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拉延筋的设置对某型汽车横梁拉延成形质量影响的研究熊文韬;谢三山;黄兆飞;刘剑【摘要】汽车覆盖件拉延成形过程中,起皱、破裂、充形不全等质量缺陷不仅会影响零件尺寸精度,而且对零件外形美观也会造成极大的影响,在实际生产中是绝不允许的,而拉延筋的合理布置与设置对板料的成形质量中起到了十分重要的作用.基于此,本文以某些汽车横梁为研究对象,搭乘非线性有限元分析软件Dynaform,详细地分析了拉延筋的布置方式以及拉延筋拉延阻力的合理设置对某型汽车横梁拉延成形质量的影响.最终,结合零件自身结构特点,通过利用变拉延阻力方法解决了该零件起皱与充形不全的问题.为同类零件解决起皱与充形不全问题提供了一种较新的解决思路.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2019(054)002【总页数】5页(P76-80)【关键词】汽车横梁;冲压成形;拉延筋;起皱;充形不全【作者】熊文韬;谢三山;黄兆飞;刘剑【作者单位】成都工业学院材料工程学院,四川成都611730;成都工业学院材料工程学院,四川成都611730;成都工业学院材料工程学院,四川成都611730;成都工业学院材料工程学院,四川成都611730【正文语种】中文【中图分类】TG386汽车覆盖件拉延成形属于一种复杂的弹塑性、大变形力学过程，具有高度的几何非线性、材料非线性、边界非线性等特点[1]。
汽车覆盖件在成形过程中主要有破裂、起皱、回弹以及充形不全等质量缺陷。
其中，板料的充形不全会直接影响零件的成形精度，甚至使得零件无法满足基本的装配要求[2]。
为了改善板料充形效果，通常会在凹模口设置不同的拉延筋，改变板坯在凹模口部受到的拉深阻力分布形式，即在对应于板坯流动速度大的区域设置大拉深阻力的拉深筋，在板坯流动速度小的位置设置小拉延阻力的拉深筋，从而平衡板坯在凹模口部的流动速度差异，提高零件成形质量。
1 模型建立与工艺设计1.1 三维模型与材料选用如图1所示为汽车横梁的三维数模，板料厚度为1.2mm。
基于Dynaform的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模
拟
郭敏杰;曾珊琪
【期刊名称】《模具技术》
【年(卷),期】2009(000)006
【摘要】使用美国ETA公司的CAE软件Dynaform,通过求解器LS-Dyna计算,利用ETA/Post-processor来模拟某轿车引擎盖内板的拉深成形.通过模拟结果的比较,最终确定拉延筋的最佳布置方案及拉延筋的优化形式等.缩短了模具设计周期,降低了设计成本,提高车身质量.
【总页数】4页(P39-41,45)
【作者】郭敏杰;曾珊琪
【作者单位】陕西科技大学,机电工程学院,陕西,西安,710021;陕西科技大学,机电工程学院,陕西,西安,710021
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.Dynaform数值模拟技术在汽车覆盖件成形中的应用 [J], 陈小芳;扶名福;袁志军
2.基于Dynaform的汽车覆盖件冲压数值模拟可成形性研究 [J], 陈思;阎开印;丁国富
3.汽车覆盖件成形中拉延筋的设计与数值模拟 [J], 傅旻;孔垂有;张勇
4.拉延筋设置对汽车覆盖件成形质量的影响 [J], 谢暴
5.DYNAFORM数值模拟技术在汽车覆盖件成形中的应用 [J], 陈小芳;扶名福;袁志军
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
科技应用48 农家科技基于Dynaform 的汽车座椅支架成形数值模拟研究胡 伟 王新源（江西科技学院机械工程学院 江西南昌 330098）摘 要：薄板构件被广泛地应用在汽车工业中且绝大部分的构件都存在着一定的制造难度，以动力显式算法为基础，借助三维造型软件UGNX6.0建立了汽车座椅支架的有限元模型，通过采用有限元分析软件Dynaform 对汽车座椅支架的成形过程、成形极限图和减薄率的进行预测，得出了坯料的形状和拉延筋深度、形状等工艺参数对成形质量的影响。
在此基础上对成形参数进行优化，解决了起皱和拉伸不足等缺陷，极大的提高汽车座椅支架的制造质量，缩短生产周期和减低制造成本。
关键词：汽车座椅支架；拉延成形；动力显式算法；模拟1.前言 汽车工业作为全球经济发展的最重要产业之一,它极大地提升了材料、化工、电子、机械制造等多个产业的共同发展。
已成为评价一个国家工业水平发达程度的重要标志。
从某种意义上来说，汽车车身结构是由一些薄板构件通过一定的连接装置组合而成,这些薄板构件的数量约占整车零部件数量的70%-80%,其中绝大多数都存在不同程度的制造难度[1]。
近年来随着计算机模拟技术的不断进步，通过计算机模拟可以极大地提高薄板件的制造质量、缩短生产周期和减低制造成本等。
本文就汽车汽车座椅支架零件的冲压成形，采用有限元软件Dynaform 对其成形过程进行数值模拟研究，就其经常出现成形过程中的不充分或成形质量不好等问题进行分析。
确定出合适的冲压参数，实现了设计自动化，大大缩短了产品开发周期[2]。
2. 汽车汽车座椅支架有限元模型建立与模拟 2.1 汽车座椅支架成形性分析 由于汽车座椅支架的尺寸较大并且几何形状大多是形状复杂曲面，且该数值模拟软件本身的建模能力非常有限，因此首先借助三维造型平台UGS NX6 对零件进行三维建模。
同时，利用UG 的专用的数据交换接口IGES，将汽车汽车座椅支架导入Dynaform 中进行分析。
基于Dynaform的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模拟_图文模具技术2020 . No. 639文章编号:100124934(2020 0620039203基于Dynaform 的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模拟郭敏杰, 曾珊琪(陕西科技大学机电工程学院, 陕西西安710021摘要:使用 ETA 公司的CA E 软件Dynaform , 通过求解器L S 2Dyna 计算, 利用E TA/Po st 2p rocessor 来模拟某轿车引擎盖内板的拉深成形。
