冲压模具CAE
一、模具CAE分析的目的
1、分析板料成形过程
2、板料成形缺陷分析：
起皱；破裂；减薄；回弹
3、分析压边力、冲压力、间隙对拉深过程
的影响
二、CAE 分析软件
?注塑模具——Mold Flow
?铸造模具——Procast美国ESI公司?——Magma soft 德国Magma公司?——PAM cast 法国ESI
?冲压模具——PAM-Stamp2G 法国ESI ?——DynaForm美国ETA公司?（Engineering technology Association）
三、DynaForm的基本操作
?1、导入文件
?File->import
?文件类型: *.stl; *.dxf; *.lin; *.igs; *.catpart;?*.stp; *.prt; *.asm;
?2、保存文件File-> save as—> *.df;
?3、数据库单位设置
?Tool—>Analysis setup—>mm, Newton,?second, Ton.
?4、介绍对视图、操作的工具：
?旋转，放缩，移动，视图的方向。?5、熟悉屏幕右下角的“显示选项”?6、显示/关闭零件层：
?Part—>Turn on/off，
?7、编辑数据库中的零件层?Part—>Edit->
?Part—>Delete
?8、当前零件层（curent part）?(1) 屏幕右下点击‘curent part’?(2) part->curent
?9、只显示Blank. Li文件。并设置为当前零件层。
四、DynaForm网格划分
?1、坯料网格划分Blank. Li 封闭的轮廓！
Tool—>blankgenerator->Boundery line->
选择轮廓线—>Radii->文本输入2.0
?2、曲面网格划分
（1）关闭blank，只显示die(上或下模)，并设
为当前层；（操作只针对当前零件！）
（2）Preprocess->Element->SurfaceMesh-
>SelectSurface->Displayed surf->Apply->?AcceptMesh-> Yes或No-> Maxsize输入10.0 ->Exit
?3、网格检查和修补
防止网格中存在潜在的间隙、空洞缺陷。
显示所有零件层
Preprocess->Model check/Repare->选择Auto PlateNormal按钮，拾取die的单元->
‘is Normal direction Acceptable’，检查法向的一致性，点击yes确认，点击No反向。
显示模型的边界
?这个功能检查网格上的间隙、孔洞、退化的单元，然后以高亮的边界显示这些缺陷。
(1) 选择Model Check ->Display Model Boundary 按钮
(2)关闭除了LOWTOOL 零件层外的其他所有的零件层，点击工具栏上的Clear 按钮清除显示的边界.
快速设置
?在进入快速设置界面之前，我们需要将压边圈（Binder）从LOWTOOL(下模)中分离出来。这将允许快速设置能够自动地从Binder 等距出UPPER BINDER。
在快速设置流程中，这个分离的过程对于所有的需要压边圈的模型来说是相同的。
?I. 从LowTool中分离出LowRing
从LOWTOOL 中分离出LowRing。将LOWTOOL 法兰部分的单元移动到Low Ring 上。
（1）打开LOWTOOL，关闭其它的零件层。（2）创建一个新的零件层LowRing。这个零件层将容纳从LOWTOO L 分离出来的单元。
选择菜单Parts->Create。
?(3) 在Name 输入框中
?输入LOWRING。点击
?OK 键，零件层就创建
?好了。
?(4) 零件层LOWRING 创建好了，并且自动地作为当前的零件层。接下来就可以将法兰部分的单元放置在这个零件层中了。?(5) 选择菜单Parts Add…To Part。
?(6) Add…To Part 对话框显示如上所示。点击Element（s）按钮。
?(7) 显示出如下图所示的Select Elements 对话框。最容易选择压边圈上的单元
?的方法是先将视图切换为YX 面视图，然后选择Spread 选项作为选择单
?元的方法，按住Angle 滑动条上的滑块向右拖动，设置一个较小的角度。
?由于压边圈是平面的，设置能够设置的最小的角度即可，比如1 度。
?(8) 在LOWTOOL 的左边法兰部分，任意选择一个单元。在平面区域，所有
?相邻单元之间法线量夹角小于1 度的单元都被选中，并且高亮显示。和下
