课程名称：材料成形过程计算机模拟
基于Dynaform的冲压瓶盖的
CAE分析
作者姓名：黄彬兵
作者学号：0801040305
专业名称：材料成型及控制工程
指导教师：苏春建
山东科技大学
二〇一一年十二月
摘要
Dynaform是由美国ETA公司开发的用于板料成形模拟的专用软件包，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自动工具，可方便地求解各类板成形问题。它可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板料成形工艺及模具设计提供帮助；可以用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题；还包括板成形分析所需的与CAD软件的接口、前后处理、分析求解等所有功能。
本文简述了CAE技术在瓶盖冲压成形中的应用，通过对拉延工序进行冲压成形模拟分析，提前预知成形缺陷，并采取有效措施，进行工艺参数的调整与优化。实践证明，分析计算缩短了模具制造周期，减少了模具调试次数，节约了生产成本。
关键词：CAE技术，Dynaform，冲压成形，模具调试
1 绪论
冲压成形是塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。
许多金属冲压件具有外形尺寸较大，材料比较薄，型面起伏复杂，尺寸精度与表面质量要求较高，在拉伸成形过程中容易出现拉裂、起皱现象。模具调试过程中需要浪费大量的人力、物力和财力。近年来随着计算机技术的不断发展，CAE（计算机辅助工程）技术目前已经在各大模具厂广泛用于产品模拟分析、冲压板材成形过程分析。通过提前对产品可能出现的成形缺陷进行研究，预示冲压件冲压成形的可行性。根据理论上的模拟分析结果，提高产品工艺补充设计的合理性，减少模具实际调试次数，近而达到缩短模具制造周期、降低生产调试成本，提高企业生产效能，保证新产品及时投放市场。本文利用Dynaform分析软件,以瓶盖冲压成型分析为例，介绍CAE技术在金属件冲压成形的应用。
2 瓶盖的冲压工艺分析
本文采用瓶盖形状如图1所示，材料为SS304，厚度1.0mm，整体来看，具有材料较薄，外形尺寸不大，拉延深度较大，成型较困难，有可能出现破裂或起皱等缺陷，因此可先进行CAE分析，观察成型情况。
图1
3 数据库操作
3.1导入模型
选择“File”→“Import”菜单项，将需要分析的瓶盖的IGS格式的模型文件导入到数据库中，如图2所示。
图2
3.2保存数据库
点击下拉菜单“File”→“Save as”，然后命名为“pinggai.df”，点击“保存”。
4网格划分
4.1曲面网格划分
依次点击下拉菜单“BSE”→“Preparation”→“PART MESH”，打开对话框，各参数设置如图3。依次点击“Select Surfaces”→“Displayed Surf”→“OK”→“Apply”→“OK”→“Yes”，完成网格化分。
图3
4.2网格检查
依次点击下拉菜单“BSE”→“MESH CHECH/REPAIR”→“”→“All Active Parts”，然后点击模型边缘的单元，如图4所示，如果和图中方向一样，则点击“Yes”表示接受，否则点击“No”。（即确保单元方向是指向模型外部的，可以认为是模型向外展开。）
图4
5坯料工程
5.1坯料尺寸估算
因制件内部无孔，可直接进行板料反求点击“BLANK SIZE ESTIMATE”打开对话框图5，点击“NULL”，打开对话框如图6。点击“Material Library”选择SS304/Type36，“OK”，Thickness数值设置为1.0，“Apply”，等待计算机计算结束，“EXIT”。反求结果如图7。
图5 图6
图7
5.2矩形包络
1）反求结果的网格划分。依次点击下拉菜单“BSE”→“Development”→“BLANK GENERATION”，打开对话框如图8。选择反求出板料的边缘，“OK”，默认设置，“OK”。弹
出图9对话框，“Yes”。
图8 图9
2）边界光顺并填充。点击“OUTER SMOOTH”，弹出对话框如图10，点击“Select Part”，
弹出对话框图11，选择BLNK000 3，“OK”。“Create Boundary”，“Fill Boundary”→
“Exit”。
图10 图11
3）创建矩形包络。点击“BLANK FITTING”→“Select Line”，选择坯料边界，“Apply”，“Close”。完成结果如图12。
图12
5.3排样并输出报告
“BLANK NESTING”，打开对话框如图13，点击“Blank Outline（Undefined）”，选择矩形边界，默认设置，“Apply”。结果如图14。点击“Output Nest Report”，默认设置，“Apply”，输出排样报告，如图15，“Cancel”→“EXIT”退出。
图13
图14
至此，板料反求和排样就完成了。
6 工具定义——快速设置
工具定义的方法分传统设置和快速设置两种，传统设置需要手工定义运动、载荷曲线，往往比快速设置需要更多得设置时间。快速设置实在传统的建模方法的基础上进行改进得到的新的设置方法，在本分析中采用该快速设置方式
6.1创建凹模并划分网格
点击Part菜单，新建一个Die的层，点击Add to part，点击Elements在对话框中选择Displayed如图16所示，OK。在To Part中选择DIE,点击Apply.即可得到一个
已经划分好网格的凹模，结果如图17所示。
图16 图17
6.2创建凸模和压边圈
1）新建一个层，依次点击菜单“Part”→“Create”，命名为punch，“OK”。
