盒形件拉深起皱情况模拟分析报告

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1、天津职业技术师范大学TianjinUniversityofTechnologyandEducationDynaform盒形件拉深起皱情况模拟分析报告专业：机械电子工程班级：学号：学生姓名：二〇一四年五月基于Dynaform的盒形件冲压起皱情况的数值模拟与分析（天津职业技术师范大学机械工程学院，天津）摘要：针对盒形体在冲压成形过程中易出现起皱、破裂等缺陷，采用显式有限元分析软件Dynaform分析压边力、毛坯形状、材料性能参数等因素对其成形极限的影响，以达到优化工艺过程的目的。研究结果表明：盒形件的的拉深成形受

2、压边力影响较大，增大板料硬化指数n有利于板料的成形。关键词：盒体；Dynaform软件；划分网格；冲压；数值模拟NumericalSimulationandAnalysisofRectangularCase'sFormingBasedonDynaform（MechanicalEngineering,TianjinuniversityofTechnologyandeducation,,China）Abstract：Box-bodyindeepdrawingprocesspronetowrinkling,crac

3、kingandotherdefects,byusingexplicitfiniteelementanalysissoftwareofDynafor,roughshape,materialpropertiesandotherfactorsaffectingitsforminglimittothepurposetooptimizetheprocess.Theresultsshowedthat:Pullbox-shapedpieceofdarksideoftheforceshapingpressuregreater

4、impact,increasingthesheetmetalhardeningexponentninfavorofsheetmetalforming.Keywords：box-body;dynaformsoftware;mesh;stamping;numericalsimulation引言钣金冲压成形是现代工业中一种重要的加工成形方法，已广泛应用于汽车、航天等领域，是一个包括了几何、材料及边界条件非线性的复杂力学过程，使得传统的依靠实际经验和反复修模、试模的模具设计方法既费时又费力，其设计过程必将引入计算机模

5、拟[1]。Dynaform板料成形软件，可以通过预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹等情况来评估板料的成形性能，缩短模具设计周期和改善产品成形质量等，从而为板料成形工艺及模具设计提供帮助[2]。盒形件是典型的板料冲压成形制品，以其外形复杂、尺寸小、精度高、表面质量好等特点在工业产品中得到广泛应用，一般由多道次拉深制得，在其拉深成形过程中，坯料凸缘部分是主要变形区，在切向压应力的作用下可能产生失稳，其边缘材料产生皱折[3]。轻微的起皱可以通过凸凹模间隙来调整，仅在拉深件侧壁上留下皱痕；但严重的起皱将

6、不能满足制件的尺寸精度和使用要求，并且会导致坯料成形时不能顺利通过凸凹模间隙而造成拉裂失效。随着计算机技术的迅速发展和有限元理论研究的不断深入，塑性成形数值模拟技术己成为研究盒形件成形极限、破坏形式及其预防措施的最常用方法之一，并且己经成为当前材料成形领域的一个研究热点[4]。影响拉深件起皱的主要因素有：（1）是否采用压边装置以及压边力是否合适；（2）凸缘部分的润滑条件；（3）材料的机械性能，如材料弹性模量E、毛坯相对厚度t/D等；（4）冲压成形时的阻力大小[1-2，4]。1.盒形零件的数值模拟方案1.1CA

7、D模型的建立盒形件的中性层尺寸和实体模型如图1、图2所示，板料材料选取厚度为t=1mm的BUFG钢。根据Dynaform软件的反求功能和数据文件接口等条件，首先将制件展开并绘出毛坯形状；为了提高计算机的分析速度，利用Solidworks2012先构建出盒形件模型，再利用曲面建模的方法创建凹模、凸模、板料和压边圈的三维模型，其中凸凹模间隙为1.1倍料厚[5]。1.2盒形体拉深数值模拟方案在盒形体冲压成形的过程中，影响拉裂和起皱的因素很多，其中主要有以下几个方面：材料、模具间隙、圆角、板料厚度、压边力、摩擦和润滑

8、、网格的划分、计算方法以及冲压速度等很多因素，主要讨论压边力、板料厚度、材料性能参数（板料硬化指数n、厚向异性系数r）对其成形的影响。（1）导入模型利用Solidworks2012将零件三维模型以IGES格式导出，并通过标准数据交换接口IGES将零件三维模型导入到板成形专用仿真软件Dynaform中进行模拟计算分析（选择“File”→“Import”菜单项，导入盒子的IGS格式的模型文件到数据库中）