通过模拟结果的比较, 最终确定拉延筋的最佳布置方案及拉延筋的优化形式等。
缩短了模具设计周期, 降低了设计成本, 提高车身质量。
关键词:Dynaform ; 拉延筋; 汽车覆盖件; 中图分类号:TP391. 9Abstract :By i si twa re ETA/Dynaf or m , t he f or mi ng p rocess of aca r e ngine i calculated by LS 2Dyna a nd si mulated by ETA/Post 2p rocessor. The op ti mal a nd s hap e of draw bea d were deter mi ned by comp a ri ng t he si mulation re 2sults. The i mp roved design could shorte n t he develop me nt cycle of die , reduce design cost a nd i mp rove t he quality of ca r body.K eyw ords :Dynaf or m ; drawbea d ; aut omobile cover ; numerical si mulation0引言拉深件的质量在很大程度上受材料流动的影响。
基于Dynaform对拉延筋在板材拉深中的应用研究
刘普襄;李湘生;程松;阮尚文
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2010(000)006
【摘要】板材冲压工艺应用十分广泛,如何提高板材在拉深工艺中的成形质量,是从事冲压的技术人员和研究人员一直关注的热点问题.在板材拉深成形控制中设置拉延筋是既经济灵活又广泛运用的方法.在参考国内外资料的基础上,应用CAE中的专用分析软件Dynaform分别模拟了有拉延筋和无拉延筋存在的板材拉深成形过程,并对各自的数值模拟的结果进行对比分析,得出了拉延筋可以更有效地提高拉延件的成形质量的结论.
【总页数】3页(P51-53)
【作者】刘普襄;李湘生;程松;阮尚文
【作者单位】浙江理工大学,机械与自动控制学院,杭州,310018;浙江理工大学,机械与自动控制学院,杭州,310018;浙江理工大学,机械与自动控制学院,杭州,310018;浙江理工大学,机械与自动控制学院,杭州,310018
【正文语种】中文
【中图分类】TG386
【相关文献】
1.基于DYNAFORM的对拼焊板拉深坯料优化 [J], 姜民主;宋春雨;龚红英;仇丹丹
2.基于Dynaform的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模拟 [J], 郭敏杰;曾珊
琪
3.基于Dynaform的薄壁阶梯筒形件拉深过程研究 [J], 王铮
4.基于Dynaform的方盒形件拉深压边力的数值模拟 [J], 贺斌;邵世芬;罗丽
5.基于eta／Dynaform发盖外板拉深后切边回弹的模拟研究 [J], 崔礼春;朱梅云;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
DYNAFORM的问题集1:最近做的拉延⾥有两个⼯艺切⼝，但是不知道怎么处理，希望各位⾼⼿多多指教A:设置加载曲线，使模具在制定的位置停下来，然后倒⼊⽣成的dynain 到新的⼯程，选择tools/blank operation/ lancing 功能开⼯艺⼝，然后重新倒⼊⼯具，设置参数，继续计算！你说的加载曲线是punch and ring 的motion curve 吗？让他在切⼝的时候停下来，在开始切⼝的时候，再将制件切出⼀个缺⼝来是吗？（但是motion curves 是速度时间曲线，不好控制他在指定位移时停下来，有点⿇烦）好象是懂了，多谢，再问⼀个菜鸟问题，将dynain到⼊到新的⼯程，原来的应⼒，厚度分布信息还在吗，能保证到⼊的不仅仅是⼀个⽹格模型吗？多谢赐教，万分感激2: 我把坯料厚度的处理这个问题单独列出来，希望你能帮我解答。
我们在dynaform前处理⾥边建⽴坯料模型的时候输⼊的是中⾯模型，然后给出板料厚度（均匀或⾮均匀都可以），在计算的时候求解器会⾃动考虑的，那么它是怎么考虑的，对于⾮均匀板厚⼜是怎么处理的A:在dynaform前处理⾥边建⽴坯料模型的时候输⼊的是中⾯模型，然后给出坯料厚度，在计算的时候求解器认为坯料向厚度⽅向两边分别扩展0.5t。
对于坯料两个区域厚度不⼀样的情况，可以将坯料看作两块，分别设定其厚度，然后修改关键字，将两者连接起来。
但是对于坯料厚度渐变怎么处理，还请⾼⼿指教！3: Dynaform服务器中有许多学习的资料和练习的例⼦，对初学者来说⾮常合适。
可是不知什么原因，写⼿册的⼈和做例⼦的⼈好像不是同⼀⼈或同⼀组的⼈，总是前后⽭盾或隐藏、省略某些必要的内容，这样，象我这样的初学者⽤起来就⾮常别扭。
⽐如说⽹格的划分、压边⼒的加载等等这些很重要的步骤不知是有意还是⽆意地忽略掉了，新版本的⽤户⼿册在旧版本的基础上已经改正了⼀些错误，可是依然缺少很多内容或者“省略“掉了某些我认为⽐较重要的部分。
2009年重庆理工大学研究生学术论坛论文集的真实拉延筋与等效拉延筋在数值转换上的关关基于dynaform的真实拉延筋与等效拉延筋在数值转换上的系研究∗张侠1，李小平2（重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆，400050）摘要：目前用于数值模拟的拉延筋主要有真实拉延筋和等效拉延筋两种类型。
虽然对于这两种拉延筋的研究很多，但是真实拉延筋与等效拉延筋在数值转换上的关系目前没有很明确的表述。
利用dynaform软件通过对无凸缘筒形件拉深成形数值模拟，分别采用真实拉延筋和等效拉延筋，研究二者之间的数值转换关系。
