板料成形CAE技术及应用

板料成形CAE分析实验报告班级：学号：姓名：板料成形CAE分析一、实验目的和要求：通过本实验的教学，使学生基本掌握有限元技术在板料塑性成形领域的应用情况，拓宽学生的知识面，开阔视野，使学生对塑性成形过程的数值模拟技术有深刻的理解，预测板料弯曲成形的性能。

二、教学基本要求：学会使用Dynaform数值模拟软件进行板料弯曲成形过程的仿真模拟，对模拟结果具有一定的分析和处理能力。

三、实验内容提要：掌握前处理的关键参数设置，如零件定义、网格划分、模型检查、工具定义、坯料定义、工具定位和移动、工具动画、运行分析。

了解后处理模块对模拟结果的分析，如读入d3plot 文件、动画显示变形和生成动画文件、成形极限图分析、坯料厚度变化分析等。

四、实验步骤1、导入零件模型，保存文件打开下拉菜单File->Import，如图2所示，在F:\dynaform\BLANK_CAE目录下分别导入文件punch.igs,binder.igs,die.igs和blank.igs。

图1 导入文件窗口3、更改零件层名打开下拉菜单Parts－>Edit,对应不同的零件更改层名，改好层名后保存文件。

图2 修改层名窗口4、进行网格划分以blinder为例进行说明。

（1）、点击，只选择binder1（红色），点击OK退出。

图3（2）、选择Preprocess—>Element进入如图3界面。

选择，在surf mesh中将max size 改为5.图4 图5（3）、依次选select surfaces—>displayed surf-->0k-->apply，然后依次退出各个页面。

网格化后的零件如图6所示。

图6网格化后的零件4、检查工具。

仍然以binder为例。

（1）、点击preprocess—>model check，出现如图7界面。

图7（2）、点击，选择cursor pick part，点击工具的小格单元，出现如图8界面。

板料成形性能及CAE分析文献综述引言随着强度的提高，高强度钢板塑性变差、成形难度增加。

对典型高强度钢板，如DP 钢、TRIP 钢和BH 钢等在汽车上的应用情况进行介绍，介绍了目前处在实验测试阶段的TWIP钢，具有许多优良的性能，只是投入生产中还存在一些尚待解决的问题。

对高强度钢板冲压生产时成形性差、回弹严重，以及冲模受力恶劣等常见问题进行了分析，最后对高强度钢板冲压成形性能研究现状和回弹影响因素进行了总结。

结果表明，高强度钢板成形性随材料、模具和工艺参数变化而波动，所以须综合研究三者的影响规律，从而提高高强度钢板的成形性能。

1 高强度钢板在汽车上的应用情况高强度钢板的拉伸强度一般在350MPa 以上，它不但具有较高的拉伸强度，还有较高的屈服点，具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点，在汽车上得到了广泛的应用[1]。

高强度钢板最初主要用于车身的前保险杠和车门抗侧撞梁。

近年来，随着高强度钢板的研制和开发，其成形性、焊接性、疲劳强度和外观质量都有所提高，现在高强度钢板已被广泛用来代替普通钢板制造车身的结构构件和板件[2]。

1. 1 双相钢( DP 钢)DP 钢是由低碳钢或低碳微合金钢经两相区热处理或控轧控冷而得到，其显微组织主要为铁素体和马氏体，马氏体以岛状弥散分布在铁素体机体上，DP 钢的显微组织示意如图1 所示[3]。

软的铁素体赋予DP钢较低的屈强比、较大的延伸率，具有优良的塑性; 而硬的马氏体则赋予其高的强度。

DP 钢的强度主要由硬的马氏体相的比例来决定，其变化范围为5% ～20%，随着马氏体的含量增加，强度线性增加，强度范围为500 ～ 1 200MPa。

目前大量使用的有DP590、DP780，热镀锌合金化DP980 的研发工作正在进行中[4]。

DP 钢具有低屈强比、高加工硬化指数、高烘烤硬化性能、无屈服延伸和室温时效等特点，一般用于需要高强度、高的抗碰撞吸收且也有一定成形要求的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等。

板料成形CAE技术及应用第一章：概述板料成形CAE技术是现代制造业中的重要组成部分。

CAE技术是计算机辅助工程技术的简称，可以通过模拟传统的试验方法来预测和优化产品设计的性能，从而提高制造效率。

板料成形是一种常见的加工方法，板料成形CAE技术的应用对于提高产品的质量、降低生产成本具有非常重要的意义。

第二章：板料成形CAE技术的基础理论板料成形CAE技术的基础理论主要包括有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）两个方面。