2）检查单元方向。依次点击“Preprocess”→“Model Check/Repair”→“”→“ALL ACTIVE PART”，选择凹模内表面，如果图中18箭头方向向上则点击yes，反之，
点击no。(即确保单元方向是向内的，也就是向内偏置)
图18
3）偏移。用图层管理器隐藏除die和punch以外的所有图层。点击下拉菜单“Preprocess”→“Element”→“”弹出图19对话框，Type设置为offset，Thick 设置为1.1，点击“Select Element”→“Displayed”→“OK”→“Apply”→“Exit”
→“OK”，退出操作对话框。
图19 图22
4）从凸模上选出压边圈。用隐藏punch以外的图层，点击工具栏图标变成
图20的视图，新建一个层，依次点击菜单“Part”→“Create”，命名为binder，“OK”。点击“Part”→“Add…To Part”弹出图21对话框，点击“Element”弹出图22对话框，
使用图标，选择凸模从边缘向内五个单元的部分，“OK”退出选择，再点击“Unspecified”，选择binder层，“Apply”，“Close”完成压边圈的选择。
图20
图21
5）分离压边圈和凸模。点击下拉菜单“Part”→“Separate”，选择punch和binder
层，“OK”。
6）修整凸模。用工具隐藏punch以外的图层，点击下拉菜单“Preprocess”→
“Element”→“”，使用图标选择凸模从边缘向内一个单元的偏移距离，“OK”，然后点工具栏的，删除多余的孤立节点。完成结果如图23。
图23
6.3板料网格划分
首先将板料图层BO_LINE 7设置为当前层。点击屏幕右下角的Curren Part，然后选择BO_LINE 7图层。下一步点击下拉菜单“Tools”→“Blank Generator”→“BOUNDARY LINE”，选择板料边界，“OK”，默认设置，“OK”→“Yes”完成网格划分如图24。
图24
6.4定义板料
点击下拉菜单“Tools”→“Define Blank”，弹出图25对话框，点“Add”弹出图
“OK”，返回图25界面，点击Material设置的“None”，26对话框，选择BO_LINE 7板料图层，
弹出图27对话框，从材料库“Material Library”选择Type36/SS304材料，“OK”返回图25对话框，设置Property，点击“None”，弹出图28，点击“NEW”，弹出图29，各参数设置如图29中所示，“OK”退出板料定义。
图25 图26
图27 图28
图29
6.5生成拉延筋
关闭BINDER零件层以外的零件层，单击DFE选择“Drawbar”按钮如图30所示，单击“Paramenters”设置如图参数如图31，“OK”,单击“Construct center line”弹出图32所示的对话框，选择在BINDER层上做出的拉延筋如图33所示。
图30 图31 图32
图33
6.6快速设置
打开DIE、BINDER、BLANK零件层，选择“Setup”→“Draw Die”,分别定义Upper Tool、Binder、Blank、Draw Bead以及材料属性，单击Apply按钮，屏幕中的各工具重新定位，如图34所示。各参数定义完后的快速设置对话框如图35所示。
图34
图35
7 提交工作
单击图35中的Preview按钮，可以观看工具的相对运动是否正确；单击Submit Job 按钮弹出分析对话框36，Analysis Type选择Full Run Dyna，“OK”，开始计算。在此期间可以按下Ctrl+C，输入sw2，回车，查看计算用时，如图37。
图36 图37
8 后处理
8.1进入后处理模块
点击菜单栏中的“PostPcocess”→“Yes”进入后处理模块界面，然后点击下拉菜单“File”→“open”选择d3plot结果如图38。
图38
8.2绘制零件成形极限图
使用图层管理器关闭板料以外的图层，然后点击，然后在图39中Frames类型选择Single Frame，可逐个点击每一帧观察板料成形情况，现在我们要观察最后成形
情况，选择最后一帧，结果如图40。
图39
图40
根据模拟结果，对FLD（成形极限图）进行研究，发现边缘有些处于临界起皱状态，在实际生产中对产品质量和使用影响不是很大，而且在下一道的切边工序中会进行切边修整。中间大部分属于安全成型区域，也无拉裂现象，也就是说此产品在成形极限图的研究下可以成形。
8.3零件厚度变化过程
点击工具图标，其他步骤参考上一步，结果如图41。
图41
结束语
通过近年来CAE分析技术的有效实施，提高了冲压工艺水平与模具设计质量，缩短了模具制造周期，降低了生产成本。同时也验证了Dynaform分析软件的可靠性，分析方法的正确性，为实际生产提供了有效依据。在今后的工作中，为了更有效的用于指导模具调试，还需要大家不断地探索与总结，使相关参数的设置与模具实际调试的影响因素紧密结合起来，建立核心数据库，最终才能达到一次试模成功的目的。
致谢
本论文的研究工作是在老师苏春建副教授的悉心指导下完成的。在学习的过程中得到了苏老师细致耐心的指导，衷心感谢苏老师的指导和教诲。苏老师专业知识渊博，紧跟学科前沿；治学态度严谨；对待研究工作细致入微，具有强烈的创新意识；指导学生时不厌其烦，平易近人；苏老师在工作、科研等各方面均让我深为钦佩，对我的影响将使我终生受益；值此论文完成之际，特向苏老师致以最衷心的感谢！
黄彬兵
2011年12月
参考文献
参考文献
[1]苏春建, 于涛. 金属板材成形CAE分析及应用——Dynaform工程应用[M].国防工
业出版社.2011,5.
[2]王秀凤,郎利辉. 板料成型CAE设计及应用[M].北京航空航天大学出版社.2010,7.
[3]吴梦陵,张珑.材料成型CAE技术及应用[M].电子工业出版社.2011,5.