?图进行对比，如果结果不同的话，重复上述步骤来重新选择。
?(9) 在LOWTOOL 的右边法兰部分，任意选择一个单元。
?(10) 选择Select Elements 对话框的OK 按钮。可以看到在下图的Element
?（s）按钮的左边显示出67 个单元被选中。?(11) 选择Unspecified 按钮。
?(12) 从Select Part 对话框的Select by Name 列表中选择LOWRING。此时?Unspecified 按钮变为LOWRING。
?(13) 点击Apply 按钮，所有被选中的单元就移到LOWRING 零件层中了。?(14) 只打开LOWRING 零件层，以服视图显示，结果应该如下图所示。如
?果结果和显示的不一致，请重复操作以上步骤。
?(15) 保存数据库。
II. 快速设置界面
?1. 选择菜单QuickSetup->Draw Die
?2. 如下图所示，未定义的工具是以红色高亮显示的。用户需要先选择拉延类型?（Draw type）和可用的工具。对于本例程拉延类型设置为单动（Single action
?或者inverted draw），下模可用（Lower Tool Available）。
?3. 选择相应的按钮定义坯料和工具。
?III. 定义工具
?零件层LOWRING 和LOWTOOL 已经划分好网格，现在将分别定义为Binder和Lower Tool。
?1. 定义Binder:
?(1) 点击Binder 按钮，打开Define Tool 对话框，选择SELECT PART 按钮。
?(2) 然后在打开的Define Binder 对话框选择下面的Add 按钮。
?(3) 从零件列表中选择LOWRING。
?2. 定义Lower Tool:
?重复同样的操作定义Lower Tool，工具定义完毕后，相应的按钮的颜色由
?红色变为绿色，如下图所示：
IV. 定义坯料
?1. 在QS 用户界面中选择Blank 按钮，然后从显示的Define Blank 对话框中选
?择SELECT PART。
?2. 点击Add 按钮，然后选择blank 零件层的名字。
?3. 用户还需要定义材料和厚度。对材料厚度，用户可以直接在厚度文本框中输?入，本教程中，我们采用缺省的厚度值，1mm。
?4. 材料可以从material definition 对话框中的Material Library 中进行选择。
?材料库对话框如下图所示。在材料类型36 的一列中选择低碳钢（mild steel）?“DQSK”。
?5. 点击OK 按钮，使用DQSK 材料缺省的材料参数，回到材料定义对话框，
?点击OK 完成材料定义。保存数据库。
用材料的性能参数（硬铝、铸铁、Q235、不锈钢.....） ①YL108(YZAlSi12Cu2) 化学成分（质量分数）（%）: 硅(11.0~13.0)、铜（1.0~2.0）、锰（0.3~0.9）、镁（0.4~1.0）、铁（≤1.0）、镍（≤0.05）、锌（≤1.0）、铅（≤0.05）、锡（≤0.01）、铝（余量） 抗拉强度 σb≥240 MPa 、伸长率δ（L0=50）≥1% 、布氏硬度HBS5/250/3≥ 90 ②YL112（YZAlSi9Cu4）化学成分（质量分数）（%）: 硅(7.5~9.5)、铜（3.0~4.0）、锰（≤0.5）、镁（≤0.3）、铁（≤1.2）、镍（≤0.5）、锌（≤1.2）、铅（≤0.1）、锡（≤0.1）、铝（余量） 抗拉强度 σb≥240 MPa 、伸长率δ（L0=50）≥1% 、布氏硬度HBS5/250/3≥85 压铸铝合金主要特性：压铸的铁点是生产率高、铸件的精度高和合金的强度、硬度高，是少、无切削加工的重要工艺；发展压铸是降低生产成本的重要途径。③T7化学成分（质量分数）（%）: C（0.65~0.75）、Si(≤0.35)、Mn(≤0.4)、S(≤0.030)、P(≤0.035) 主要特性：经热处理（淬火、回火）之后，可得到较高的强度和韧性以及相当的硬度，但淬透性低，淬火变形，而且热硬性低。 试样淬火：淬火温度（800~820℃）冷却介质（水）硬度值HRC≥62 ④T8化学成分（质量分数）（%）: C（0.75~0.84）、Si(≤0.35)、Mn(≤0.4)、S(≤0.030)、P(≤0.035) 主要特性：经淬火回火处理后，可得到较高的硬度和良好的耐磨性，但强度和塑
