【文章內(nèi)容簡介】 形件成形的因素與改變拉延筋的參數(shù)作為研究對象，對半球形件的沖壓成形中拉延筋的設(shè)計(jì)做深入研究。 本章小結(jié) 本章首先介紹了半球形件沖壓成形的基本理論及其成形缺陷，并在此基礎(chǔ)上找出了影響其沖壓成形中拉延筋設(shè)計(jì)的因素及本文要研究的主要因素，這是為第四章半球形件沖壓成形中拉延筋的優(yōu)化與設(shè)計(jì)仿真分析奠定了理論基礎(chǔ)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 41 頁 3 半球形件沖壓成形的仿真模型建立 DYNAFORM 軟件概述 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過答辯 基于 DYNAFORM 的半球形件成形模擬的流程 半球形形件成形智能多參數(shù)工藝智能選擇系統(tǒng)是在考慮到?jīng)_壓件受工件幾何參數(shù)、模具幾何參數(shù)、材料性能、摩擦系數(shù)、材料厚度、沖壓力、變壓邊力等因素的影響 [22]，所以要獲得比較好的試驗(yàn)效果，首先應(yīng)建立合理工藝模型，步驟如圖 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 41 頁 圖 半球形件成形模擬的流程 開始 用 Pro/E 建立半球形件及模具的幾何模型 以 IGS 格式將零件模型導(dǎo)入 DYNAFORM 對半球形件以及模具進(jìn)行修剪 模具有限元網(wǎng)格劃分 劃分毛坯網(wǎng)格 分別對凸凹模、板料及壓邊圈進(jìn)行定義成形工具 定義材料屬性，選擇材料模型 設(shè)置成形參數(shù)（拉延筋的位置，類型，筋高壓邊力、沖壓速度，壓邊力等） 求解器仿真計(jì)算 記錄應(yīng)力應(yīng)變、厚度數(shù)據(jù) 成形極限圖（ FLD） 滿意 修改幾何模型 圖 修改成形參數(shù) 前處理 后處理 不滿意 設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿意 結(jié)束 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 41 頁 半球形件仿真模型的建立及拉延筋的生成 為了研究曲面的沖壓成形性能和規(guī)律，本文選用典型的軸對稱零件 —— 半球形件進(jìn)行拉深成形仿真研究。半球形件是最常見的幾何形狀相對比較規(guī)則、應(yīng)用比較廣泛的一類沖壓件，在軸對稱件中具有一定的代表性。研究半球形件的沖壓成形性能對以后復(fù)雜曲面沖壓件的研究有著一定的指導(dǎo)意義。 半球形件仿真模型的建立 （ 1）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、板料的尺寸如下圖 。對于凸模和凹 模草繪然后進(jìn)行拉深，凸模半徑為 180mm，軸向長度為350mm；凹模半徑為 180mm，外輪廓尺寸半徑為 260mm，高度為 300mm，板料的半徑為 260mm；最后對板料草繪后填充。 (a) 凹模三維圖 (b) 凸模三維圖 圖 模具及板料三維圖 （ 2）根據(jù)工件尺寸利用 Proe 建立半球形件的 *.igs 格式文件； 單擊生成的實(shí)體模型文件，然后保存副本，文件類型選擇 *igs，單擊確定，在輸出 IGES窗口，選取曲面，坐標(biāo)缺省，單擊確定 , 如圖 。這樣能得 到對應(yīng)的模型的 *igs 格式文件，可以用于 Dynaform 的調(diào)用。同時(shí)將對應(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。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 41 頁 圖 保存文件 （ 3）將 *.igs 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 DYNAFORM 并對模型進(jìn)行單元網(wǎng)格化處理； 打開 Dynaform 軟件，單擊 file，選擇 imput 選項(xiàng)，找到前面保存的對應(yīng)的 *igs 文件，先倒入凹模在導(dǎo)入板料，凹模導(dǎo)入兩次，因?yàn)槠渲幸粋€(gè)凹模文件將在 Dynaform 中被修剪成壓邊圈 , 導(dǎo)入完的模型如圖 。 圖 導(dǎo)入后的模型 單擊 Parts，選擇 Edit，在 Edit part 窗口為導(dǎo)入文件重新編輯如圖 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 41 頁 如圖 編輯模具 單擊 Preprocess（前處理），選擇 surface 對導(dǎo)入的模型進(jìn)行修剪，刪除不必要的表面，在 Surface 窗口選擇 ，在 selectByCursor 選擇 ，然后在窗口中選中沒用的表面，單擊 OK 即可。刪去相應(yīng)的表面后得到完整的模型如圖 所示。 圖 表面處理后的模型 單元網(wǎng)格化處理，單擊 Preprocess（前處理），選擇 Element，選中 ，相應(yīng)的單元的參數(shù)默認(rèn)設(shè)置如圖 ,， 為 ， 為 ， Chordal Dev 為， Angle 為 ,Gap tol 為 ， Ignore Hole Size 為 。