冲压工艺流程_冲压件加工工艺过程内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多冲压加工展示，就在深圳机械展！ 冲压件加工流程： 1.根据材质、产品结构等确定变形补偿量。 2.根据补偿量设计模具冲压出成品或半成品。 3.加工半成品至成品。 4.不良现象包括裂纹、起皱、拉伤、厚度不均、不成型等。 攻牙及螺纹加工： 1.内螺纹先钻底孔直径及深度（底孔尺寸根据螺纹规格确定尺寸）；外螺纹先加工外圆至螺纹大径尺寸（根据螺纹规格确定尺寸）。 2.加工螺纹：内螺纹用相应等级的丝锥攻丝；外螺纹用螺纹刀车削或板牙套丝即可。 3.不良现象包括丝乱扣、尺寸不统一、螺纹规检验不合格等。 附：材料主要根据使用要求选用铜、铝、低碳钢等变形抗力低、塑性好、延展性好的金属或非金属。 冲压件是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 冲压件主要是将金属或非金属板料，借助压力机的压力，通过冲压模具成形的，它主要有以下特点： ⑴ 冲压件是在材料消耗不大的前提下，经冲压制造出来的，其零件重量轻、刚度好，并且板料经过塑性变形后，金属内部的组织结构得到改善，使冲压件强度有所提高。 ⑵冲压件具有较高的尺寸精度，同模件尺寸均匀一致，有较好的互换性。不需要进一步机械加工即可满足一般的装配和使用要求。 ⑶冲压件在冲压过程中，由于材料的表面不受破坏，故有较好的表面质量，外观光滑美观，这为表面喷漆、电镀、磷化及其他表面处理提供了方便条件。 冲压件是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。 环球的钢材中，有50～60%是板材制成的，此中大部分是经过冲压榨成的成品。汽车的车身、散热器片，汽锅的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等但凡冲压加工的。仪器仪表、家用电器、办公呆板、保管器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压是高效的临蓐举措，采取复合模，异常是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压技术操作，完成材料的自动生成。生成速度快，休息时间长，临蓐成本低，集体每分钟可临蓐数百件，受到许多加工厂的喜爱。 冲压件与铸件、锻件斗劲，存在薄、匀、轻、强的特性。冲压可制出此熟手径难于制造的带有增强筋、肋、盘曲或翻边的工件，以提高其刚性。由于驳回粗糙模具，工件精度可达微米级，且精度高、规格一致，能
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4、划线：将经过细加工处理已经研磨好并打好直角的模具板材放置在划线台上，根据模具制作图纸，用划线高度尺进行划线，最后把划好线的模具板材进行打点，钻孔，攻牙。 5、热处理：将需要热处理的下模板及模块提高硬度的板材经过高温淬火，回火，调质，退火，在进一步精加工，把板材进行研磨平面并打直角，再进行线切割加工。 6、组装试模：选用模架或配套导柱，导套来完成模具组装，并将组装好的模具安装在冲压机床上进行调试冲压，最后将冲出的进行测量确认其是否符合产品的要求，完成整个冲压加工。 高速精密冲压工艺流程中注意事项 1、在开始工作前，操作人员应把压力机和工作场地加以检查、整理：检查、精密端子冲模内是否干净;检查冲模紧固情况和在压力机上的固定情况;检查材料厚度及表面清洁情况;检查压力机润滑情况，并准备好废料箱，同时把精密冲压件、精密端子毛坯放在指定位置以便于拿取。 2、工作时，应始终遵守安全规程。如冲压时要始终执行所规定的各项安全制度;工作时要穿上工作服，戴好工作帽，工作要认真，始终坚持岗位，思想要集中，以防发生人身事故。 3、严格按精密冲压件、精密端子工艺规程所规定的各项内容操作，工作时应思想集中。精密冲压件、精密端子首件必须经过检查，合格后方可生产，冲压过程中，应随时进行自检和专
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1.冲压件的工艺分析与计算 1.1工艺分析 产品零件图如下所示 图1-1-1产品零件外形 1）此工件只有落料和冲孔两个工序。工件结构相对简单，有2个Φ10的孔，孔与孔，孔与边缘之间的最小C距离满足C>1.5t要求，最小壁厚为7mm，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 2）正方形部分清角（不带圆角R），异形凸模加工困难，且容易折断，所以应分步冲裁；正方形部分有尖叫，查表夹角部分应设计R0.4。 3）冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度和形状误差。断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小，尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内，零件外形应该满足图纸要求，表面尽可能平直，即拱弯小。本产品在断面粗糙度和毛刺高度没有严格要求，所以要模具达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。 4)本产品的材料为10钢（普通碳素钢，未退火），具有良好的冲压性能，适合冲裁，抗剪强度为255~333t/MPa，抗拉强度为294~432бb/MPa，屈服强度为206бs/MPa，可见产品材料性能符合冲压加工要求。 5）产品批量为大批量，很适合采用冲压加工，最后采用连续模或复合模，加上自动送料装置，会提高生产率。 经上述分析，该零件的尺寸精度能够在冲裁加工中得到保证 孔落料级进冲裁模进行加工。 1.2冲裁工艺方案的确定 止动片冲裁工艺过程包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一:先冲孔，后落料。 特点：结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高生产效率低，难以满足大批量生产的要求。 方案二：落料—冲孔复合冲模，采用复合模生产。 特点：只需要一副模具，工件精度及生产效率都较高，工件最小壁厚为7mm，模具强度较好，但模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。 方案三：冲孔—落料级进冲模，采用级进模生产。特点：也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但是制造精度不如复合模，模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。 通过对上述三种方案的分析比较，根据本零件的设计要求以及各方案的特点，采用方案三（级进模）最合理，即选用级进模具结构。 分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。2.2选择搭边值 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值由上表得到，工件间1a=2mm，沿边a=2.5mm。 2.3送料步距与条料宽度 制件步距的计算公式为：S=maxD+1a 式中：maxD——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 1a——搭边值