关键字：真实拉延筋；等效拉延筋；数值模拟Research on the Numerical Value Conversion Relationship of True-draw Bead and Equivalent-draw Bead Based on DynaformZhang Xia Li Xiao-ping(College of Material Science and Engineering,Chongqing University of Technology,Chongqing,400050)Abstract：Now,for the numerical simulation,there are two kinds of draw bead—true-draw bead and equivalent-draw bead.Although there are a good many researcheson the two kinds of draw bead,at present,it has no definite statement on the numericalvalue conversion relationship of true-draw bead and equivalent-draw bead.Based ondynaform software,this paper aims at researching the numerical value conversionrelationship of true-draw bead and equivalent-draw bead by tensile form numericalstipulation of no flange sleeve-shaped piece,adopting true-draw bead and equivalent-draw bead respectively.Key words：true-draw bead;equivalent-draw bead;numerical simulation1引言拉延筋是板材冲压成形质量的一个重要影响因素。
基于DynaForm的高强钢液压拉深成形数值模拟研究陈明【摘要】随着对汽车轻量化与碰撞安全性要求的提高,越来越多轻质、高强度材料运用在车身上,以达到减轻车身质量及提高车身安全性的目的.但材料强度越高,运用传统的冷冲压工艺对零件成形就越困难.为了得到成形质量更好,尺寸精度更高的零件,必须采用其他先进的成形技术[1].通过运用DynaForm成形分析软件,对DP780高强钢零件的冷冲压过程及液压拉深成形过程进行了数值模拟,获得了零件的减薄率云图及最大主应力云图,并绘制出了在不同压边力及不同液压力下,最大减薄率与最大主应力的变化曲线.研究结果表明:相比于冷冲压工艺,液压成形对高强钢的成形性具有明显提升,并且压边力的改变对冷冲压的影响大于对液压成形的影响.在液压成形过程中,液压力较小时,零件最大减薄率及最大主应力受液压力的影响变化较大,之后随着液压力增大变化趋势逐渐趋于平缓.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】4页(P14-17)【关键词】高强钢;冷冲压;液压成形;数值模拟【作者】陈明【作者单位】东风柳州汽车有限公司,广西柳州 545000【正文语种】中文【中图分类】TL242.30 引言板材冲压成形是一项十分重要的制造技术，广泛运用于汽车、电器、航空和国防工业等行业中，通常是在室温下进行，也称冷冲压[2]。
但传统的冷冲压成形性能不佳，容易产生变薄、拉裂、起皱、回弹、尺寸精度误差太大等问题，并且材料的强度越高，成形越困难，进而推动了许多如液压成形等先进的成形工艺的发展[3]。
液压成形属于一种柔性成形技术，是指采用液态的水、油或黏性物质作为传力介质，代替刚性的凹模或凸模，使坯料在传力介质的压力作用下贴合凸模或凹模而成形。
板料液压成形主要分为主动式和被动式两大类。
主动式液压成形是指液体代替凸模(见图1)，被动式液压成形是指液体代替凹模[4](见图2)。
被动式在成形过程中需控制的参数有压边力、液体压力和凸模行程，而主动式则只需控制液体压力和压边力。
基于Dynaform的弯曲成型及回弹数值模拟毛欣然;刘淑梅;罗阳;吴昊然【摘要】利用Dynaform有限元分析软件对弯曲件成形过程进行数值模拟,研究板料弯曲成形时,弯曲中心角、板料厚度及板料与模具间的摩擦因数对回弹的影响.通过响应面实验,分析影响回弹角大小的主次因素,确定各因素与回弹量的关系.分析实验得到的数据给出最优解组合,为实际生产中解决回弹问题提供最佳方案.通过响应面实验得到:弯曲中心角100.5°、板料厚度1.268 mm、摩擦因数0.092时回弹量最小.在工程实际中,在不影响产品功能的前提下,可适当增加弯曲件的弯曲中心角,从而降低回弹值,保证产品的尺寸精度,更好地节省生产成本,缩短开发周期,提高生产效率.【期刊名称】《黑龙江科学》【年(卷),期】2019(010)010【总页数】6页(P4-9)【关键词】Dynaform;弯曲回弹;数值模拟;V形件;响应面【作者】毛欣然;刘淑梅;罗阳;吴昊然【作者单位】上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TG3861 研究背景1.1 研究回弹的意义及内容目前低能耗、高安全性以及高精度是工业发展的重要需求。
弯曲回弹严重制约了工件的精度。
以往为解决回弹问题，总是用加工现场的大量实验数据来修正模具参数，过程复杂且效率低。
在解决高强钢冲压成形回弹的问题上，有限元数值模拟方法对研究弯曲回弹有很重要的意义。
本研究利用Dynaform数值模拟软件对V形件进行数值模拟，研究弯曲中心角、板料厚度和摩擦因数对回弹量的影响，并进行响应面实验，分析三个影响因素对回弹影响大小的主次顺序，分别确定其与回弹量之间的关系。
