要的表面。 表面處理后的模型 模型網(wǎng)格化分別對(duì)凹模、凸模、板料和分塊壓邊圈進(jìn)行網(wǎng)格化，，，176。,。對(duì)板料的網(wǎng)格化，設(shè)置當(dāng)前零件層為板料，Tool 。 凸模、凹模、壓邊圈單元網(wǎng)格化參數(shù) 板料單元網(wǎng)格化參數(shù)分塊壓邊圈Y1分塊壓邊圈Y2凹模板料凸模 網(wǎng)格化后的模型 定義板料的材料與屬性和模具間距板料的材料和屬性設(shè)定，在定義毛坯里添加板料，然后進(jìn)入材料庫(kù)窗口選擇低碳鋼中DQSK，Type37所對(duì)應(yīng)的材料。 板料的材料屬性厚度t/ mm寬度L/ mm屈服極限強(qiáng)度系數(shù)K/ MPa厚向異性指數(shù)r應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)n1200 板料的屬性模具間隙的確定，首先在定義模具中，然后在用戶自定義中新建用戶定義工具名稱，零件層中選擇相應(yīng)的模型件。，t對(duì)應(yīng)凸模，b對(duì)應(yīng)板料，y1對(duì)應(yīng)分塊壓邊圈Y1，y2對(duì)應(yīng)分塊壓邊圈Y2。，選取工具中的定位工具中移動(dòng)工具，選擇要移動(dòng)的模具如a、t、yy2，在距離中輸入移動(dòng)距離，移動(dòng)方向?yàn)閆方向。使得t、yy2在Z方向移動(dòng)+。 定義用戶工具 移動(dòng)模具距離 定義凸模的運(yùn)動(dòng)和壓邊力，選擇用戶定義工具中選中t，然后定義凸模的運(yùn)動(dòng)Z方向，沖壓速度，沖壓行程負(fù)號(hào)表示Z的負(fù)方向。定義壓邊力，在y1和y2下定義載荷曲線中選擇作用力，Z方向，輸入不同的壓邊力（）。 凸模的運(yùn)動(dòng)情況 作用在壓邊圈y1上的壓邊力 作用在壓邊圈y2上的壓邊力 對(duì)模型進(jìn)行有限元計(jì)算定義完所有的參數(shù)后進(jìn)行后處理，在分析中選擇LS_Dyna（），為了在后處理中能夠較好的觀察成形過(guò)程，一般設(shè)定STEP=20。求解器采用Full Run Dyna,求解器精度采用單精度。同時(shí)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存較大時(shí)，為了加快運(yùn)算速度，可以適當(dāng)提高Dynaform運(yùn)算器的內(nèi)存值。 Analysis的參數(shù)設(shè)置 后處理在仿真結(jié)束后， 可以進(jìn)入Dynaform的PostProcess的后處理環(huán)境，進(jìn)行一系列后處理。（1）等值線對(duì)單元應(yīng)力和相關(guān)的結(jié)果等進(jìn)行顯示。在同一等值線上是以同一顏色顯示的，相應(yīng)的等值線值在圖形窗口右邊的顏色柱顯示（）。（2）矢量圖標(biāo)將結(jié)果以矢量形式顯示（），能夠?qū)Σ牧系牧鲃?dòng)性進(jìn)行顯示。 （3）成形極限圖用來(lái)評(píng)價(jià)板料的可成形性（安全和失效區(qū)域）。圖中每一點(diǎn)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)代表每一單元的最大和最小應(yīng)變，基于零件的可成形性分析將FLD圖（forming limit diagram）（）劃分為7個(gè)區(qū)域，CRACK斷裂區(qū)域、RISK OF CRACK斷裂危險(xiǎn)區(qū)域、SAFE安全區(qū)域、WRINKLE TENDENCY起皺趨勢(shì)、WARINKLE起皺、SEVERE WAINKLE嚴(yán)重起皺、INSUFFICIENT STRETCH不充分拉深，每個(gè)區(qū)域用不同的顏色表示。（4）厚度用來(lái)模擬坯料在成形中的厚度等值線變化，以評(píng)估沖壓質(zhì)量。數(shù)值的讀取，根據(jù)所要的點(diǎn)顏色到圖形右邊的顏色柱找到對(duì)應(yīng)顏色，所顯示的數(shù)值即為所求的。其中單位為mm（）。 (a) 成形等值線圖 (b) 成形矢量圖 (c) 成形FLD圖 (d) 成形厚度變化圖 后處理分析 本章小結(jié)本章簡(jiǎn)要闡述了有限元基本理論，論述了以有限元分析為基礎(chǔ)的Dynaform 軟件的特點(diǎn)，建立了基于Dynaform的矩形件有限元模型。4 矩形件拉深成形的模擬分析矩形件是薄板金屬?zèng)_壓中較難成形的一類零件，并且在其成形過(guò)程中的變形特點(diǎn)具有一定的典型意義，因此很有必要對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬。在矩形件拉深成形過(guò)程中，板材不同部位的受力狀態(tài)、變形方式以及變形性質(zhì)存在較大差異，材料的性能參數(shù)、模具幾何參數(shù)和壓邊力等因素，都影響著矩形件的成形規(guī)律和拉深性能。本章應(yīng)用 Dynaform有限元軟件，采用動(dòng)力顯式算法模擬了矩形件拉深成形過(guò)程。對(duì)其討論的順序是根據(jù)各因素對(duì)矩形水槽沖壓成形影響大小來(lái)安排的。先確定分塊壓邊圈的分塊方式，然后討論其它影響因素。在影響矩形水槽沖壓成形因素中模具參數(shù)和壓邊力對(duì)其影響相對(duì)較大，故先討論相對(duì)次要因素如沖壓速度，確定較佳的沖壓速度，然后討論模具參數(shù)，選擇較佳的凹模圓角半徑和凹模轉(zhuǎn)角半徑，因?yàn)樵诜抡嬖囼?yàn)中，矩形水槽的沖壓使用了分塊壓邊圈，壓邊力對(duì)矩形水槽沖壓成形的影響最大，故最后討論。 壓邊圈方式對(duì)成形的影響壓邊圈會(huì)對(duì)板料所受的壓邊力有影響，導(dǎo)致對(duì)成形效果造成影響。整塊壓邊圈時(shí)的最大破裂危險(xiǎn)處為厚板凸模側(cè)壁圓角,而分塊壓邊圈時(shí)的最大破裂危險(xiǎn)處為薄板凸模側(cè)壁圓角,即分塊壓邊圈能夠提高變截面板厚板的成形性能,但能保證薄板凸模側(cè)壁圓角不發(fā)生破裂。所以要對(duì)壓邊圈方式進(jìn)行研究，尋找更好的壓邊圈方式，試驗(yàn)方案如下： 壓邊圈方式整塊壓邊圈(a)分塊壓邊圈方式1(b)分塊壓邊圈方式2(c)破裂傾向嚴(yán)重起皺破裂嚴(yán)重起皺 (a) 整塊壓邊圈 (b) 分塊壓邊圈方式1 (c) 分塊壓邊圈方式2 不同分塊方式成形極限圖結(jié)果分析如下：經(jīng)過(guò)一系列嘗試仿真試驗(yàn)得出，當(dāng)使用整塊壓邊圈時(shí)候，起皺現(xiàn)象嚴(yán)重，當(dāng)中間沖壓部分為充分拉深；當(dāng)使用分塊壓邊圈方式1時(shí)，起皺基本沒(méi)有改善，但是中間沖壓部分依舊未能充分拉深，而且邊緣地區(qū)開始破裂；當(dāng)使用分塊壓邊圈方式2時(shí)，起皺明顯減少，中間能得到充分拉深，達(dá)到預(yù)期的效果。所以以后仿真試驗(yàn)均使用分塊壓邊圈方式2。 凸模沖壓速度對(duì)成形的影響拉深速度會(huì)對(duì)板料的壓邊力有影響，拉深速度大可以減小起皺現(xiàn)象。所以要對(duì)拉深速度進(jìn)行研究，試驗(yàn)方案如下：（1）凸、凹模的間隙為1t，凹模圓角半徑為12mm，轉(zhuǎn)角半徑為15mm；（2）材料DQSK，；（3）拉深深度為50mm，壓邊力Y1=30KN、Y2=1200KN。根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)定在Dynaform中進(jìn)行分析，分別采用不同的沖壓速度進(jìn)行模擬，： 不同拉深速度下的拉深模擬數(shù)據(jù)拉深速度mm/s10002000300040005000最大變薄率%最大變厚率%最大正應(yīng)變最大負(fù)應(yīng)變最大正應(yīng)力Pa最大負(fù)應(yīng)力Pa成形效果較好好較好破裂傾向破裂傾向 不同沖壓速度下的厚薄變化 不同沖壓速度下的應(yīng)變變化 不同沖壓速度下的應(yīng)力變化 (a) 速度1000mm/s (b) 速度2000mm/s破裂傾向 (c) 速度3000mm/s (d) 速度4000mm/s破裂傾向(e) 速度5000mm/s 不同沖壓速度下的成形極限圖結(jié)果分析如下：（1）上圖可以看出拉深速度在1000mm/s~3000mm/s的拉深速度中的成形區(qū)域都比較穩(wěn)定，法蘭區(qū)域的變化不同，主要區(qū)別是在成形區(qū)域上，安全的成形區(qū)域隨著速度的增大而增加，凸緣圓角處的起皺減少。在4000mm/s和5000mm/s時(shí)候，有破裂傾向。（2）從拉深厚薄的曲線可以看到，在5000mm/s附近出現(xiàn)了最大變薄率最小的點(diǎn)，而變厚率幾乎沒(méi)有多大的變化，這說(shuō)明在拉深速度較小的時(shí)候，由于材料流進(jìn)凹模成形區(qū)的速度較小，同時(shí)較小的速度也增加了流動(dòng)的阻力，從而導(dǎo)致了在低速時(shí)也容易拉裂的。而速度過(guò)大，在法蘭區(qū)的材料來(lái)不及補(bǔ)充，同時(shí)直壁的承載能力也會(huì)變差，所以高速拉深時(shí)也會(huì)出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象。（3），從應(yīng)變和應(yīng)力的變化看，拉深速度變化并沒(méi)有引起它們的太大變化，但是應(yīng)變和應(yīng)