然后點(diǎn)擊 Select Surfaces，點(diǎn)擊 ，分別對凹模、壓邊圈進(jìn)行網(wǎng)格化。對如板料的網(wǎng)格化 Tools，選擇 Blank Generator，單擊 SURFACE，選中板料，在 Mesh Size窗口， Tool Radius為 ，單擊確定，完成板料的網(wǎng)格劃分，最后如圖 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 41 頁 圖 凸模、凹模、壓邊圈單元網(wǎng)格化參數(shù) 圖 板料單元網(wǎng)格化參數(shù) 圖 網(wǎng)格化后的模型 （ 4）定義板料的材料與屬性，模具間距 板料的材料和屬性設(shè)定，單擊 Tools，選擇 Define Blank，單擊 Add 添加板料 B 為毛坯，然后點(diǎn)擊 Material，單擊 Material Library，進(jìn)入材料庫窗口選擇 鋁合金 AA6009 所對應(yīng)的材料。如圖 所示，相應(yīng)的中文參數(shù)如表 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 41 頁 圖 板料的材料屬性 表 材料性能參數(shù) 厚度 t/ mm 寬度 L/ mm 屈服極限 MPas/? 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) n 200 單擊 Property，在 Property 窗口單擊 New 按鈕，新建板料屬性， UNIFORM THICKNESS（板厚為 ）為 +000，如圖 。 圖 板料的屬性 定義模具間的距離，單擊 Tools， Position Tools 中 Move Tools，選擇要移動(dòng)的模具，在 Distance 中輸入移動(dòng)距離，移動(dòng)方向?yàn)?Z Translation，使 y在 Z 方向移動(dòng) ,a 在Z方向移動(dòng) 。 拉延筋的設(shè)置 （ 1） 新建零件層初步確定拉延筋的布置位置， 單擊 Preprocess（ 前處理），選擇點(diǎn)線，選擇當(dāng)前零件層為凹模，接著新建零件層，設(shè)置分裂角為 0度，名稱為拉延筋（ L）。然后本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 41 頁 在凹模上選擇合適的位置偏移拉延筋曲線，初步選擇拉延筋的位置為距離凸緣邊緣 40mm處，如圖 所示。具體的拉延筋合理的選擇位置會(huì)在后面的 試驗(yàn)中加以討論。 圖 拉延筋的布置位置 （ 2） 快速設(shè)置拉延筋的參數(shù)以及毛坯的定義 通過 Quick\Draw Die 可以選擇拉延類型為雙動(dòng)，這樣可以使凸緣部分更加平整在沖壓成形中，有效的提高了形件在沖壓過程中的質(zhì)量。但是，使用雙動(dòng)類型在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)增加生產(chǎn)所需的成本。由于 Dynaform軟件中材料單元庫的 AA6009 的材料性能參數(shù)和試驗(yàn)中的材料性能接近，所以模擬試驗(yàn)時(shí)選擇 AA6009 中的 37 號材料，材料的厚度為 ，材料的性能參數(shù)表如圖 所示。接著快速分別定義凹模、壓邊圈、板材 、沖壓速度和壓邊力等。定義拉延筋的各個(gè)參數(shù)如筋高、凹槽圓角、筋的形式等等，如圖 所示。工具定義完成以后如圖 所示，快速設(shè)置中相應(yīng)選項(xiàng)的顏色由紅色變?yōu)榫G色。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 41 頁 圖 拉延筋的參數(shù)設(shè)置 圖 快速定義參數(shù)設(shè)置 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 共 41 頁 （ 3）對模型進(jìn)行有限元計(jì)算 單擊 Analysis，選擇 LS_Dyna， 為了在后處理中能夠較好的觀察成形過程，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。打擊 OK 即可進(jìn)行有限元的計(jì)算如圖 。 圖 Analysis 的參數(shù)設(shè)置 模具和毛坯的幾何造型 首先利用 Pro/E 軟件，構(gòu)造零件和坯料的實(shí)體模型，然后導(dǎo)出其 IGS 交換格式文件，再將該文件導(dǎo)入 DYNAFORM 中，進(jìn)行修剪和網(wǎng)格劃分。由于 IGS 格式轉(zhuǎn)換可能會(huì)出現(xiàn)模型失真情況所以讀入 IGS 文件后需要檢查模型，確定模型的正確性。網(wǎng)格劃分結(jié)束后，把系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)模型導(dǎo)入 DYNAFORM 中進(jìn)行下一步處理。 