1.2 冲压回弹的产生金属材料在塑性弯曲时均伴有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫做回弹[1]。
eta/DYNAFORM5.8.1发布说明（2011年11月）主要功能改进1. 流线型的BSE界面。
2. 在DFE模块，用户现可参数化创建一个对称件的模面。
3. 增加了新产品的替换功能。
用户可轻易保留当前模面设计并访问新的产品设计曲面。
4. 新增了支持用户自定义的真实拉延筋（GEOMETRY BEAD）和等效拉延筋转换库（LineBead Conversion Library）。
5. 在自动设置模块，增加了标准氮气弹簧力曲线数据用于压边圈控制。
BSE模块中新实现的性能，特征和功能1. 新增BSE工程管理界面，允许用户在分析计算之前设置单位制、材料密度以及分析的工件类型。
2. 在预处理中，支持导入CAD数据时，同步对其进行网格划分。
3. 在预处理中的产生中间曲面（Generate Middle Surface），操作结束后，自动将中间曲面所在的层，添加到当前工具中，并移除当前工具中的其它层。
4. 在预处理中的分离曲面（Separate Surface），操作结束后，允许用户选择顶部曲面或底部曲面所在的层，添加到当前工具中，并移除当前工具中的其它层。
5. MSTEP网格（MSTEP Mesh）类型现为预处理中的曲面网格划分（Surface Mesh）中的默认工件网格划分。
6. 在定义对称（Symmetry）时，程序自动检查零件是否关于对称平面对称。
7. 在冲压方向调整（Tipping）中加入新的自动调整冲压方向的方法：网格法向。
将所选网格的平均法向作为冲压方向。
8. 增强了一模两件（Double Attached）、孔填充（Inner Fill）、边界光顺（BoundarySmooth）、端头补充（Sidestep）功能，具体可以参考DFE模块。
9. 把一步法求解（MSTEP）、坯料轮廓线（Outline）、坯料排样（Nesting）功能集成在一个对话框，允许用户随意切换功能。
10. 把一步法求解中的拉延（Draw）和修边线（Trim Line）进行了分离，允许用户分别进行操作，使各自功能更明确和清晰。
基于Dynaform的真实拉延筋高度控制的数值模拟
彭成允;关婧;曾英;李涛
【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(026)003
【摘要】采用Dynaform软件对具有几何尺寸的真实拉延筋进行数值模拟分析。
主要通过控制拉延筋高度变化使材料各部位的变形趋于均匀，从而可以较大程度地防止板料沿凹模口周边产生起皱、破裂、波纹等成形缺陷，进一步改善成形件品质。
对拉延阻力的模拟结果进行分析，得到拉延筋的高度控制对盒形件成形质量的影响。
【总页数】4页(P56-59)
【作者】彭成允;关婧;曾英;李涛
【作者单位】重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室／重庆
理工大学材料科学与工程学院,重庆400054;重庆理工大学材料科学与工程学院,
重庆400054;重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054;重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054
【正文语种】中文
【中图分类】TG386
【相关文献】
1.基于Dynaform的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模拟 [J], 郭敏杰;曾珊琪
2.基于Dynaform对拉延筋在板材拉深中的应用研究 [J], 刘普襄;李湘生;程松;阮
尚文
3.基于Dynaform的真实拉延筋高度控制的数值模拟 [J], 彭成允;关婧;曾英;李涛
4.基于数值模拟的C柱内板拉延筋设计与优化 [J], 王琬璐;刘全坤;刘克素;王成勇
5.基于数值模拟的拉延筋约束阻力计算方法研究 [J], 彭必友;胡腾;肖兵;龙玲;殷国富
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于Dynaform的圆筒拉深件数值模拟胡泽豪;刘娟;王楠【摘要】以Dynaform为模拟分析平台,对典型圆筒件拉深成形过程进行了模拟.用正变实验的方法评定了压边力、冲压速度、凸凹模间隙三个因素对零件成形质量的影响,并得到一组优化的参数值.圆筒件拉深成形相关参数的最优值压边力为20kN,冲压速度为2000mm/s,凸凹模间隙为1.1mm.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】3页(P29-30,33)【关键词】圆筒件;数值模拟;Dynaform;正交试验【作者】胡泽豪;刘娟;王楠【作者单位】中南林业科技大学,湖南长沙410004;中南林业科技大学,湖南长沙410004;中南林业科技大学,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】TH121 引言金属薄板成形零件大多都具有复杂的不规则形状，其成形过程(制品质量)一般受到材料性能、毛坯形状、摩擦润滑条件、模具形状、冲压方向和速度以及压边力的大小等诸多因素的影响，涉及几何非线性、物理非线性和边界非线性问题，很难精确建立成形过程的计算模型[1]。
随着计算机技术以及有限元技术的不断进步和发展，近年来用有限元法对板料成形过程进行数值模拟和分析的新技术也随之发展起来。
Dynaform是由美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成形模拟的专用软件包，可方便的求解各类板料成形问题，比如预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能等。
笔者以典型圆筒件为研究对象，Dynaform为模拟分析平台，对其拉深成形过程进行模拟，预测其成形缺陷，分析并优化引起其产生缺陷的主要参数。
