基于dynaform 的方盒形件拉深起皱情况的数值模拟与分析

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1、天津职业技术师范大学TianjinUniversityofTechnologyandEducation小论文专业：机械电子工程班级学号：学生姓名：二〇一三年六月基于Dynaform的方盒形件拉深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：针对方盒形体在拉深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压边力影响较大，增大板料硬化指数n、厚向异性系数r及板料厚度t，有利于板

2、料的成形。关键词：方盒体；Dynaform软件；划分网格；冲压；数值模拟NumericalSimulationandAnalysisofRectangularCase'sFormingBasedonDynaform（MechanicalEngineering,TianjinuniversityofTechnologyandeducation,,China）Abstract：Box-bodyindeepdrawingprocesspronetowrinkling,crackingandotherdefects,byusingexplicitfi

3、niteelementanalysissoftwareofDynafor,roughshape,materialpropertiesandotherfactorsaffectingitsforminglimittothepurposetooptimizetheprocess.Theresultsshowedthat:Pullbox-shapedpieceofdarksideoftheforceshapingpressuregreaterimpact,increasingthesheetmetalhardeningexponentn,thick

4、anisotropycoefficientrandsheetthicknesst,infavorofsheetmetalforming.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、材料以及边界条件非线性的复杂力学过程。由于冲压件成形力学过程很复杂，使得按传统的依靠实际经验和反复修模、试模进行的模具设计方法既费时又费力，现代模具设计的发展必然将计算机模拟引

5、入冲压模具的设计过程中去。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。方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，坯料的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。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；但严重的起皱将不能满足制件的尺寸精度和

6、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。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）拉深成形时的阻力大小。1.方盒形零件的数值模拟方案1.1CAD模型的建立图1零件尺寸图图2实体模型图方盒形件的中性层面尺寸和实体模型如图

7、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，本文采用Solidworks2012先构建出方盒形件模型，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。1.2方盒形体拉深数值模拟方案在方盒形体拉深成形的过程中，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、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

8、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I