其中，有限元分析（FEA）是一种计算方法，它利用计算机对物体进行分割，将其分成小块，从而计算出每个小块的应变和应力，然后再将所有的小块加起来得到整个物体的应力分布。

对于板料成形的分析，需要将板料进行分割，并对每个小块进行单独的分析，然后再分析整个工件的形状和应力分布情况。

此外，计算流体力学（CFD）是一种计算流体行为的方法，利用数学模型模拟出流体运动的过程，在板料成型技术中，主要用于预测流体的流动情况。

第三章：板料成形CAE技术的应用1. 模拟板料成形过程板料成形CAE技术可以模拟板料的成形过程，包括板料弯曲、深冲和拉伸等工艺。

通过模拟模具的运动和板料的变形，可以预测板料成形过程中的应力分布、变形和应变等物理量，进而确定合适的加工参数和模具形状，从而达到优化加工效果的目的。

2. 优化模具设计板料成形CAE技术可以预测模具中的应力分布以及板料成形后的形状，可以优化模具的设计，提高模具的使用寿命和板料成形的质量。

3. 优化板料成形过程中的加工参数板料成形CAE技术可以根据模拟出的加工过程来优化板料成形过程中的加工参数，如板料的温度、压力、速度等，以达到最佳的加工效果，并提高板料成形的质量和效率。

第四章：发展趋势随着计算机技术和数值模拟技术的发展，板料成形CAE技术将会迎来新的发展机遇和挑战。

未来，板料成形CAE技术将不断提高计算精度和效率，同时也将不断拓展其应用范围。

例如，在高腐蚀、高温、高压等极端环境下的板料成形技术中，板料成形CAE技术也将扮演着越来越重要的角色。

ＣＡＥ分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用田乃东（上海电气集团上海电机厂有限公司，上海２００２４０）摘要：目前，衡量国家加工业整体水平的主要指标是模具设计的发展，行业的进一步拓展，需要开发多功能、高效、复杂、大型、长寿、先进的设备。

在模具实际投入生产之前，它可以发现许多问题，然后技术人员可以对其进行分析，并根据ＣＡＥ分析数据结果合理调整模具设计的实际方案，从而达到缩短模具生产周期的目的。

现主要研究ＣＡＥ分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用情况。

关键词：冷冲压模具；板料成型；ＣＡＥ数值模拟0引言冲压工艺是金属（塑料）成型的基本手段，提供具有特定形状且可满足特定使用要求的零件。

其机制是：在压力机的作用下，金属（或非金属）板被推过冲模以使结构分离或变形。

通常，由于冲压过程在常温条件下进行，此类冲压也称为“冷冲压”。

冲压加工主要包括三个重要因素：冲压设备、原材料和冲压模具。

原材料通常由金属或非金属板制成；冲压模具涉及冲压操作中的约束，该工具能在冲压过程中限制板材的塑性变形过程，以根据所需部件结构特征加工板材；冲压设备通常是指压力机，其主要提供板变形所需的力。

所谓“数字设计”，即基于先进的理论和方法，使用数字技术作为工具来实现设计过程中对象的数字表达、处理、存储和控制。

随着计算机技术、虚拟仿真技术和数值理论等学科的迅速发展，数字化设计逐渐发展和成熟，其研究和开发已成为各个生产大国关注的热点。

通过计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助分析（ＣＡＥ）、计算机辅助工艺（ＣＡＰＰ）等先进技术实现数字化产品的设计和开发，能够降低生产成本，并最大限度地缩短开发周期，显著提高新产品商业开发的效率和市场适应性。

1板料冲压成型的缺陷板料冲压受到许多因素的影响和限制，需要解决的主要问题是材料是否可以根据预期的目标变形。

在实际生产中，形状设计的效果通常会受到很多因素影响，材料的起皱、回弹和破裂影响相对较大。

在冲压片材之后，将形成不同水平的材料缺陷，有些缺陷可以忽略，但如果是有特殊要求的组件，这将产生很大的影响。

模流分析!"#技术在塑料模具设计和制造中的应用李红林贺华波费春华刘军孙保寿（宁波大学，浙江宁波!"#$""）摘要：回顾了计算机辅助技术在塑料模具设计和制造中的应用历史。

介绍了模流分析%&’技术的发展和应用状况，对现阶段塑料模具开发中出现的现象进行了分析，并指出应用模流分析%&’技术的必然性。

关键词：模流分析；%&’；塑料模具"计算机辅助技术应用情况及存在的问题计算机辅助技术在塑料模具设计和制造中的应用在国内始于$(世纪)(年代中期，至今已有近$(年的历史，其应用情况大致可归结为两个阶段：（"）$(世纪)(年代中期到*(年代中期：这是以计算机代替绘图板为主要标志的二维绘图和设计阶段。