课程名称：材料成形过程计算机模拟 基于Dynaform的冲压瓶盖的 CAE分析 作者姓名：黄彬兵 作者学号：0801040305 专业名称：材料成型及控制工程 指导教师：苏春建 山东科技大学 二〇一一年十二月
摘要 Dynaform是由美国ETA公司开发的用于板料成形模拟的专用软件包，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自动工具，可方便地求解各类板成形问题。它可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板料成形工艺及模具设计提供帮助；可以用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题；还包括板成形分析所需的与CAD软件的接口、前后处理、分析求解等所有功能。 本文简述了CAE技术在瓶盖冲压成形中的应用，通过对拉延工序进行冲压成形模拟分析，提前预知成形缺陷，并采取有效措施，进行工艺参数的调整与优化。实践证明，分析计算缩短了模具制造周期，减少了模具调试次数，节约了生产成本。 关键词：CAE技术，Dynaform，冲压成形，模具调试
1 绪论 冲压成形是塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。 许多金属冲压件具有外形尺寸较大，材料比较薄，型面起伏复杂，尺寸精度与表面质量要求较高，在拉伸成形过程中容易出现拉裂、起皱现象。模具调试过程中需要浪费大量的人力、物力和财力。近年来随着计算机技术的不断发展，CAE（计算机辅助工程）技术目前已经在各大模具厂广泛用于产品模拟分析、冲压板材成形过程分析。通过提前对产品可能出现的成形缺陷进行研究，预示冲压件冲压成形的可行性。根据理论上的模拟分析结果，提高产品工艺补充设计的合理性，减少模具实际调试次数，近而达到缩短模具制造周期、降低生产调试成本，提高企业生产效能，保证新产品及时投放市场。本文利用Dynaform分析软件,以瓶盖冲压成型分析为例，介绍CAE技术在金属件冲压成形的应用。 2 瓶盖的冲压工艺分析 本文采用瓶盖形状如图1所示，材料为SS304，厚度1.0mm，整体来看，具有材料较薄，外形尺寸不大，拉延深度较大，成型较困难，有可能出现破裂或起皱等缺陷，因此可先进行CAE分析，观察成型情况。 图1
典型冲压件冲压工艺设计实例 汽车车门玻璃升降器外壳件的形状、尺寸如图 8.2.1 所示，材料为 08 钢板，板厚 1.5mm ，中批量生产，打算采用冲压生产，要求编制冲压工艺。 8.2.1 冲压件的工艺分析 首先必须充分了解产品的应用场合和技术要求，并进行工艺分析。汽车车门上的玻璃抬起或降落是靠升降器操纵的。升降器部件装配简图如图 8.2.2 所示，本冲压件为其中的外壳 5 。升降器的传动机构装在外壳内，通过外壳凸缘上三个均布的小孔 φ 3.2mm 用铆钉铆接在车门座板上。传动轴 6 以 I T11 级的间隙配合装在外壳件右端孔 φ 16.5mm 的承托部位，通过制动扭簧 3 、联动片 9 及心轴 4 与小齿轮 11 联接，摇动手柄 7 时，传动轴将动力传递给小齿轮，然后带动大齿轮 12 ，推动车门玻璃升降。 该冲压件采用 1.5mm 的钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。外壳内腔的主要配合尺寸φ 16.5 mm 、 φ 22.3 mm 、 16 mm 为IT11-IT12 级。为确保在铆合固定后，其承托部位与轴套的同轴度，三个φ 3.2mm 小孔与φ 16.5mm 间的相对位置要准确，小孔中心圆直径φ 42 ± 0.1mm 为 Ⅰ T10 级。此零件为旋转体，其形状特征表明，是一个带凸缘的圆筒形件。其主要的形状、尺寸可以由拉深、翻边、冲孔 等冲压工序获得。作为拉深成形尺寸，其相对值 、 都比较合适，拉深工艺性较好。φ 22.3 mm 、16 mm 的公差要求偏高，拉深件底部及口部的圆角半径 R1.5 mm 也偏小，故应在拉深之后，另加整形工序，并用制造精度较高、间隙较小的模具来达到。 三个小孔 φ 3.2 mm 的中心圆直径 42 ± 0.1mm 的精度要求较高，按冲裁件工艺性分析，应以 φ 22.3 mm 的内径定位，用高精度（IT7 级以上）冲模在一道工序中同时冲出。 图 8.2.1 玻璃升降器外壳
冲压件回弹有限元仿真分析 摘要针对不锈钢件难以成形以及在冲压过程中易产生回弹，采用有限元分析软件DYNAFORM，以沈阳地铁2号线连接板为例，对模拟得到的材料厚薄图、材料回弹图进行分析，优选工艺设计。阐述了CAE技术在模具开发中的重要作用。 关键词有限元分析；冲压；DYNAFORM 0 引言 2006年大连机车引进了不锈钢城轨车体生产线，并先后承接大连快轨金州延伸线、沈阳地铁2号线、天津地铁2号线城轨地铁车辆的生产。 不锈钢相对传统碳钢城轨车有外表面无需涂装，可有效实现车辆轻量化，可有效提高车辆使用寿命等优点。虽然有以上优点，但是奥氏体不锈钢热膨胀系数是钢的1.1倍，弹性模量大，抗拉强度屈服强度大，这些特点决定了不锈钢车体从设计到制造都与碳钢车体有着很大的不同。它决不是简单的材料替换，而是一种全新的车体，因此开发周期和质量都难以控制。 在不锈钢车体中有大量的冲压件，对不锈钢车体的生产起着至关重要的作用。回弹是冲压模具设计中要考虑的重要因素之一。回弹现象主要表现为整体卸载回弹、切边回弹和局部卸载回弹，当回弹量大于允许容差时，就会影响冲压件的产品精度，从而产生缺陷产品。因此，回弹一直是影响、制约模具和产品质量的重要因素。本文以地铁车辆中的连接板为例，使用DYNAFORM软件对板材进行冲压成形模拟仿真，预测冲压所产生的回弹，为模具的设计提供前期依据。 1 DYNAFORM介绍 美国ETA公司和LSTC公司联合研发的DYNAFORM软件，是一种基于有限元方法建立，模拟仿真板料成型过程的专用软件。Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，能够完成坯料形状、压边力、拉延筋、冲压速度等几乎所有冲压模具设计参数。 回弹是一种小变形过程，是在加载完成后卸载过程中产生的。但是在回弹过程中毛坯的所有点不会同时处于卸载状态中，部分点存在加载的可能。因此成型模拟的准确性会影响回弹模拟的准确性。 DYNAFORM使用混合计算方法来分析回弹变形，为避免准静态隐式积分算法中的迭代计算，成型的模拟采用动态显式积分算法。回弹时，卸载起主要作用，工件主要为弹性变形，而静态隐式算法可以得到较为准确的计算结果。所以DYNAFORM采用动态显示算法模拟成型过程，以静态隐式算法计算回弹。
eta/DYNAFORM 培训手册 版本5.2 美国工程技术联合公司 Engineering Technology Associates, Inc. 1133 E. Maple Road, Suite 200 Troy, MI 48083 Tel: (248) 729-3010 Fax: (248) 729-3020 Email: support@https://www.doczj.com/doc/3211013229.html, eta/DYNAFORM team November 2004
Engineering Technology Associates, Inc., ETA, ETA 徽标和 eta/DYNAFORM 都是美国工程技术联合公司的注册商标。所有的商标和名称都是由ETA版权所有。 Copyright 1998，1999，2000，2001，2002，2003，2004 Engineering Technology Associates, Inc. All rights reserved.
