浅球形件成形的数值模拟

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1、上半月出版Casting·Forging·Welding金属铸锻焊技术浅球形件成形的数值模拟郝爱国，周朝辉，曹海桥（中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川绵阳621900）摘要：运用板料有限元分析软件Dynaform,对浅球形件进行了拉深成形过程的数值模拟分析。计算机模拟技术的应用表明，其对优化成形工艺参数、改进工艺等具有较好的指导作用。关键词：有限元分析；Dynaform；工艺参数中图分类号：TG356文献标识码：A文章编号：1001-3814(2009)01-0091-02NumericalSimulationofShal

2、lowSphericalFormingHAOAiguo,ZHOUZhaohui,CAOHaiqiao(InstituteofMachineryManufacturingTechnology,CAEP,Mianyang621900，China)Abstract：ThestampingdeformationofshallowsphericalworkpiecewasstudiedwithDynaformfiniteelementanalysissoftware.Theapplicationofcomputersimulationtec

3、hnologyshowsthatthesimulationwillhelptooptimizeprocessparametersandimprovedeformationprocess.Keywords：finiteelementanalysis；dynaform；processparameter板料拉深成形是一个复杂的塑性变形过程，1.1有限元建模在拉深过程中呈现几何非线性、材料非线性和接由于工件需留一定的加工余量，经计算浅球触非线性等特征。随着有限元技术的不断发展和形件所使用厚度2mm的3A21板料，直径应为应用，在实际生产中

4、，对冲压件的成形问题使用数460mm。值模拟方法进行分析已经越来越具有实际应用价由于工件的对称性，取其1/4建立模型进行值。通过数值模拟可以快速分析工艺设计的合理有限元分析，这样可以提高计算效率。Dynaform性，优化工艺参数，减少试模次数，缩短工艺试验造型功能较简单，且仅能使用板壳单元，为此将周期。UG建模的模具和板料毛坯的曲线、曲面提取出在板料拉深过程中，通常需要压边装置产生来，转换为IGES中性格式文件。然后将模型导入足够的应边力，以增加板料中的拉应力、控制材料到Dynaform分析软件中成为CAD模型，以供的流动。因此，

5、在板料拉深过程中,必须有一个合Dynaform有限元建模使用。建立的有限元模型如适的压边力才能保证工件成形质量。图2所示。以浅球形件为例(见图1)，采用Dynaform软件对工件成形性进行分析，以确定拉深所需的压凸模边力，克服成形工艺中存在的缺陷。准415压边圈5724SR7坯料图1浅球形件Fig.1Shallowsphericalworkpiece凹模1有限元模拟图2有限元模拟1/4模型Fig.2Finiteelementmodel(1/4)收稿日期：2008-08-18作者简介：郝爱国(1975-)，男，河南新乡人，工程师，主

6、要从事金属1.2模拟参数的设定塑性成形研究；电话：0816-2485668；Dynaform计算程序采用动力显式算法,求解E-mail：zwyhag@tom.com《热加工工艺》2009年第38卷第1期91金属铸锻焊技术Casting·Forging·Welding2009年1月稳定性条件的限制使计算时间步长不能取得太修正压边力（100kN），按照上述条件进行有限元大,时间步长成为影响计算效率的关键因素。板料模拟，在后处理中通过成形极限图FLD进行成形冲压成形为准静态过程,采用动力显式算法模拟质量判断，模拟结果如图所示。可以看出，

7、整个浅计算时需要引入虚拟冲压速度或虚拟质量,将凸球形件的底部都是安全区，在口部法兰下方板料模运动速度定义为3000mm/s,采用定常压边力。有起皱的趋势。结合拉深件壁厚分布图4(b)可以接触类型选择默认类型“CONTACT-看出，口部法兰下方并没有出现壁厚有大幅度的ONE-WAY-SURFACE-TOSURFACE”。摩擦处理变化，所以模拟的工件能够满足实际需求，可以用一直是塑性成形模拟中的难点,Ls-Dyna采用反于实际生产。正切函数修正的库仑摩擦模型。在模拟中，通过“Dynaform中材料名称和国际牌号对比”选择37号AA51

8、82选项，与实际使用的3A21材料接近。断裂有断裂危险2不同压边力模拟结果分析安全有起皱趋势起皱2.1采用经验公式计算压边力的模拟严重起皱按照上述条件，采用经验公式计算压边力（70伸展不足（a）拉深成形FLDkN）并进行有限元模拟，模拟结果如图3所