在这个阶段中的典型应用软件是&+,-. %&/、%&0&等，由于这些软件在编辑、修改和查询功能等方面比传统的手工方法要方便得多，有的模具企业还在上述软件基础上针对本企业的具体应用进行了一定程度的二次开发，再加上计算机本身在处理数据方面所固有的高效率和准确性，所以经过此阶段应用后显著提高了塑料模具在二维绘图和设计方面的效率及准确性。

（$）$(世纪*(年代后期到现在：这是以%&/／%&1应用一体化为主要标志的三维应用阶段。

这个阶段的典型应用软件是+233、45-／’、%31&. ,5-6、1&7,’5%&1和%&0&1’等软件。

此阶段采用三维立体来表达产品、模具成型零件和%6%加工对象，并在一定程度上建立了它们之间的相关性，加上高速加工技术的开始应用，所以达到此应用阶段的企业显著提高了设计和制造过程的直观性、进一步提高了设计结果的准确性和效率、拓宽了对复杂模具零件的加工范围、提高了模具零件的加工效率、并使得一定程度的并行设计和制造成为可能。

经过上述两个阶段之后，模具设计和制造的速度得到了质的飞跃，是不是计算机辅助技术在塑料模具设计和制造中的应用便到此为止呢？不是的话，那下一个应用标志会是什么呢？在回答这个问收稿日期：$((!8(!8$"题之前，先让我们来看看模具企业在达到第二个应用阶段后在商品模具开发中仍存在的现象：企业接到产品图／模型／样品后，经过紧张的设计、工艺、加工、装配到试模后打出首样，这一系列过程对复杂程度一般的模具而言，时间可控制在"个月左右，但从首样到合格产品之间拖的时间太长，有的!个月，有的9个月，甚至合格后产品已被淘汰。

CAE技术在注射模具设计及制造中的应用一、引言模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。

与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。

美国MOLDFLOW 上市公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。

MOLDFLOW一直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了生产成本，MOLDFLOW已成为世界注塑CAE的技术领袖。

二、CAE技术的作用利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。

这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。

塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术，这是发展的必然趋势。

三、CAE技术应用实例制件为电脑面板，一模一腔，材料为CHIMEI ABS‘POLYLAC PA707’。

采用MPI的流动、保压、冷却和变形分析模块检查塑件的质量，并得到优化的流道设计。

1.建模可在其他CAD软件中建模，MOLDFLOW通过图形接口，直接读入CAD模型，或在MOLDFLOW建模模块中直接建模。

模型及浇注系统，浇注系统初始设计使用两个侧浇口，如图1所示。

图1 模型及其浇注系统2.工艺参数型腔温度为60.0deg.C，熔体温度为240.0deg.C，注射流动速率172cu.cm/sec，注射时间为2.22sec，保压时间为8.0sec，冷却时间为15.0sec，开模时间为10.0sec。

板料成形CAE技术与其应用长期以来，困扰宽敞模具设计人员的要紧问题确实是较长的模具开发设计周期，专门是关于某些专门复杂的板料成形零件，甚至制约了整个产品的开发进度，而板料成形CAE技术及分析软件的显现，有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时刻，关心企业改进产品质量，降低生产成本，从全然上提高了企业的市场竞争力。

一、前言运算机辅助设计技术以其强大的冲击力，阻碍和改变着工业的各个方面，甚至阻碍着社会的各个方面。

它使传统的产品技术、工程技术发生了深刻的变革，极大地提高了产品质量，缩短了从设计到生产的周期，实现了设计的自动化。

板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工，获得质量轻、表面光滑、造型美观的冲压件，具有节约材料、效率高和低成本等优点，在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。

由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的，长期以来，困扰宽敞模具设计人员的要紧问题确实是较长的模具开发设计周期，专门是关于复杂的板料成形零件无法准确推测成形的结果，难以预防缺陷的产生，只能通过体会或类似零件的现有工艺资料，通过不断的试模、修模，才能成功。

某些专门复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。

板料成形CAE技术及分析软件，能够在产品原型设计时期进行工件坯料形状预示、产品可成形性分析以及工艺方案优化，从而有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时刻，关心企业改进产品质量，降低生产成本，从全然上提高企业的市场竞争力。

板料成形CAE技术对传统开发模式的改进作用能够通过图1 和图2进行对比。

图1 传统板料成形模具开发模式图2 CAE 技术模具开发方式通过比较，就可发觉板料成形CAE技术的要紧优点。

(1)通过对工件的可成形工艺性分析，做出工件是否可制造的早期判定；通过对模具方案和冲压方案的模拟分析，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。