目录 介绍 (1) 数据库操作 (2) I. 创建eta/DYNAFORM 数据库，设置分析参数 (2) II. 练习一些辅助的菜单操作 (4) III. 显示/关闭零件层（Turning On/Off） (6) IV. 编辑数据库中的零件层 (7) V. 当前零件层 (8) 网格划分 (10) I. 坯料网格划分 (10) II. 曲面网格划分 (12) III. 网格检查 (14) IV. 快速设置和传统设置的对比 (18) 快速设置 (19) I. 从Lower Tool中分离出Lower Ring (19) II. 快速设置界面 (23) III. 定义工具 (23) IV. 定义坯料 (26) V. 设置分析参数，求解计算 (29) 传统设置 (35) I. 从LOWER TOOL等距偏移出UPPER TOOL (35) II. 创建Lower Ring零件层 (38) III. 分离LOWRING 和 LOWTOOL零件层 (43) IV. 拉延类型设置 (43) V. 工具定义 (44) VI. 定义坯料，设置工艺参数 (46)
第二章冲压件工艺过程设计的内容及步骤 不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何,其生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序（如退火，酸洗，表面处理等）加工出图纸所要求的零件。对于某些组合冲压件或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削，焊接或铆接等加工，才能完成。冲压件工艺过程的制定和模具设计是冷冲压课程设计的主要内容。进行冲压设计就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产过程顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，最优地选用，确定各工艺参数的大小和变化范围，设计模具，选用设备等，以使零件的整个生产过程达到优质，高产，低耗，安全的目的。 2.1 工艺过程设计的基本内容 冲压工艺规程是模具设计的依据，而良好的模具结构设计，又是实现工艺过程的可靠保证，若冲压工艺有改动，往往会造成模具的返工，甚至报废。冲制同样的零件，通常可以采用几种不同方法。工艺过程设计的中心就是依据技术上先进，经济上合理，生产上高效，使用上安全可靠的原则，使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下，达到最佳的技术效果和经济效益。 冲压件工艺过程设计的主要内容和步骤是： 一. 分析零件图(冲压件图) 产品零件图是分析和制定冲压工艺方案的重要依据，设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图人手。分析零件图包括技术和经济两个方面： 1. 冲压加工的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用。由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。例如在零件上加工孔，批量小时采用钻孔比冲孔要经济；有些旋转体零件，采用旋压比拉深会有更好的经济效果。所以，要根据冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。 2. 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度。在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。良好的工艺性应保证材料消
d y n a f o r m功能介绍
DYNAFORM软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。Dynaform 软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、压力机吨位等。 DYNAFORM软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。 DYNAFORM软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。 DYNAFORM软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。 DYNAFORM 的模块包含：冲压过程仿真 (Formability) ；模具设计模块(DFE) ；坯料工程模块 (BSE) ；精确求解器模块(LS-DYNA)。 功能介绍 1.FS－Formability-Simulation
成形仿真模块可以仿真各类冲压成形：板料成形，弯管，液压涨形可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形，还可以仿真超塑性成形过程，热成形等适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。成形仿真模块在世界各大汽车公司、家电、电子、航空航天、模具、零配件等领域得到广泛的应用。通过成形仿真模块，可以预测成形缺陷起皱，开裂，回弹，表面质量等，可以预测成形力，压边力，液压涨形的压力曲线，材料性能评估等 本模块中的主要功能特色有： 1)可以允许三角形、四边形网格混合划分，可以用最少的单元最大程度的逼近模具的形状，并可方便进行网格修剪； 2)等效拉延筋的定义
一、止动件冲压件工艺性分析 1、零件材料：为Q235-A 钢，具有冲裁； 2、零件结构良好的冲压性能，适合：相对简单，有2个φ20mm 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为14mm （φ20mm 的孔与边框之间的壁厚） 3、零件精度：全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 查表得各零件尺寸公差为： 外形尺寸：0 1130-、062.048-、074.060-、03.04-R 、074.060-R 内型尺寸：052.0020+ 孔中心距：60±0.37 二、冲压工艺方案的确定 完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有落料、冲孔两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。 方案一：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案二：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件最小壁厚14mm 大于凸凹模许用最小壁厚3.6mm--4.0mm ，模具强度好，制造难度中等，并且冲压后成品件可通过卸料板卸下，清理方便，操作简单。