DYNAFORM 5.9.3发布说明 (2016年3月28) 主要功能改进 1. 在板料成形中新增了自动迭代回弹补偿功能。 2. 在板料成形中新增了一个支持变厚板(Tailor Rolled Blank)的功能。 3. 在板料成形的成形工序中新增了一个切缝(Lancing)功能。 4. 新增了裁剪实体单元的功能。 5. 在自动设置(AutoSetup) 中添加了工艺模板，可用于板料成形的特殊实例。 6. 板料/修边线优化(Blank/Trim Line Development)功能中的改进包括： a) 将板料优化(Blank Development)和切边线优化(Trim Line Development) 功能合并为板料/修边线优化(Blank/Trim Line Development)。 b) 新增了同时优化板料轮廓线和修边线的功能。 c) 新增了优化部分板料轮廓线和部分修边线的功能。 d) 新增了使用修边的方式优化板料轮廓线的功能。 7. 新增了分段创建和编辑等效拉延筋的功能。 8. 在热成形中新增了板料冷却和修边功能。 9. 新增了复合材料的仿真功能(热塑性预浸渍过程)。 10. 新增了成形和翻边的隐式分析功能。 11. 在管材弯曲模拟中新增了非圆管功能。 12. 在管材弯曲模拟中新增了一个用于弯管的回弹检查，并添加了一个补偿过程。 13. 一步法求解器“MSTEP”中新改进的功能： a) 改进了实例的结果，其中一些展开的直线是弯曲的而非直的。 b) 改进了深度拉延零件层的轮廓线。 c) 修复了在网格平均法向的冲压方向调整过程中造成轮廓线自相交的问题。 d) 修复了造成展开的轮廓线远远短于比实际轮廓线的问题。 BSE 模块中新实现的性能模块中新实现的性能，，特征特征和功能和功能 1. 将GUI 名称从MSTEP 更改为生成轮廓线(Generate Outline)。 2. 简化了MSTEP 约束定义的图形用户界面。 3. 新增了允许用户通过选择边界节点来添加约束的功能。 4. 在排样报告(Nesting Report )页面添加了板料零件渲染图形。
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
DynaForm 单动和双动设置详解 最近很多网友反应，在进行AUTOSETUP 时，不知道选择那个选项，有时候即使按照说明进行了正确的选择，方向也是反的，不知道什么原因，在我的2008冲压仿真教程里面有过说明，这里再详细的解释一下； 1.1单动拉伸和双动拉伸的区别： 从字面意义上理解，单动只有一个动力源，双动有两个动力源， 单动时，凹模在上，凸模在下（相对于Z 轴方向） 双动时，凸模在上，凹模在下（相对于Z 轴方向） 实际上就求解器而言，单动和双动是没有什么区别的，区别的地方在于模 具、工件的运动方向； 这里应用设置DF 的单、双动设置有一个大的前提，一定要注意，那就是 在处理工件曲面时，或者保存IGES 时，工具的坐标轴方向一定要是Z 方向上的，也就是按照生产时的摆放顺序，Z 轴向上。如下图： 在保存IGES ，才可以使用默认的设置。否则没有意义。 (上图为单动时的保存方式) Die Punch Holder
1.2 Dynaform 的单动时各工件设置过程： 工具页面（从右面三个图可以看出） die -Z punch +Z binder -Z 一般来说，Die 里面会放凹模、Punch 里面会设置凸模、Binder 里面会放压边。 如果导入IGES 时，按照 1.1 里面说的， 哪么将各个工具设置好，转到在工序页面。 工序页面： 默认的工序都有两道，这个单动和双动都只一致的， 分别是：CLOSING/DRA WING .。 Closing 凹模首先和压边闭合， Drawing 凹模和压边一起往下运动，进行拉伸。（两次都是一个动力源） 如果IGES 文件坐标没有问题，工具设置也没有错，在c losing 和Drawing 里面， DIE 和binder 基本可以采用默认设置。 如：Die 在Closing 里面默认为2000mm/ms ，（2m/s ）。 提问： 1：我的坐标系正好是反的，Z 轴向下，而工具一栏我没有对工具方向做任何 调整，哪么在工序里面怎么设置？ 假如坐标系是反的，哪么可以在工具栏里，将各个工具的方向设置为默认的 相反的方向，如果不再工具栏里设置，哪么在工序卡里，把工具的数值设置成默认的负数。如DIE 在closing 里面就是-2000。一般来说，我个人推荐在工具栏里，将工具的方向按照实际的方向设置好。 2：假如我在处理曲面时，根本没有在Z 轴上，而我又不想重新生成IGES ，能不能直接在DF 里设置？ 肯定可以，但必须在工具里设置，DF 的设置功能还是比较强的，可以满足多种需求，不过个人推荐还是在CAD 中另存IGES 时，处理好坐标系。 点击此处，设置
