【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計做深入研究。 本章小結 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，并在此基礎上找出了影響其沖壓成形中拉延筋設計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)化與設計仿真分析奠定了理論基礎。 本科畢業(yè)設計說明書（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 設計 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設計下載！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效果，首先應建立合理工藝模型，步驟如圖 所示： 本科畢業(yè)設計說明書（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 格式將零件模型導入 DYNAFORM 對半球形件以及模具進行修剪 模具有限元網(wǎng)格劃分 劃分毛坯網(wǎng)格 分別對凸凹模、板料及壓邊圈進行定義成形工具 定義材料屬性，選擇材料模型 設置成形參數(shù)（拉延筋的位置，類型，筋高壓邊力、沖壓速度，壓邊力等） 求解器仿真計算 記錄應力應變、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 設計結果是否滿意 結束 本科畢業(yè)設計說明書（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雜曲面沖壓件的研究有著一定的指導意義。 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，坐標缺省，單擊確定 , 如圖 。這樣能得 到對應的模型的 *igs 格式文件，可以用于 Dynaform 的調(diào)用。同時將對應的實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)設計說明書（論文） 第 14 頁 共 41 頁 圖 保存文件 （ 3）將 *.igs 數(shù)據(jù)導入 DYNAFORM 并對模型進行單元網(wǎng)格化處理； 打開 Dynaform 軟件，單擊 file，選擇 imput 選項，找到前面保存的對應的 *igs 文件，先倒入凹模在導入板料，凹模導入兩次，因為其中一個凹模文件將在 Dynaform 中被修剪成壓邊圈 , 導入完的模型如圖 。 圖 導入后的模型 單擊 Parts，選擇 Edit，在 Edit part 窗口為導入文件重新編輯如圖 。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 共 41 頁 如圖 編輯模具 單擊 Preprocess（前處理），選擇 surface 對導入的模型進行修剪，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 ，相應的單元的參數(shù)默認設置如圖 ,， 為 ， 為 ， Chordal Dev 為， Angle 為 ,Gap tol 為 ， Ignore Hole Size 為 。然后點擊 Select Surfaces，點擊 ，分別對凹模、壓邊圈進行網(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)設計說明書（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定，單擊 Tools，選擇 Define Blank，單擊 Add 添加板料 B 為毛坯，然后點擊 Material，單擊 Material Library，進入材料庫窗口選擇 鋁合金 AA6009 所對應的材料。如圖 所示，相應的中文參數(shù)如表 。 本科畢業(yè)設計說明書（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/? 強度系數(shù) K/ MPa 厚向異性 指數(shù) r 應變強化 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，選擇要移動的模具，在 Distance 中輸入移動距離，移動方向為 Z Translation，使 y在 Z 方向移動 ,a 在Z方向移動 。 拉延筋的設置 （ 1） 新建零件層初步確定拉延筋的布置位置， 單擊 Preprocess（ 前處理），選擇點線，選擇當前零件層為凹模，接著新建零件層，設置分裂角為 0度，名稱為拉延筋（ L）。然后本科畢業(yè)設計說明書（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在后面的 試驗中加以討論。 圖 拉延筋的布置位置 （ 2） 快速設置拉延筋的參數(shù)以及毛坯的定義 通過 Quick\Draw Die 可以選擇拉延類型為雙動，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，使用雙動類型在實際生產(chǎn)中會增加生產(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)和試驗中的材料性能接近，所以模擬試驗時選擇 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，快速設置中相應選項的顏色由紅色變?yōu)榫G色。