方案二也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但是模具结构复杂，制造加工，模具成本较高。 结论：采用方案一为佳 三、模具总体设计 （1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。（2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。 （3）卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是倒装式复合模生产，所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。 （4）导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该倒装式模采用导柱导向方式。 四、排样方案确定及材料利用率 （1）排样方式的确定及其计算 设计倒装式复合模，首先要设计条料排样图，采用直排。 方案一：搭边值取2mm和3mm（P33表2-9），条料宽度为135mm
DYNAFORM在冲压成形中的应用研究 作者：中航工业南方航空动力公司皮克松郑南松 在模具设计初期，进行冲压件可成形性研究和设计改进，预测并解决在板材成形加工中可能遇到的质量问题是钣金成形制造业界的热门话题。作为虚拟制造技术之一的冲压成型数值模拟技术的日渐成熟以及它在新产品开发和模具设计中日益广泛的应用，为实现新的钣金制品和相应冲压模的设计提供了途径。本文以典型冲压成形件为例，阐述了DYNAFORM数值模拟技术具体的应用研究，并提出和解答了DYNAFORM使用中的常见技术问题。 冲压数值模拟软件系统 板材成形有限元分析技术起源于20世纪70年代初期，在近20年内得到了迅速发展。其高效的计算功能使它的应用范围不断扩大，目前已用于分析复杂三维板材成形的过程，包括成形缺陷分析，如破裂、起皱和回弹等。这一技术既可应用于模具设计阶段，也可应用于分析和解决实际生产中出现的产品质量问题。有限元模拟技术涉及到数值方法、力学、材料科学、计算机技术以及塑性加工技术等多门学科，是当今比较前沿的研究领域之一。 国外开发的板料成形模拟商品软件已经达到了工程实用的阶段，也获得越来越广泛的应用，并收到了很大的经济效益。国内外知名的飞机、航空制造厂家在虚拟制造领域已经有了多年的应用历史，也从冲压成形数值模拟技术中获得了丰厚的经济回报。我国近几年来在湖南大学、南昌航空大学、北京航空航天大学等一些院校及一汽集团、海尔集团等企业中也进行了这方面的应用研究。目前，已经达到实用阶段的数值模拟软件有法国的OPTRIS软件和美国ANSYS公司代理的eta/DYNAFORM软件，另外还有欧洲著名软件公司Quantech ATZ公司的Stempacka软件。以上3种软件都是专业的钣金成形数值模拟软件，是真正的面向工程实际的钣金成形仿真系统，具有功能强大、操作流程自动化、界面友好的特点。 为填补我国航空制造业在此方面的空白，我公司引进了eta/DYNAFORM软件，并开展了冲压成形模拟技术应用开发工作。 DYNAFORM数值模拟分析系统 DYNAFORM软件是由ETA公司研制的基于LS-DYNA的钣金冲压分析软件，它把LS-DYNA、LS-NIKE3D强大的分析能力与eta/FEMB 的流程化前后处理功能结合起来。eta/DYNAFORM分析的求解器是LS-DYNA和LS-NIKE3D，这两个程序是通用的、非线性的、动态的有限元分析程序，利用显式和隐式计算方法来解决结构及流体等问题，已经成功地应用于钣金成形的数值模拟。 DYNAFORM的主要功能包括分析拉伸、成形、弯曲、翻边、切边等板料成形过程中的不同工序，也可以进行多步成形（或多工序加工）分析。通过用户已定义好的冲压工艺及模具曲面形状来预测成形状态，其中包括减薄拉裂、起皱、回弹等各种问题；同时可以对成形力、压边力、拉伸筋、模具磨损等各种工艺问题进行分析，以便优化工艺和模具设计。DYNAFORM的核心技术包括以下几个方面：（1）动力显式积分算法；（2）板壳有限元理论的研究；（3）本构理论和屈服准则（材料模型）；（4）接触判断算法和网格细化自适应技
基于Dynaform的JL70右连接板零件成形 工艺及模具设计 李君才 （重庆工商大学 机械设计制造及其自动化专业 05机制2班 ） 摘要: 实践表明，采用有限元数值仿真技术对零件成形过程进行模拟，并根据仿真结果进行冲压工艺规划和模具的设计，以改良传统冲模设计与制造过程中耗时长、成本高等缺陷，把制造过程中可能出现的问题集中在设计阶段解决，以便快速经济地制造模具，提高零件质量。 本设计是基于有限元分析软件DYNAFORM 的成形过程的仿真分析与模具设计。首先进行前处理设置，将仿真需要的各种参数输入进去，然后进行仿真的后处理分析。通过对仿真的后处理分析，了解各种参数对成形的影响，进一步提出改进措施，重新输入参数进行分析。然后在基于仿真分析的基础设计模具，这样保证了模具结构的合理性。 关键词:模拟仿真、DYNAFORM、模具设计、工艺参数优化
Base on Dynaform JL70 right Junction panel Ban parts forming process and die design Li Juncai (Chongqing Technology and Business University ,mechanical design automation and manufacturing professionals ,05 mechanism classes two) Abstract: Practice shows that the use of finite element simulation technology to partsforming process modeling, and simulation results are in accordance with the planning process and tamping die design, to improve the design and manufacture of traditional die in the time-consuming process of a long, the cost of higher defects in the manufacturing process problems that may arise in the design phase concentrated solution for rapid economic and die manufacturing, improve the quality of parts. The design is based on finite element analysis software DYNAFORM the process of forming simulation analysis and die design. First set up to deal with before, the simulation will need to enter into the various parameters, and then to simulate the post-processing analysis. Through the simulation of the post-processing analysis, an understanding of various parameters on forming the impact of further improvement measures, re-enter the parameters for analysis. Then based on the analysis of the simulation based design mold, such a guarantee die structure is reasonable. Keywords: simulation、DYNAFORM、mold design、Technological parameter optimization