材料物理性能参数 表征材料在力、热、光、电等物理作用下所反映的各种特性。常用的材料物理性能参数有内耗、热膨胀系数、热导率、比热容、电阻率和弹性模量等。 内耗材料本身的机械振动能量在机械振动时逐渐消耗的现象。其基本度量是振动一个周期所消耗的能量与原来振动能量之比。测量内耗的常用方法有低频扭摆法和高频共振法。内耗测量多用于研究合金中相的析出和溶解。 热膨胀系数材料受热温度上升1℃时尺寸的变化量与原尺寸之比。常用的有线膨胀系数和体膨胀系数两种。热膨胀系数的测量方法主要有：①机械记录法；②光学记录法;③干涉仪法；④X射线法。材料热膨胀系数的测定除用于机械设计外，还可用于研究合金中的相变。 热导率单位时间内垂直地流过材料单位截面积的热量与沿热流方向上温度梯度的负值之比。热导率的测量，一般可按热流状态分为稳态法和非稳态法两类。热导率对于热机，例如锅炉、冷冻机等用的材料是一个重要的参数。 比热容使单位质量的材料温度升高1℃时所需要的热量。比热容可分为定压比热容cp 和定容比热容cV。对固体而言，cp和cV的差别很小。固体比热容的测量方法常用的有比较法、下落铜卡计法和下落冰卡计法等。比热容可用于研究合金的相变和析出过程。 电阻率具有单位截面积的材料在单位长度上的电阻。它与电导率互为倒数，通常用单电桥或双电桥测出电阻值来进行计算。电阻率除用于仪器、仪表、电炉设计等外，其分析方法还可用于研究合金在时效初期的变化、固溶体的溶解度、相的析出和再结晶等问题。 弹性模量又称杨氏模量，为材料在弹性变形范围内的正应力与相应的正应变之比（见拉伸试验）。弹性模量的测量有静态法(拉伸或压缩)和动态法（振动）两种。它是机械零部件设计中的重要参数之一。
DYNAFORM 5.9 发布说明 （2012年12月） 添加的优化性能 1.实现了一个新的板料成形优化模块，将SHERPA 和INCSolver相结合，称为优化平台模块（OP Module）。 2.将现有的成形性模拟（FS） 模块扩展为包括使用LS-DYNA 和 LS-OPT的板料成形优化。 新实现的许可证服务器管理器 1.在许可证管理器对话框内为DYNAFORM 5.9中所有模块生成许可证申请文件eta.log。 2.新的许可证/安装管理器允许用户导航选项卡，生成DYNAFORM、LS-DYNA和SHERPA 申请许可证（INCSolver许可证包含在DYNAFORM 许可证内）所要求的信息。 第四个选项卡允许用户申请许可证并将所要求的信息一步发送。 3.将DYNAFORM、LS-DYNA和SHERPA的许可证服务器管理器组合成一个图形用户界面。 4.添加了支持客户端模式和服务器端模式的功能。在客户端模式（Client Mode）下，用户可指定网络许可证。 在服务器端模式（Server Mode）下，用户可以安装、卸载、启动和停止许可证服务器。 5.实现了SHERPA的许可，在eta.log文件中产生并包括一个HOSTID 号。 6.添加了导入和合并许可证的功能。 7.添加了在许可证管理器对话框内生成eta.log文件的功能。 主要功能改进 1.优化性能，主要是拉延分析中的拉延比率。 2.基于产品修边线的自动迭代板料开发。 3.流线型的拉延筋（Draw Bead）功能。 4.改进的截面线（Section Cut）功能。
BSE模块中新实现的性能，特征和功能 1.从计算时间和材料利用率方面，改进了对排（Two-Pair Nesting）和混排（Multiple Nesting）的排样算法。 2.支持拼焊板（TWB），包括零件的重量比（Yield Ratio）： a)在BSE预处理中为拼焊板的定义设置了新的流程。 b)支持为每个零件输出成形性报告。 c)在DYNAFORM 配置文件中为排样报告添加了“Single Layout Type”或“Separate Layout Type”选项。 3.改进的平板排样（Plate Nesting）功能通过定义的长度和宽度获得最好的排样结果。 4.在快速求解的高级（Advanced）选项中添加了一个选项，允许用户确定是否自动或手动调整单元法向。 5.在快速求解的高级（Advanced）选项中添加了一个选项，允许用户确定是否自动或手动找出约束点。 6.允许用户设置默认的材料。 7.为排样结果添加了排序（Sorting）功能。 8.计算补充余量（Calculate Addendum）和计算搭边（Calculate Bridge）的计算方式相同。 9.3D修边线可自动导出为IGES格式文件。 10.支持在局部坐标系上创建轮廓线。 11.支持配置文件中排样报告的输出单位（Output Unit）选项。 12.支持配置文件中排样报告的文件名称（File Name）选项。 13.在工具预处理（Tool Preparation）的检查所有（Check All）菜单下增加了单元法向夹角（Element Normal Angle）功能。 14.在删除一个排样结果后，直到单击“+”按钮才显示其余结果。 15.新增了选项用来分别定义十进制尺寸和排样利用率（Utilization）。
