模具CAE基础——dynaform
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第 1 节. 背景
Engineering Technology Associates Inc. (ETA)板料冲压工艺组为板金成形数值分析中的基本训练准备了这个文件。它为新的用户提供基本的信息和训练来学习该如何使用 DYNAFORM-PC。
这是一个以 LS- DYNA 为基础的板料冲压成形数值分析技术;因此,为使用户方便和易读,这将会是“DYNAFORM-PC”的参考手册。
板料冲压成形数值分析技术在过去二十年以来有长足的发展。这要归功于计算机的高速发展。
板料冲压成形工业仍然解决一系列的问题,包括在尝试中的试验和失败的费用。订造一个典型的汽车面板金属模的时间要二年,其中九到十二个月为试验。
今天这个高度竞争的市场要求金属成形工业从概念上的设计到生产的产品发展周期要改进。强烈要求成本降低,缩短生产周期,高的质量,这就需要发展Computer Aided Engineering(CAE)模拟。
CAE 应用为金属模设计和板金属形成过程模拟提供一个工具协助金属模设计者和冲压工程师在设计阶段就能评估制造的可行性; 探究替代方案设计并评估trade-offs,最后, 得出一个设计最优方案。
有限元分析 (FEA) 是分析复杂的三维板金形成的一个强力的模拟工具,可以模拟潜在的成形缺陷如开裂,起皱和回弹等问题。它能用在金属模设计期间或如故障修理期间。
板金的可成形性可以认为是一个系统的过程,包含材料的属性,金属模设计,成形过程的控制。
DYNAFORM-PC解决包是研究上述问题和协助金属模设计者和冲压工程师完成"快速的设计原型"。
第 2 节. 板金成形应用
这节提供板金成形过程和应用的基本知识和数据。大部份数据和草图摘录在"Computer Modeling of
Sheet Metal Forming Process; Theory, Verification and Application",作者为N.M. Wang和S.C.
1 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
Dynaform软件在冲压工艺及模具设计教学中的应用
摘要:本文以不规则曲面拉深件毛坯尺寸计算为例,介绍了dynaform有限元分析软件在冲压工艺及模具设计课程教学中的应用,将冲压工艺及模具设计的教学与dynaform的数值模拟技术紧密结合在一起,从而让学生更好地理解和掌握相关理论和基本概念,较大地提高了教学质量。
关键词:冲压工艺及模具设计;dynaform;拉深
中图分类号:g642.4 文献标志码:a 文章编号:1674-9324(2013)20-0084-02
一、dynaform软件
dynaform软件能真实模拟板料成形中各种复杂问题,可以直观地动态显示各种分析结果。因此,dynaform软件具有广泛的应用前景,目前已应用于多个工程领域,如汽车和航天航空工业,以及生产生活的多个方面,如家用电器和厨卫工具等产业。dynaform可用于评估材料在成形过程中的一系列反应,如预测板料的表面质量、部件壁厚减薄,以及加工过程中出现的开裂和起皱等问题,同时还可以评估板料的成形性能。通过dynaform还可以有效地实现对冲压生产的全过程进行模拟。冲压工艺及模具设计课程的教学目标就是通过教学使学生掌握冲压工艺的制定方法,并能通过所掌握的知识而自行设计一般的冲压模具的结构和几何参数。在传统的工艺计算过程中,工艺参数基本都是由工具书上查取表格或由经验公式获得,但是这些经验公式只是适宜一些较简单的规则形状。随着现代生产技术的进步,零件的形状逐渐多样化、复杂化,很多参数已难以由工具书上直接获得。而dynaform软件可以容易地完成上述计算,这是常规计算公式所无法实现的。因此,在课程中,尝试使用dynaform软件进行计算和分析可以使学生们尽早接触先进设计思想、方法和工具,为将来的科研与工作打下良好基础。拉深件毛坯展开尺寸计算是拉深工艺设计的第一步,也是最基本的一步。下面就以不规则拉深件毛坯尺寸计算为例,探讨一下dynaform软件在冲压工艺及模具设计中的应用。
基于CAE技术的模具型面自动补偿
邹付群;成思源
【摘 要】Springback compensator for die surface is the problem of die
design for sheet metal forming. A new method for die surface
compensation automatic based on CAE was introduced. Firstly, the
springback analysis was computed by DYNAFORM. Secondly, the die
surface was modified automatically according to the springback result by
ThinkDesign. Finally, the validates of the method was proved by an
example.%模具型面的回弹补偿是冲压模具设计中的一个难题。提出来一种基于CAE技术的模具型面自动补偿方法。先用DY⁃NAFORM软件进行回弹分析,再用ThinkDesign软件根据回弹量对型面进行自动补偿,最后以一实例验证方法的可行性。
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2014(000)011
【总页数】4页(P72-75)
【关键词】CAE;ThinkDesign;回弹;型面补偿
【作 者】邹付群;成思源
【作者单位】广州民航职业技术学院,广东广州 510403;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006
【正文语种】中 文 【中图分类】TG76
随着高强度钢板使用的不断增加,回弹变的越来越严重,单纯依靠调节工艺参数不能满足曲面质量要求,必须对模具型面进行修改才行。传统的模面修改是在车间现场试模实施,再通过手动修改模具得以实现。修模是一个反复尝试的过程,每次的修模量都是依据经验进行的,具有一定的盲目性。整个修模过程需要很长的时间,耗费大量的人力和财力,而且难以保证产品质量[1]。