冲压件工艺性分析Prepared on 21 November 2021
一、止动件冲压件工艺性分析 1、零件材料：为Q235-A 钢，具有冲裁； 2、零件结构良好的冲压性能，适合：相对简单，有2个φ20mm 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为14mm （φ20mm 的孔与边框之间的壁厚） 3、零件精度：全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 查表得各零件尺寸公差为： 外形尺寸：01130-、062.048-、074.060-、03.04-R 、074.060-R 内型尺寸：052 .0020+ 孔中心距：60± 二、冲压工艺方案的确定 完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有落料、冲孔两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。 方案一：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案二：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件最小壁厚14mm 大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度好，制造难度中等，并且冲压后成品件可通过卸料板卸下，清理方便，操作简单。 方案二也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但是模具结构复杂，制造加工，模具成本较高。
结论：采用方案一为佳 三、模具总体设计 （1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。 （2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。 （3）卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是倒装式复合模生产，所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。 （4）导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该倒装式模采用导柱导向方式。 四、排样方案确定及材料利用率 （1）排样方式的确定及其计算 设计倒装式复合模，首先要设计条料排样图，采用直排。 方案一：搭边值取2mm和3mm（P33表2-9），条料宽度为135mm
Dynaform 软件的板料冲压成形操作指引 1 常用仿真术语定义： 冲压成形：用模具和冲压设备使板材产生塑性变形获得形状、尺寸、性能合乎要求的冲压件的加工方法。多在室温下进行。其效率高，精度高，材料利用率也高，可自动化加工。 冲压成形工序与工艺： 剪切：将板材剪切成条料、块料或具有一定形状的毛坯的加工工序称为剪切。分平剪、斜剪和震动剪。 冲裁：借助模具使板材分离的工艺。分为落料和冲孔。 落料--从板料上冲下所需形状尺寸坯料或零件的工序； 冲孔-- 在工件上冲出所需形状孔的工序。 弯曲：在弯曲力矩作用下，使平板毛坯、型材、管材等产生一定曲率和角度，形成一定形状冲压件的方法。 拉深：冲裁得到的平板毛坯成形成开口空心零件的冲压加工方法。 拉伸参数： ? 拉深系数m ：拉深零件的平均直径 d 与拉深前毛坯 D 之比值m, m = d/D ； ? 拉深程度或拉深比：拉深系数 m 的倒数 1/m ； ? 极限拉深系数：毛坯直径 D 确定下，能拉深的零件最小直径 d 与D 之比。 胀形：指将材料不向变形区转移，只在变形区内产生径向和切向拉深变形的冲压成形方法。 翻边：在毛坯的平面或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。 板材冲压成形性能评价指标：硬化指数n 、厚度方向系数γ、成形极限图。 成形极限：是指冲压加工过程中所能达到的最大变形程度。 2 Dynaform 仿真分析目的及流程 ETA/DYNAFORM 5.7是由美国工程技术联合公司(ENGINEERING TECHNOLOGY ASSOCIALTES, INC.)开发的一个基于LS-DYNA 的板料成形模拟软件包。作为一款专业的CAE 软件，ETA/DYNAFORM 综合了LS-DYNA 强大的板料成形分析功能以及强大的流线型前后处理功能。它主要应用于板料成形工业中模具的设计和开发，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间和试模周期。基于Dynaform 软件的仿真结果，可以预测板料冲压成形中出现的各种问题，如破裂、起皱、回弹、翘曲、板料流动不均匀等缺陷，分析如何及时发现问题，并提供解决方案。Dynaform 仿真分析分析的步骤和流程如下图： 冲压成形 分离工序 剪切 冲裁 修边 成形工序 弯曲 拉深 胀形 翻边
18#材料模型：（幂指数塑性材料模型） 没有考虑材料的厚向异性，只在一些简单的各向同性材料中应用。 MASS DENSITY——质量密度； YOUNG MODULUS——杨氏模量； POISSONS RATIO——泊松比； STRENGTH COEFF（K）——强度系数； HARDENING EXPONENT（N）——强化系数，也就是人们常说的硬化指数； STRAIN RATE PARAM （C）——Couper—symonds应变率系数C； STRAIN RATE PARAM （P）——Couper—symonds应变率系数P； INITIAL YIELD STRESS——初始屈服应力； FORMULATION——用公式表示。 24#材料模型：（分段线性材料模型） 主要用于一些各向同性材料的冲压分析中。 MASS DENSITY——质量密度； YOUNG MODULUS——杨氏模量； POISSONS RATIO——泊松比； YIELD STRESS——屈服应力； TANGENT MODULUS——切变模量； FAILURE PL。 STRAIN——材料失效时的等效塑性应变； STEP SIZE FOR EL. DEL——段数； STRAIN RATE PARAM （C）——Couper—symonds应变率系数C； STRAIN RATE PARAM （P）——Couper—symonds应变率系数P； 36#材料模型（Barlat’s-3 Parameter Plasticity Model）——3参数Barlat材料模型 这种材料模型适用于任何薄板金属成形分析，特别是对象铝合金必须用次模型分析。 使用此模型一般输入以下参数： MASS DENSITY（质量密度）； YOUNG MODULUS（杨氏模量）； POISSONS RATIO（泊松比）； EXPONENT FACE M（Barlat指数m）； LANKFORD PARAM R0（各向异性参数r0）； LANKFORD PARAM R45（各向异性参数r45）； LANKFORD PARAM R90（各向异性参数r90）； HARDENING RULE（EXPON．）（硬化规律：对于线性硬化模型，HR=1；对于幂指数硬化模型，HR=3；对于分段线性硬化模型，不需要输入HR）； ＭATEIAL PARAM P1（K）和ＭATEIAL PARAM P2（N）是材料参数： ⑴对于线性硬化模型：P1=切线模量=tg(α); P2=屈服应力σs； ⑵对于幂指数硬化模型：P1=k（强化系数）； P2=n（强化指数）； ⑶对于分段线性硬化模型，不需要输入：HR，P1，P2，E0，SPI等参数的值。 INITIAL YIELD STRESS（E0）（初始屈服应力）；