前處理工作 有限元前處理過程：（ 1）啟動(dòng) ETA/DYNAFORM，選擇合適的殼單元類型，利用凹模、壓邊圈及板料之間的幾何關(guān)系生成相應(yīng)的有限元網(wǎng)絡(luò)，（ 2）檢查生成凹模以及壓邊圈和板料網(wǎng)格的法矢量、邊界、重復(fù)單元，修改網(wǎng)絡(luò)直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止；待劃分的網(wǎng)絡(luò)前期檢查工作結(jié)束后，接著開始設(shè)置模具和坯料的相對位置；定義模具和坯料、壓邊圈之間的接觸類型和拉延筋參數(shù) (包括拉延筋位置，類型，筋高等 )；調(diào)整毛坯、壓邊圈和凹模等工具間的相互位置 ； 進(jìn)行工具動(dòng)畫預(yù)覽確定沖壓運(yùn)動(dòng)是否正確 ；（ 3）輸出用于模擬計(jì)算的文件（ .dyn）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 21 頁 共 41 頁 和有限元模型文件（ .mod），并對它們進(jìn)行最后檢查 ； （ 4）利用 LSDYNA 或 LSPOST 執(zhí)行板料沖壓模擬計(jì)算。 在前處理過程中，還要設(shè)置板料厚度、材料模型和材料參數(shù)，其中除了質(zhì)量密度、楊氏模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、塑性硬化指數(shù)和真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線等以外，還須考慮板料的各項(xiàng)異性 [22]。 后處理工作 有限元分析計(jì)算過程結(jié)束后，首先動(dòng)態(tài)顯示各部件（ 凹模、 壓邊圈以及板料等 ）的運(yùn)動(dòng)情況，來確定計(jì)算是否合理。三維成形過程中各參數(shù)及物理量的變化情況可以用等色圖或等直線圖動(dòng)態(tài)顯示，包括各時(shí)間段的板料變形、材料流動(dòng)、應(yīng)力、應(yīng)變分布情況、板料厚度變化以及起 皺、破裂等情況，可以找出板料成形后每組參數(shù)對應(yīng)的 FLD 圖、材料流動(dòng)圖、應(yīng)力應(yīng)變圖、厚度分布圖等進(jìn)行詳細(xì)研究。 成形極限圖 FLD 板料的成形極限主要受主應(yīng)力軸與板料軋制方向所成角度、應(yīng)變硬化指數(shù)、厚向異性系數(shù)、板料厚度等因素影響。同時(shí)還與零件形狀尺寸、板料尺寸、摩擦、模具、壓邊力、凹模圓角半徑等因素密切相關(guān) [23]。 成形極限圖（ FLD）（如圖 ）廣泛應(yīng)用于板材成形性的評價(jià)以及分析沖壓工藝的可行性。成形極限圖可以反映主應(yīng)變在發(fā)生失穩(wěn)時(shí)的分布狀態(tài) ,一般我們可以通過用帶有圓形網(wǎng)格的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行拉脹 試驗(yàn)來測試材料的成形極限曲線。它 基于多項(xiàng)式擬合的基本原理以及相關(guān)性與方差的綜合分析 ， 探討了成形極限散點(diǎn)與高次多項(xiàng)式之間的相關(guān)特性以及表面工程主應(yīng)變極值點(diǎn) FLD0 與擬合曲線的關(guān)系 。 在所得的擬合曲線基礎(chǔ)上配合數(shù)理統(tǒng)計(jì)與概率理論分析 ， 擬合曲線的上下置信函數(shù)可以成為描繪成形極限曲線 (FLC)的重要依據(jù) 。 也可以為 FLD0 值的區(qū)間估計(jì)提供可靠科學(xué)的置信分析 。 圖 板料成形極限圖示例 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 22 頁 共 41 頁 4 半球形件沖壓成形中拉延筋設(shè)計(jì)模擬分析 參數(shù)選擇 在板料成形過程中 ， 壓料面上各部位的進(jìn)料阻力是不同的 ， 通常采 取施加拉深筋來進(jìn)行控制。拉深筋參數(shù)合理的取值和布置都是是控制金屬流動(dòng)、防止出現(xiàn)起皺和破裂的重要手段 [24]。在板料沖壓工藝設(shè)計(jì)過程中 ， 采用基于有限元的 CAE 分析和對拉深筋模型的成形過程進(jìn)行模擬和結(jié)果分析 ， 不僅使有限元分析方法從設(shè)計(jì)驗(yàn)證地位提高到設(shè)計(jì)指導(dǎo)地位 ，而且使實(shí)時(shí)的修正及模擬成為可能。使用 Pro/E 軟件完成對半球形件的凸模、凹模及板料模型進(jìn)行 CAD 建模，應(yīng)用專業(yè) CAE 軟件 Dynaform 的模擬技術(shù) [20]， 通過模擬試驗(yàn)的方法 ，選取不同的拉延筋參數(shù)使用 Dynaform 軟件對半球形件成形性能進(jìn)行有限元仿 真分析，驗(yàn)證拉深筋的一般設(shè)置規(guī)律 ， 探討半球形件沖壓成形工藝，最終確定并選擇較優(yōu)的拉延筋參數(shù)。 在保持拉延阻力基本不變的情況下，使拉延筋幾何參數(shù)及其變化率更加合理，從而有效地提高半球形件沖壓成形中拉延筋的設(shè)計(jì)質(zhì)量 [25