在模具设计研究

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1、在模具设计初期,进行冲压件可成形性研究和设计改进，预测并解决在板材成形加工中可能遇到的质量问题是饭金成形制造业界的热门话题。作为虚拟制造技术之一的冲圧成型数值模拟技术的H渐成熟以及它在新产胡开发和模具设计中日益广泛的应用，为实现新的飯金制品和相应迪羹的设计提供了途径。木文以典熨冲压成形件为例，阐述了DYNAFORM数值模拟技术具体的应用研究，并提出和解答了DYNAFORM使用中的常见技术问题。冲压数值模拟软件系统板材成形有限元分析技术起源于20世纪70年代初期，在近20年内得到了迅速发展。其高效的计算功能使它的应用范围不断

2、扩大，目前BJI3T-分析复朵三维板材成形的过程，包扌舌成形缺陷分析，如破裂、起皱和回弹等。这一技术既可应用于模具设计阶段，也可应用于分析和解决实际生产中出现的产品质量问题。有限元模拟技术涉及到数值方法、力学、材料科学、计算机技术以及塑性加工技术等多门学科，是当今比较前沿的研究领域Z-o国外开发的板料成形模拟商品软件己经达到了工程实用的阶段，也获得越来越广泛的应用，并收到了很人的经济效益。国内外知名的飞机、航空制造厂家在虚拟制造领域已经冇了多年的应用历史，也从冲压成形数值模拟技术中获得了丰厚的经济冋报。我国近儿年來在湖南大

3、学、南昌航空大学、北京航空航天大学等一些院校及一汽集团、海尔集团等企业中也进行了这方面的应用研究。目前，已经达到实用阶段的数值模拟软件有法国的OPTRIS软件和美国ANSYS公司代理的eta/DYNAFORM软件，另外还有欧洲著名软件公司QuantechATZ公司的Stempacka软件。以上3种软件都是专业的飯金成形数值模拟软件，是真正的面向工程实际的飯金成形仿真系统，具有功能强大、操作流程自动化、界面友好的特占AV、Q为填补我国航空制造业在此方面的空口，我公司引进了eta/DYNAFORM软件，并开展了冲压成形模拟技术

4、应用开发工作。DYNAFORM数值模拟分析系统DYNAFORM软件是由ETA公司研制的基于LS・DYNA的飯金冲压分析软件，它把LS・DYNA、LS・NIKE3D强人的分析能力与eta/FEMB的流程化前后处理功能结合起來。eta/DYNAFORM分析的求解器是LS・DYNA和LS-NIKE3D,这两个程序是通用的、非线性的、动态的有限元分析程序，利用显式和隐式计算方法来解决结构及流体等问题，已经成功地应用于饭金成形的数值模拟。DYNAFORM的主耍功能包括分析拉伸、成形、弯冊、翻边、切边等板料成形过程屮的不同工序，也可以

5、进行多步成形（或多工序加工）分析。通过用户已定义好的冲压工艺及模具曲面形状来预测成形状态，其屮包括减薄拉裂、起皱、回弹等各种问题；同时可以对成形力、压边力、拉伸筋、模具磨损等各种工艺问题进行分析，以便优化工艺和模具设计。DYNAFORM的核心技术包括以下几个方面：(1)动力显式积分算法；(2)板壳有限元理论的研究；(3)木构理论和屈服准则(材料模型)；(4)接触判断算法和网格细化自适应技术；(5)多工步成形模拟技术；(6)CAD/CAM软件和成形过程模拟CAE软件之间的数据转换技术:(7)建立有限元模型的若干技巧；(8)板

6、材冲压成形模拟的一般过程。作为专业化的饭金成形数值模拟软件，DYNAFORM具有界面友好、方便以及操作流程自动化的特点。例如，在做冲压数值模拟分析时，用户只需耍控制重力载荷(GravityLoading)、多工序加工(DANAIN)、自适应网格(AdaptiveMesh)、回弹(SpringBack)等开关，即可实现所需要的功能。典型冲压件成形过程的数值模拟研究结合生产屮的实际需要，我车间针对典型冲压件进行了大量的数值模拟研究，预测和验证了冲压成形结果，解决了冲压成形过程中的质量问题，并参照数值模拟分析结果提出了对模具、工

7、艺方案或产品设计的修改建议。为了保证冲压数值模拟分析的真实可靠性，首先要掌握木企业常用金属板材的成形性能参数并建立相应的材料库。常用的成形性能参数包括：扬氏模量E、泊松比卩、屈服应力6硬化指数口、厚度、各向异性系数R等。获取板材成型性能的途径人致冇两条：一是由板材供应商提供，二是通过实验测得。DYNAFORM材料库由material.ind和material.lib两个文件组成。material,ind包含了所冇保存在库中的材料名称和列表。用户第一次输出材料信息后，上述两个文件自动在用户计算机的根H录下生成。在Z后的分析中

8、，只耍读入相应的材料即可。1拉伸成形数值模拟对于拉伸件而言，坯料形状、压边力对拉伸成形屮料的流动阻力有很大的影响，同样的工件，由于坯料儿何形状不同，压边力大小不同，在成形时产生的应力状态有很人的区别。所以，如何优化坯料的形状，调整合适的压边力显得尤为重要。我车间生产的某型发动机后壁是非规则的拉伸成形件，