2 数值模拟拟用拉深件坯料直径100mm，拉深筒形件直径50mm，拉深高度15mm，材料厚1.0mm。
模具相关参数:凹模工作部分直径51mm，圆角半径3mm;凸模工作部分直径50mm，圆角半径3mm;模具单边间隙0.5。
采用Pro/E软件，在Pro/E 中建立毛坯和凹模的模型，再以IGES格式导出到Dynaform中，通过凹模间隙自动生成凸模。
基于DYNAFORM的轿车后背门冲压成形的仿真模拟翁怀鹏;张光胜;张雷【摘要】文章根据该外覆盖件特点运用CAE软件DYNAFORM进行精模拟,制定关键技术设计的方案,在此基础上,通过拉延筋的综合优化(拉延筋圆角半径和拉延筋筋高等),达到制件无拉裂、少起皱、小回弹,保证冲压件质量,对实际生产起指导作用.较采用传统的“试错法”设计模具可以降低研发成本,从而增强企业在市场中的竞争力.【期刊名称】《重庆文理学院学报（社会科学版）》【年(卷),期】2015(034)005【总页数】5页(P87-91)【关键词】DYNAFORM;拉延筋;综合优化;成形极限图【作者】翁怀鹏;张光胜;张雷【作者单位】安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖241000;安徽商贸职业技术学院,安徽芜湖241002;瑞鹄汽车模具有限公司,安徽芜湖241009【正文语种】中文【中图分类】TG386.2常用板料成形模拟软件有很多，包括ROBUST、PRO/MECHANICA、ALGOR、PAM-STAMP、ANSYS、DYNAFORM、AUTOFOR等[1-4].DYNAFORM 是众多板料成形 CAE 分析软件中的一个.它是由美国 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[5-7].DYNAFORM 要求用户在实际求解中输入高质量的网格，并有诸多控制参数供用户选择使用.在正确掌握这些参数的作用规律后，可以计算得到较好的模拟结果.根据该结果预测成形过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹并评估板料的成形性能，因此可以为模具设计者提供帮助[4].轿车后背门(尾门)外板较之一般的冲压件，具有薄而复杂、结构尺寸较大、表面质量要求高、多为流线型空间曲面、配合协调性高等特点，采用传统方法设计模具，耗时长、成本高[8].本文通过应用 DYNAFORM 软件对某汽车后背门外板零件进行冲压成形数值模拟分析研究，可比较直观地了解冲压成形的过程和结果.通过多次不同方案的优化、调整模拟参数，找出合理的冲压成形工艺参数并明确拉延筋圆角半径和拉延筋筋高对板件冲压成形性能的影响，达到优化成形的目的，为实际生产后背门外板零件提供重要的指导，从而可以缩短生产研发周期，降低成本，提高零件质量.本文采用UG建模，家用轿车后背门外板的的UG模型如图 1 所示. 尽管DYNAFORM 软件自身携带有线和图的操作能力，但往往比较简单，无法造型出复杂的型面，一般作为一个重要补充在前处理中使用.所以，一般都是使用者本人根据其他三维软件建好的模型，再导入到 DYNAFORM 中. 在汽车模具行业中常用的三维软件有 CAD、UG、CATIA 、Pro/E等 .对于板料的处理步骤如下: 将建立好的几何模型另存为IGES 格式，然后导入DYNAFORM 即可完成模型的导入. 采用网格划分工具(MESHTOOL)，对导入的曲面进行网格划分，一般是网格划分得越小，模拟时间就越长；网格划分过大，模拟结果不准确，所以网格划分大小要适当[3].划分好网格后还要对其进行网格检查，主要看是否有重叠、漏洞、网格的法向是否一致，必要时还要进行修补.板料处理完成后，依次将凸模、凹模、压边圈的UG模型导入前处理中检查修补.在工具以及板料网格都划分好并设置适当的软件和成型参数后，提交求解器计算，花费一定时间计算完成后即可在后处理中打开.d3plot文件进行结果查看和分析.对于外覆盖件的拉深成形及质量控制，方法有很多.如设计合理的毛坯形状并尽量减少毛坯尺寸，拉深时压边力的合理控制，拉延筋合理布置及高度变化，选择适当r值、易屈服、延伸率大的材料等等[7].其中拉延筋的圆角半径和高度变化对板料冲压成形性的影响是本文研究的主要内容.对于CAE分析员来说，要设计什么样的拉延筋，除了应该满足阻力要求外，还必须要考虑以下几个方面的因素：第一，对单筋来说，其结构简单，便于加工和模具调试时拉延筋的修正；宽度比较小，可以减少模具尺寸；反力较小，所需压边力可相应减少，能降低对模具刚度和设备刚度的要求.第二，对于重筋来说结构比较复杂，加工难度大，宽度相对较大，会增加模具尺寸和毛坯尺寸，且模具调试时拉延筋参数的修正比较困难.因此，一般情况下多选用单筋.本文主要考虑在工艺“冲压方向”、模具“压料面”以及“模具结构”等设置确定的情况下，研究拉延筋圆角半径和拉延筋筋高对后背门外板的成形性(主要考虑有无拉裂)的影响.研究的后背门外板的原始CAD图和网格与如图1所示.该汽车后背门外板的具体料厚为0.8 mm，长度为1 300 mm，宽度为1 200 mm以及最大深度差为130 mm.冲压质量要求分别有尺寸精度即保证图纸上的尺寸要求、保证与主模型相符合的形状要求、保证表面无皱纹、滑移线等缺陷的表面质量要求以及保证有足够的刚度等.在布置拉延筋的位置时，必须根据拉延件形状特点、拉延深度及材料流动特点等情况而定.例如后背门外板为了增加进料阻力，提高材料变形程度，布置原则应为放一整圈或间断的 1~3 条拉延筋.为了增加径向拉应力，防止毛坯起皱，则应在容易起皱的部位设计局部的短筋.为了调整进料阻力和进料量，在拉延深度大的直线部位放 1~3 条拉延筋，深度大的圆弧部位，不放置拉延筋，深度相差较大时，在深的部位不设置拉延筋，浅的部位设拉延筋.本文所研究的后背门外板的拉延筋为一整圈圆筋和对称布置的两个局部短圆筋(见图1).表1中所列的拉延筋圆角半径和筋高变化量即为图1中左图(或右图)中的左右两侧各布置的一条短的圆筋的参数.试验方案如表1所示.本文设计的方案主要用来研究拉延筋筋高和拉延筋圆角半径对薄板件后背门冲压成形性的具体影响.