(2)通过缺陷推测来制定缺陷预防措施，改进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压方案的可靠性，从而减少生产成本。

CAE技术在材料成型及控制工程专业教学中的应用材料成型行业是制造业的核心产业，目前材料成型行业特别是铸造行业对应用型CAE人才的需求迫切。

我校不仅将铸造CAE技术作为一门课程开设，还将CAE技术融入到材料成型及控制工程专业教学的各个环节，提升了教学效果，提高了学生的综合工程能力，是一种有效的应用型人才的培养模式。

CAE技术材料成型及控制工程专业铸造方向材料成型行业是是国民经济发展的支柱产业，是制造业的核心产业。

材料成型及控制工程专业是机械工程类专业，是机械工程与材料科学与工程的交叉专业，是理论性与实践性要求都很高的，宽口径、多方向的专业，主要研究对象是热加工工艺，包含四个主要的专业方向铸造成型、塑性成形、焊接成形、塑件成型。

南阳理工学院是一所地方性应用型本科院校，材料成型及控制工程专业是学校2018年新增的专业，专业开设的初衷就是服务南阳市材料成型行业。

南阳市的材料成型行业发达，其中铸造行业占主导地位，我校材料成型及控制工程专业的办学定位就是以铸造为主，兼顾锻焊及塑件成型。

一、专业培养目标及核心课程由于铸造行业的特殊性，社会急需从事铸造成型及质量控制的技术人员。

企业对于从业技术人员不仅要求掌握材料学科的基础理论知识，如冶金传输原理、材料成型原理等，还要求具备大量机械类专业的基本能力，如模具设计及加工能力。

专业的毕业生主要从事铸造企业的生产过程控制、技术开发、经营管理、贸易营销等方面的工作。

我校材料成型及控制工程专业的培养目标是具备铸造工艺、模具设计和制造知识，具有较强的工程实践能力及创新精神，能在铸造生产第一线，从事合金熔炼、工艺工装的设计制造、技术开发、企业管理和经营销售等方面工作的应用型高级工程技术人才。

专业的核心课程围绕着合格铸件的生产流程开设，主要有《冶金传输基础》、《材料成型原理》、《铸造合金及其熔炼》、《铸造工艺学》、《特种铸造》、《铸造模具设计》等。

二、CAE技术在铸造领域的应用CAE，计算机辅助工程的简称，是利用计算机的数值计算技术对工程问题进行分析的技术，又称为数值模拟技术。

零件制造过程中钣金（CAE）的应用朱丽发布时间：2021-09-14T01:51:40.170Z 来源：《中国科技人才》2021年第16期作者：朱丽李杰汪海峰张晓巍祁家乐[导读] 钣金成形仿真技术在科研生产中发挥着越来越重要的作用。

沈阳飞机工业（集团）有限公司辽宁省沈阳市 110850摘要：钣金成形仿真技术在科研生产中发挥着越来越重要的作用。

深冲作为一种常见的钣金工艺，在航空航天工业中得到广泛应用。

但由于其变形原理复杂，容易出现各种成型缺陷和产品质量问题。

本文以典型的深冲件为例，在基本工艺分析的基础上，以钣金成形模拟技术（CAE）为关键方法，以测量的基本工艺参数作为原始数据信息。

针对如何在零件制造过程中有效应用钣金成形仿真这一技术展开探讨。

关键词：零件制造；钣金成形；CAE引言：利用钣金成形仿真软件对零件成型全过程进行仿真和回弹预测分析。

根据模拟参数进行工艺实验和工作服水压测试，根据模拟结果的变化趋势和实验状态进行质量检测，针对不足采取有效整改措施，立即调整各项参数，进一步进行循环系统测量直至得到满意的结果，并以回弹预测分析得到的标准值作为模具表面维护的参考，有限元专用工具与当今特定的生产制造紧密结合，致力于多种工艺方法，提高零件的合格率。

1研究背景与钣金成形工艺概述1.1背景深冲零件通常占航空钣金的很大比例。

关键的成型原理是利用模具外壳迫使金属片将其变成三维中空零件。

就其变形特性而言，很多都是依靠坯料边缘处原材料的冷凝流动性来生产三维空心零件，如何减少缩短工装设计和试件的周期时间，防止零件开裂和起皱，准确获取相关工艺的主要参数，提高深冲零件的整体质量和合格率是在当前绘制过程一些关键问题。