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 19 頁 共 41 頁 圖 拉延筋的參數(shù)設置 圖 快速定義參數(shù)設置 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 20 頁 共 41 頁 （ 3）對模型進行有限元計算 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，一般設定STEP=20。求解器采用 Full Run Dyna,求解器精度采用單精度。同時在計算機內(nèi)存較大時，為了加快運算速度，可以適當提高 DYNAFORM 運算 器的內(nèi)存值。打擊 OK 即可進行有限元的計算如圖 。 圖 Analysis 的參數(shù)設置 模具和毛坯的幾何造型 首先利用 Pro/E 軟件，構造零件和坯料的實體模型，然后導出其 IGS 交換格式文件，再將該文件導入 DYNAFORM 中，進行修剪和網(wǎng)格劃分。由于 IGS 格式轉換可能會出現(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)格劃分結束后，把系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡模型導入 DYNAFORM 中進行下一步處理。 前處理工作 有限元前處理過程：（ 1）啟動 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系生成相應的有限元網(wǎng)絡，（ 2）檢查生成凹模以及壓邊圈和板料網(wǎng)格的法矢量、邊界、重復單元，修改網(wǎng)絡直到?jīng)]有錯誤為止；待劃分的網(wǎng)絡前期檢查工作結束后，接著開始設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 ； 進行工具動畫預覽確定沖壓運動是否正確 ；（ 3）輸出用于模擬計算的文件（ .dyn）本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 21 頁 共 41 頁 和有限元模型文件（ .mod），并對它們進行最后檢查 ； （ 4）利用 LSDYNA 或 LSPOST 執(zhí)行板料沖壓模擬計算。 在前處理過程中，還要設置板料厚度、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、屈服強度、抗拉強度、塑性硬化指數(shù)和真實應力應變曲線等以外，還須考慮板料的各項異性 [22]。 后處理工作 有限元分析計算過程結束后，首先動態(tài)顯示各部件（ 凹模、 壓邊圈以及板料等 ）的運動情況，來確定計算是否合理。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態(tài)顯示，包括各時間段的板料變形、材料流動、應力、應變分布情況、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)對應的 FLD 圖、材料流動圖、應力應變圖、厚度分布圖等進行詳細研究。 成形極限圖 FLD 板料的成形極限主要受主應力軸與板料軋制方向所成角度、應變硬化指數(shù)、厚向異性系數(shù)、板料厚度等因素影響。同時還與零件形狀尺寸、板料尺寸、摩擦、模具、壓邊力、凹模圓角半徑等因素密切相關 [23]。 成形極限圖（ FLD）（如圖 ）廣泛應用于板材成形性的評價以及分析沖壓工藝的可行性。成形極限圖可以反映主應變在發(fā)生失穩(wěn)時的分布狀態(tài) ,一般我們可以通過用帶有圓形網(wǎng)格的標準試件進行拉脹 試驗來測試材料的成形極限曲線。它 基于多項式擬合的基本原理以及相關性與方差的綜合分析 ， 探討了成形極限散點與高次多項式之間的相關特性以及表面工程主應變極值點 FLD0 與擬合曲線的關系 。 在所得的擬合曲線基礎上配合數(shù)理統(tǒng)計與概率理論分析 ， 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)間估計提供可靠科學的置信分析 。 圖 板料成形極限圖示例 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 22 頁 共 41 頁 4 半球形件沖壓成形中拉延筋設計模擬分析 參數(shù)選擇 在板料成形過程中 ， 壓料面上各部位的進料阻力是不同的 ， 通常采 取施加拉深筋來進行控制。拉深筋參數(shù)合理的取值和布置都是是控制金屬流動、防止出現(xiàn)起皺和破裂的重要手段 [24]。在板料沖壓工藝設計過程中 ， 采用基于有限元的 CAE 分析和對拉深筋模型的成形過程進行模擬和結果分析 ， 不僅使有限元分析方法從設計驗證地位提高到設計指導地位 ，而且使實時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、凹模及板料模型進行 CAD 建模，應用專業(yè) CAE 軟件 Dynaform 的模擬技術 [20]， 通過模擬試驗的方法 ，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行有限元仿 真分析，驗證拉深筋的一般設置規(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計質(zhì)量 [25