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。
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
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
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/8810972937.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)
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
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
塑料的基本性能的参数说明 1、体积电阻率在电场作用下，体积为1m3正方体的塑料相对二面间体积对泄漏电流所产生的电阻。常用符号ρ，单位为Ω. m。过去常用Ω.cm作为体积电阻率的单位，换算关系为1Ω. m=100Ω.cm。体积电阻率越高，绝缘性能越好。 2、表面电阻率在电场作用下，表面积为1m2正方形的塑料相对二边间表面对泄漏电流所产生的电阻。常用符号ρs，单位为Ω.cm。表面电阻率越高，绝缘性能越好。 3、相对介电常数在同一电容器中用塑料作为电介质和真空时电容的比值，表示塑料在电场中贮存静电能的相对能力。常用符号εr。在工程上常把相对介电常简称为“介电常数”，无量纲。 4、介质损耗及介质损耗角正切塑料在交变电场作用下所引起的能量损耗。介质损耗越小.绝缘性能越好。通常用介质损耗角正切来衡量，符号tg δ。其值越小，介质损耗也越小。与倾率密切怕关。 5、击穿场强击穿场强是击穿电场弧度的简称。在塑料上施加电压，当达某值时塑料丧失绝缘性能被击穿，该值称为塑料的击穿电压。击穿电压与塑料厚度之比值称为击穿场强。常用符号E，单位MV/m。击穿场强越高，绝缘性能越好. 6、耐漏电痕性塑料表面由于泄漏电流的作用而产生炭化的现象称为漏电痕(迹)。塑料所具有的抵抗漏电痕作用的能力称为耐漏电痕性。 7、耐电晕性在不均匀电场中电场强度很高的区域，带电体表面使气体介质产生局部放电的现象称电晕。塑料在这种场合，因受离子的撞击和臭氧、热量等的作用，可导致裂解而使物理力学性能和电绝缘性能恶化，塑料所具有的抵抗电晕的能力称为耐电晕性。 8、密度塑料的质量和其体积的比值，称为密度。常用单位为g/cm3或l/m3。有时把塑料在20℃时的质量与同体积水在4℃时的质量之比，称为塑料的相对密度，或称比重。 9、抗拉强度和断裂伸长率塑料试样以一定速度被拉伸。至试样断裂时所需最大的张力称为拉断力。此时试样单位截面积上所承受的拉断力称为抗拉强度。单位为Pa。过去常用的单位是kgf/mm2，试样拉断时长度增加的百分率（%）称为断裂伸长率，简称伸长率。 10、玻璃化温度塑料由高弹态转变为玻璃态的温度。单位为℃。通常没有很固定的数值，与溅定方法和条件有关。在该温度以上。塑料呈弹性；在该温度以下则呈脆性。 11、软化温度塑料受热开始变软的温度。单位为℃。与塑料的分子量、结构和组成有关。侧定方法不同，结果也不相同。 12、熔体流动速率也称熔融指数。在一定温度和压力下，熔融塑料每10min从一定孔穴中被挤压出的克数。符号MI单位为g/10min。 13、氧指数刚好维持塑料产生有焰燃烧所需的最低氧浓度，用氧的体积百分比浓度表示。符号OI或LOI。氧指数越高，塑料越难燃烧。氧指数小于21的塑料，为易燃材料。
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）；
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
基于Dynaform 软件的板料冲压成形仿真操作指引 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