对于薄板件的冲压成形，拉延筋圆角半径和拉延筋的筋高的确定都不是确定的值.从查阅的资料来看一般以圆角半径3 mm、筋高6 mm左右开始进行CAE计算分析，若计算结果较差则进行适当调整.如结果拉裂则加大圆角半径、降低筋的高度.如结果显示严重起皱则减小半径增加筋的高度；若计算后，结果较好则可采用该参数进行生产.对比方案一、方案二、方案三的结果可以很直观地看出拉延筋圆角半径对后背门外板冲压成形性的影响.对比方案三和方案四的结果可以清晰地看出筋高的变化对后背门冲压成形性的影响.将前两种对比的结果相互对比可以看出拉延筋筋高与拉延筋圆角半径对后背门外板冲压成形性的影响程度.采用单动拉延成形，主要冲压成形参数设置如下.(1)Blank (毛坯)：根据经验以及资料进行毛坯估算尺寸以及考虑到实际应用，采用矩形毛坯，尺寸为1 500 mm×1 500 mm ，放置在模具上，材料选用DC06；(2)Tools (工具)：包括die (凹模)、punch (凸模)和binder (压边圈)的设置，根据前面的模面设计，软件会自动生产相应的工具，并用不同的颜色显示；(3)Process (过程)：设置模具运行速度、时间和压边力.模具工作过程分为closing(闭合)和drawing(拉深)两个阶段.闭合阶段凹模速度V=2 000 mm/s，凸模V=0,根据计算设置压边力为F=106 N；拉深阶段凹模速度V=5 000 mm/s，凸模速度V=0，压边力F=106 N.根据工具之间相对位置，设置好压边圈下行时间和凸模下行时间以及闭合高度和拉深深度.首先凹模先向下运行完成闭合后压边圈压住坯料，然后凹模继续下行进行成形.(4)Control (控制)：采用系统默认设置参数并选中Selective mass scaling(选择性质量缩放)和Refining meshes(网格重划分)复选框，将Time step size(时间步长)改为合适的数值，该值越小，计算所耗时间越久.上述参数设置好后，保存后开始进行模拟.本文所设计的四个方案均有一次模拟过程，每一次的模拟，其拉深成形drawing的参数设置均为上述参数.方案一的模拟结束后，模拟方案二的前处理只需将方案一的前处理复制一份，再将凹模与压边圈上的拉延筋圆角半径和拉延筋筋高设置成表1的参数即可.方案三和方案四依次类推.图2所示为成形极限图，它表示板材在不同的应力状态下的变形极限.它用来表示金属薄板在变形过程中，在板平面内的两个主应变的联合作用下，某一区域发生减薄时，可以获得的最大应变量.板平面内任意两个主应变的组合，只要落在成形极限图中的成形极限曲线之上，薄板变形时就会发生破裂，反之则是安全的.每一种材料的成形极限曲线一般都是由试验获得.成形极限曲线试验的数据一般都是分散的，形成一定宽度的条带，称之为“临界区”，处于临界区的薄板有濒临破裂的危险.成形极限图是判定和评定板料成形性能的最为简单和直观的方法，是解决板料成形问题的一个工具.计算完成后，进入DYNAFORM的后处理程序界面，在后处理中打开拉深模拟所得到的结果文件d3plot，就可以对模拟结果进行分析与评价.下图是上述四个方案模拟所得结果的成形极限图.从上面四个图可以看出，四种方案下，板料都有处于破裂区的部分.但是仔细看方案一和方案二的成形极限图，可以看出该两个方案皆是不可取的.成形极限图上，破裂区很分散，表示CAE计算并未完成就终止了.方案三和方案四对比前两个方案，有一个明显的改善——就是破裂区的分散度变小了.这说明增加拉延筋圆角半径效果是很好的，可以明显减少进料阻力.再看方案三和方案四，很明显方案四的结果更加可靠一点.两者模拟条件的差别仅在于筋高不同，方案四的筋高较方案三降了1 mm，其成形极限图就不错了，虽然有处于破裂区的部位，但这还不能判定其破裂，还得看模拟结果的网格形状以及减薄率的大小. 图3为四种方案的模拟成形云图.模拟成形云图结合成形极限图和变薄率可以帮助我们直观地看到板料的具体情况，确定板件在拉深后的确切状态.对板料单元进行拉深成形时，各部分的拉裂起皱状态以及网格的形状都会反应在模拟云图中.在大多数CAE仿真模拟中，板料的变形不会完全处于安全区域内，但只要关键部位满足条件且其他部位没有大的风险即可满足.若大多数变形区在安全区内并且伴随有拉伸不足，表明仍有继续拉深变形的潜力.若有部分单元处于红色区域且网格形状发生严重拉长或者其他异变，则肯定会发生拉裂；若有部分网格单元处于红色区域但是网格形状没有变化，再结合变薄率比较小，表明该处网格正常，板件质量有保证.分析上述成形云图能够得出，方案一和方案二明显拉裂，计算异常终止，其最大减薄率分别达到93.825﹪和92.735﹪可以证实该形态.方案三虽有改善但并不明显，其最大减薄率也达到了86.258﹪，结合网格变形严重，故可判断明显拉裂.方案四的成形云图可以明显发现区别，网格形状保持地较好，并没有被拉长的异样网格且最大减薄率变为35.011﹪，是可以接受的.综合分析可以看出，根据成形极限图所反映的与实际情况一致.基于DYNAFORM的数值模拟分析技术，以典型汽车覆盖件轿车后背门外板为例，探讨了CAE仿真分析过程中的具体问题，得出FLD图和四种方案的成形模拟云图.基于理论DYNAFORM分析技术的求解结果可以指导轿车覆盖件零件的实际冲压成形，能有效地解决模拟后模具的形状参数化调整问题，从而节省大量时间和成本，提高设计的可靠性[8].通过零件的CAE仿真分析，可以预计覆盖件在成形时所需的有关拉延筋方面的各项参数，较之实际采用压力机进行冲压试验具有难以比拟的优越性.目前，CAE仿真分析技术还处于不断完善阶段，随着计算机技术和有限元理论的进一步发展，CAE数值分析技术将能够更迅速、更真实地反应冲模成形过程中的各种问题，从而能够更好地指导生产实践[6].通过上述模拟试验研究与分析，针对拉延筋的综合优化使得板料成形时避免拉裂可以得出以下结论：拉延筋圆角半径和拉延筋高对板料成形是否拉裂均有影响，其中拉延筋筋高的影响更为显著，降低筋高所带来的进料阻力的减少也更多；在模拟中出现明显破裂时，应优先考虑降低拉延筋筋高，得到较好的结果后再通过增加拉延筋圆角半径进一步优化模拟结果.【相关文献】[1] 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收稿日期:2009-06-29作者简介:郭敏杰(1986-,男,硕士研究生。