因此，开展模拟仿真成形技术的研究，对于设计方案和改进模具外壳主要参数的全过程、认证和升级具有关键的现实意义。

根据应用软件对个人结果进行相应的设置、计算和分析，以期达到以下多层次的使用：预测分析和去除皱纹和裂缝；包边力的说明：毛坯规格的估计和回弹力的分析。

TRB板料及其热冲压CAE成型分析与模具设计关键点阿龙2015.04.01汽车轻量化是对当前环保来说是至关重要的课题，而TRB对汽车轻量化也提供可行性工艺方案。

本文介绍一下TRB（连续变截面轧制）的定义及生产流程，并以B柱为案例，利用AutoformR3.1软件进行热冲压分析。

一、TRB（连续变截面）定义及生产流程定义：TRB是通过一种新的轧制工艺——柔性轧制技术而获得的连续变截面薄板。

即在钢板轧制过程中，可以通过计算机实时控制和调整轧辊的间距，以获取沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板材。

如图1：生产工艺：TRB板材生产是通过控制上、下轧滚组之间的间隙，按照PC设定的连续、周期变化的间隙，轧出厚度连续变化的板材。

与传统板材轧制相比，对于轧制后的卷材收卷方式，由于轧制后的厚度是变化的，对板材的收卷有一定的困难。

因此，目前生产工艺是：TRB轧制后，直接进入多工位压机设备，进行级进落料，最终得到生产所需的板料。

如图2：图2：TRB板材生产工艺流程；二、B柱产品工艺分析产品厚度布局；考虑到零件深度较大，直接成型，法兰边的质量不好控制（如图3）。

因为在两边加两个Blankhold控制法兰边的起皱。

注：热冲压模具中，一般不建议使用压边圈，因为，考虑到板料的热辐射、热传递和热对流这三个热量传递因素，压边圈的增加会让成型时，板料过快冷却，对材料的流动有一定的影响。

因此，实际中压边圈是不起压边作用的，只是控制起皱，同时压边圈与上模之间的间隙一般比料厚大50丝。

图3；同时，图4中两个红色圈内，反坎较大，成型的时候会有内皱和成型不充分，因为设计时，此处增加两个PAD先成型。

图4；三、B柱热冲压Die Layout设计压边圈型面采用零件本身的法兰面，制作B柱Die Layout如下图5：图5；B柱Die Layout；四、CAE成形分析1、板料展开利用Autoform板料生成器，初步展开板料如图6，T=1.2，过度区域T=1.8图6Blank；注意：T=1.2的两个厚度的长度优化和排样的时候，一定要考虑轧制的连续周期性。

CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用摘要：现阶段，我国工业水平发展速度日渐加快。

衡量国家加工水平的重要指标之一就是模具设计。

在模具实际投入生产之前，通过CAE分析可以发现许多问题，然后技术人员可以根据CAE分析的数据结果合理调整模具设计的方案，从而达到缩短模具生产周期的目的。

本文主要研究CAE分析在板料成型冷冲压模具设计中的应用情祝。

关键词：CAE分析；板料成型冷冲压模具设计；应用引言冷冲压模具技术在当今社会有着广泛的应用，在整个模具行业内，占有近半数的比例。

但是由于模具本身的一些缺陷和技术水平的限制，使得在应用于实际生产中会存在一些困难，如某些零部件的排样不当，会使材料的利用率有所降低，导致成本偏高；部件外型的扭曲程度过大，会令连续的料带在连料和加工工艺上存在困难；对于某些孔的位置度以及精度有特殊要求的模具，会需要加入斜契冲孔；工件尖角处两侧余料过小，不易压料，需要加入氮气弹簧进行辅助压料，这些价格较高的特殊部件的加入，也会使成本上升等等。

由此可见，模具对技术的要求较高，而且必须要重视利润。

要想成功的为一件板料零部件设计级进模具，需要考虑多种因素，特别是在实际的生产中要想获得一件合格的零件，都需要进行反复的调试与实验，同时也需要一批经验丰富的模具设计师和模具钳工才能完成，在不断的修模和设变中，时间和金钱也在大量的流失。

而且随着金属材料的不断发展，汽车产业也在寻求大量的新型材料以满足和完善汽车的一些新的需求，因此按照过去传统的经验和对模具在实际生产中不断实验的方法，无法估测出新型材料的一些性能，使得模具在设计的过程中就会遇到很多困难，占用更多的时间，令实际的成本变得更高。

企业为了实现利润最大化，都在缩短生产周期，提高模具质量上下工夫，CAE技术也自然而然的被引用到了实际的生产之中。

1．板料冲压成型过程中存在的缺陷板料冲压成型过程中受到多方面因素影响和限制，其中主要需要面对的问题是，是否能够依据预期规定的轨道来对材料进行变形。