绘制汽车车身覆盖件冲压综合工序图[DL图]的方法 -1- 汽车车身覆盖件均系复杂的双曲面壳形薄钢钣件。现代汽车外形日趋流畅和饱满，艺术 性变换频繁，都给车身覆盖件冲压成形带来难度。现代汽车行驶速度愈来愈高，对车身覆盖件的成形尺寸精度要求也愈来愈高，更加增加了车身覆盖件冲压成形的难度。 冲压成形汽车车身覆盖件是采用压力机上安装大型冲模，通过冲裁展开料，拉延成形，修边冲孔，翻边整形等程序冲压而成。如何处置各道程序的成形內容，以及所采取的方式方法，是成形合格的车身覆盖件的关键。我们把这一工程称为它们的综合工序图(DL图)或工法图或加工要领图的设计。DL 图或工法图或加工要领图是大型冲模结构设计要实现的目标，这个目标出现差错, 大型冲摸结构设计再完善也多半会报废重来。 汽车车身覆盖件的成形方法是沿用了阶梯式矩盒形件拉延成形的变形理论基础，再演变发展而成的一种独特的成形方法。 a)车门內板拉延件b)阶梯式矩盒形拉延件 (图一)拉延件的对照图 如(图一) 所示,a为车门內板,b为阶梯式矩盒形件。将车门內板附加工艺补充面之后, 就变成了一个可拉延成形的冲压件,它与矩盒形拉延件多么相似。图中A和a同属于圆筒形拉延件圆筒壁的拉延变形区;B和b也同属于直边部拉弯之弯曲变形区,都属于类同的塑性变形方法。如(图一)所示,C和c也同是阶梯形状，变形性质也是类同的。无任工艺补充面如何变换，其拉延成形的基本点並没有甚么多大的改变。 (图一)a）还说明，任何汽车车身覆盖件均可以通过增加工艺补充面的方法演变成拉延制件，而覆盖件的主体双曲面形状均是在拉延模內一次拉延成形的，只有这样才能获得准确形状的覆盖件。因而拉延成形制件是覆盖件成形的主体，也是覆盖件成形成败的关键。满足汽车车身设计要求的覆盖件，往往不可能是理想的拉延制件，但是通过某些形状的变换之后，就成为了较理想的拉延制件了。这些变换应该在后续的工序工程中再成形回复为覆盖件，而再成形时不仅成形形状准确，还要不再使已成形好的覆盖件主体形状发生意外变形。具体的变换內容如下： （1）关于覆盖件上的孔洞： 在拉延制件上，孔洞一般都要事先堵补起来，待拉延成形之后，在事后的工序工程中再冲出。如果事先就有孔洞存在，拉延过程中必将在孔洞处出现应力集中的现象，造成制件拉破而导致拉延成形失败。但是某些大的窗洞和门洞，又不宜都堵补起来，它还可以被拉延成形所借用。例如： [1]门框洞： 如(图二) 所示，我们若要把门洞堵补起来，则在拉延过程中产生拉延和反拉延，在变
机械 2008年第3期 总第35卷 机械制造技术 ·41· ——————————————— 收稿日期：2007－12－24 作者简介：谢斌斌（1986－），男，浙江温岭人，硕士研究生，主要研究方向为数字化设计制造。 基于Dynaform 的覆盖件 冲压成形性工艺分析 谢斌斌，丁国富，黎荣 （西南交通大学 先进设计与制造技术研究所，四川 成都 610031） 摘要：覆盖件成形难点在于工件数模复杂，工艺性难以确定。而采用计算机数值模拟技术有效地调整工艺方案，可以获得较合理的成形结果。论文基于Dynaform 研究数值模拟技术在模具工艺设计中的应用及相关技术问题，对较为复杂的覆盖件成形进行仿真分析，通过实例进行阐述，设计出一整套完整的覆盖件模具，为模具数字化设计与制造提供了思路。 关键词：覆盖件；冲压成形；Dynaform ；数值模拟；网格划分 中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1006－0316（2008）03－0041－04 Forming analysis for automobile covering panel based on dynaform XIE Bin-bin ，DING Guo-fu ，LI Rong （Institute of Advanced Designing and Manufacturing ，Southwest Jiaotong University ，Chengdu 610031，China ） Abstract ：The difficulty of automobile covering panel forming is that the model surface is complex and the process is hard to determine. But it is capable to get high quality of forming panel with the help of computer using numerical simulation to adjust process. The application of numerical simulation in die designing and some key problem in Dynaform are researched in the paper ，and an example of a complex covering panel is presented. The forming of it is simulated and analyzed by using Dynaform. And then the die of the covering of panel is designed. The paper supplies an instruction of digital designing and manufacturing of dies. Key words ：automobile covering panel ；stamping forming ；dynaform ；numerical simulation ；meshing 汽车覆盖件与一般冲压件相比，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大、表面质量要求高、曲面多为空间曲面、配合协调高等特点。因此工艺很复杂，设计周期长。近年来，随着计算机技术的发展，越来越多的覆盖件模具设计开始采用CAD/CAM 技术，大大提高了模具设计的效率。但是在整个模具开发过程中，工艺参数的选择仍是按经验来决定的，从而在完成模具设计中需要不断的试模、修模[1]。 板料数值模拟技术及分析软件，就是对成形过程进行仿真模拟，通过对仿真模型的分析，判断工件早期制造的工艺性，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。另外还可择优选择材料，并对各种成形参数进行优化，提高产品质量。这样不仅弥补了应用工艺资料方面的不足，还 可通过虚拟冲压模拟，提高工艺人员的设计经验[2]。 尽管材料成型数值分析得到了研究，但在应用中还存在诸多问题，本文试图在探索模具数字化设计与制造的基础上详细研究Dynaform 在模具成型工艺设计过程中的技术问题及求解思路。 1 冲压成形的数字化设计与制造过程 模具的数字化设计制造就是通过逆向工程技术将零件模型转化为数字模型，运用三维设计软件设计模具的结构，并通过有限元分析软件对成形过程进行仿真模拟，从而改进模具结构，然后利用计算机辅助制造（CAM ）在数控系统上加工模具[3]。如图1为数字化设计与制造的一般流程。 其中，点云数据的获取可以通过诸如三坐标测