文章编号:1001-4934(200906-0039-03基于Dynaform 的汽车覆盖件成形中拉延筋的设置与数值模拟郭敏杰,曾珊琪(陕西科技大学机电工程学院,陕西西安 710021摘要:使用美国ET A 公司的CAE 软件Dynaform,通过求解器LS -Dyna 计算,利用ETA /Post -processor 来模拟某轿车引擎盖内板的拉深成形。
通过模拟结果的比较,最终确定拉延筋的最佳布置方案及拉延筋的优化形式等。
缩短了模具设计周期,降低了设计成本,提高车身质量。
关键词:Dynaform;拉延筋;汽车覆盖件;数值模拟中图分类号:T P391.9 文献标识码:BAbstract:By using increment simulation sof tware ETA/Dynafor m,the forming process of a car engine inner panal w as calculated by LS -Dyn a and simulated byETA/Post -pr ocessor.The optimal setting and sh ape of draw bead w ere deter mined by comparing the simulation r e -sults.T he impr oved design could shorten the development cycle of die,reduce design cost and improve the quality of car body.Keywords:Dynafor m;dr awbead;automobile cover;numerical simulation0 引言拉深件的质量在很大程度上受材料流动的影响。
基于Dynaform喇叭口形制件冲压成形数值模拟叶勇;王金彦;蒋启【摘要】利用Dynaform软件对喇叭口形制件拉深成形过程进行数值模拟分析,通过理论计算,对制件进行两次拉深.模拟结果显示:该制件能正常成形,说明工艺参数设置合理.利用Dynaform软件能够很好地预测成形过程,提高产品质量.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2012(026)002【总页数】4页(P176-179)【关键词】Dynaform软件;喇叭口制件;拉深;数值模拟【作者】叶勇;王金彦;蒋启【作者单位】上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TP319冲压是利用模具和冲压设备使金属板坯料产生塑性成形，从而获得所需要的形状和尺寸零件的一种压力加工方法.弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩口、缩口和旋压等是冲压所涵盖的几种基本工艺过程.其中，拉深是利用专用模具将平板毛坯制成开口空心零件的一种冲压工艺方法.用拉深方法可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形和其他不规则形状的薄壁零件，拉深方法还可用来制造薄壁空心件.由于生产效率高、节省材料、零件的强度和刚度好、精度较高，拉深可加工的范围非常广泛，加工零件直径从几毫米至2～3 m，在汽车、航天航空、国防、电器和电子等工业部门以及日用品生产中，占据相当重要的地位［1］.本研究采用Dynaform软件作为数值模拟前后处理的工具，应用LS-DYNA3D计算模块，用数值模拟的方法模拟了喇叭口形制件的拉深成形过程.1 喇叭口形制件的工艺分析［2］制件为喇叭口形状，如图1(a)所示.实体模型如图1(b)所示.尺寸为自由公差，取IT14 级，底部圆角半径r=3 mm，厚度t=1 mm，r ＞t.材料为08低碳钢，牌号为08b，硅含量(质量分数(w)，下同)不大于0.17%的半镇静钢.半镇静钢为脱氧较完全的钢，其脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱.这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点，在冶炼操作上较难掌握，但是在碳素钢中此类钢具有一定的发展前景.半镇静钢的许多性能和特点，如钢锭的纯洁度、成分偏析、成材率、冲击韧性、冷冲压性能和焊接性能等都介于镇静钢和沸腾钢之间，可作为普通或优质碳素结构钢使用.其化学成分(w)和力学性能见表1和表2.其拉深性能较好，而且制件的形状、自由公差、圆角半径、材料及批量皆满足拉深工艺的要求.图1 喇叭口形制件模型图Fig.1 Model diagram of bell-mouth part表1 08 钢的化学成分Table 1 Chemical compositions of 08 steel表2 08 钢的力学性能Table 2 Mechanical properties of 08 steel1.1 毛坯尺寸计算喇叭口形制件毛坯的形状一般与制件横截面的形状相似，毛坯尺寸的确定方法有等质量法、等体积法和等面积法.在不变薄拉深中，毛坯尺寸一般按等面积法来确定.具体方法是:将制件分解成若干个简单的几何体，分别求出各几何体的表面积，对其求和.根据等面积法，求和后的面积等于制件的表面积;又因为毛坯是圆形的，即可得到毛坯的直径.由于材料的各向异性，该制件凸缘的外轮廓会出现凸耳不齐现象，为了保证制件的尺寸精度，在实际冲压中需要考虑制件的修边余量.制件的相对高度H/d=22.77/16.7=1.36.根据冲压手册，查得修边余量δ=2.5 mm;为取整制件的高度，取修边余量δ=2.23 mm，制件的高度H 修正为22.77 +2.23=25 mm.本研究利用Unigraphics软件建立CAD 模型，并以*.iges 格式导入Dynaform软件中，将模型进行网格划分，利用Dynaform中的坯料工程对成形制件进行毛坯尺寸估算，得到毛坯的直径为50.5 mm.定义的毛坯尺寸与实际接近，模拟的精度很高，可以给模具设计和工艺设计提供参考［2］.1.2 拉深次数的确定制件的拉深系数m=d/D=16.7/50.5=0.33.毛坯的相对厚度t/D=1/50.5=0.02.由相对厚度查相应手册可以得制件首次拉深的极限拉深系数m=0.48～0.50，因为m＜m1，故制件需多次拉深.设第一次拉深的圆筒件直径为28 mm，底部圆角半径为5.5 mm，此时的拉深系数m1=28/50.5=0.55，大于极限拉深系数，可拉深成功.第二次拉深系数m2=m/m1=0.33/0.55=0.60，满足工艺要求，故对制件进行两次拉深成形［3］.2 前处理与提交运算2.1 创建三维模型利用Unigraphics 建立第一次拉深分析的上模(实际为上模和压边圈)实体模型，如图2 所示.将建立的实体模型文件导入，由于所建立的上模在成形过程中与制件的内表面接触，其几何尺寸与制件的内表面尺寸相一致.图2 上模实体图Fig.2 Upper entity die2.2 前处理设置本研究设置的成形类型为双动，毛坯和所有接触界面类型为单面接触，冲压方向为Z 向，接触间隙为1.0 mm，对毛坯和上模进行自适应网格划分.按传统设置方法对工具进行定义，创建凹模和压边圈.选择薄壳(BT)单元对毛坯属性进行设置，BT单元采用5 点积分.毛坯材料选择08 钢，36 号材料模型，材料的质量密度为7.83×103 kg/m，弹性模量为1.87×105 Pa，泊松比为0.3，强度极限为297 MPa，硬化指数为0.2，各向异性参数R0=1.87，R45=1.27，R90=2.172，Barlat 屈服函数M=6，厚度为1 mm.自动定位后得到的工具图，如图3所示.图3 工具自动定位结果图Fig.3 Automatic positioning result of tools用工具测量凹凸模的距离为24 mm，经计算，最终设定凸模运动速度为2 000 mm/s，运动位移为24－1.1=22.9 mm，选择接触类型为成形单向面到面，设定阻尼系数为2.0，静摩擦因数为1.25［4］.最终设定的凸模运动位移曲线如图4所示.图4 上模运动位移曲线Fig.4 Movement displacement curve of upper die对压边圈工艺参数进行设置，设定压边圈为接触参数，通过经验公式计算，设定压边力大小为3 000 N［5］(合计大约0.3 t 物体产生的重力)，最终设定恒定压边圈的压力载荷曲线如图5 所示.图5 压边圈的压力载荷曲线Fig.5 Pressure load curve of blank holder3 后置处理3.1 数值模拟结果及分析提交LS-DYNA 求解器求解计算，求解器在后台进行运算，不需要人工干预，运算结束后以d3plot和dynain 文件保存.启动后处理界面，读入d3plot 文件，进行成形极限和厚度分析，如图6 所示.由仿真结果可以看出:材料最薄处为0.851 7 mm，变薄率为14.8%;最厚处为1.428 mm，位于修边余量的位置.从图6(a)可以看出，该制件成形过程完全处在成形极限区域内，制件没有出现破裂现象，同时在制件端口位置有一定程度的起皱趋势.综合上述分析，第一次拉深成形的工具选择和参数设置满足要求［6］.图6 第一次拉深成形极限图和壁厚变化云图Fig.6 Forming limit diagram and thickness distribution cloud graph of first drawing3.2 第二次拉深分析将第一次拉深生成的dynain 文件导入数据库，形成第二次拉深的毛坯层;导入第二次拉深的上模文件，进行网格划分，采用无压边圈拉延成形，设定凸模运行速度为1 000 mm/s.运算完成后，得到零件最终形状，在后处理界面得到毛坯成形极限图和厚度的变化图，如图7 所示.图7(a)显示，制件成形过程完全处在成形极限区域内，没有出现破裂现象，在制件端口处有一定程度的起皱趋势，该部分属于修边余量［7］.图7(b)显示:材料最大减薄0.803 3 mm，减薄率接近20%;最大减薄处位于拉伸件底部圆角，该部位承受筒壁传来的拉应力，并且受到凸模的压力，在拉、压应力的综合作用下，这部分材料变薄最为严重，最容易出现拉裂，模拟结果与实际加工过程吻合.图7 最终零件成形极限图和壁厚变化云图Fig.7 Forming limit diagram and thickness distribution cloud graph of final part4 结语利用Dynaform 软件能较好地显示在载荷作用下板料的变形、各部分的应力应变分布和厚度变化等.通过成形极限图能方便、直观地反映板料的变形，对板料成形有十分重要的指导作用.通过预测成形过程中破裂和起皱的产生，对成形过程进行监控，能提高产品质量和生产效率［8］.参考文献:［1］翁其金，徐新成.冲压工艺及冲模设计［M］.北京:机械工业出版社，2008:160－180.［2］郎利辉，王秀凤.板料成形CAE 设计及应用:基于Dynaform［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2010:79－101.［3］陈文亮.板料成形CAE 教程［M］.北京:机械工业出版社，2005:40－61. ［4］龚红英.板料冲压成形CAE 实用教程［M］.北京:化学工业出版社，2009:39－67.［5］高锦张.塑性成形工艺与模具设计［M］.北京:机械工业出版社，2002:153－154.［6］肖亮，柳建安.基于Dynaform的圆筒件拉深压边力数值模拟［J］.机床与液压，2009，37(5):170－171.［7］吴承格，张尊国，房强汉，等.基于Dynaform 制动壳体件首次拉深成形仿真及模具设计［J］.煤矿机械，2009，30(11):114－115.［8］林忠钦.汽车板精益成形技术［M］.北京:机械工业出版社，2009:39－67，185－200.。
