基于Dynaform的盒形件拉深成形仿真技术研究.pdf

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1、文章编号：1672—0121(2012)02—0065—03基于Dynaform的盒形件拉深成形仿真技术研究管艳杰。游晓红(太原科技大学，山西太原030024)摘要：板料拉深是一个非常复杂的塑性变形过程，如何提高工艺质量及效率是一个普遍关注的问题。本文以盒形件拉深为例，通过Dynaform软件对其拉深工艺进行了模拟研究，并用正交试验分析了几种主要工艺参数对制件局部减薄的影响。关键词：机械制造；拉深；盒形件；板料成形；Dynaform中图分类号：TG386．3+2文献标识码：A1引言分的变形相当于直径为2r、

2、高为的圆筒件的拉板料拉深成形是现代工业中的一种重要加工深。但实际上直边部分和圆角部分是联系在一起的方法，在汽车、航空航天等领域都有广泛的应用，整体，因此，盒形件的拉深又不完全等同于简单的弯是一个同时包含几何、材料和边界条件非线性的曲和拉深，有着自己的变形特点。非常复杂的力学过程【”。在板料成形生产中，一般盒形件是典型的非轴对称拉深件，圆角区与直用于试制模具需要近3年的时间闭。而在市场竞争边区相互作用相互制约，使得变形比较复杂嘲。拉深日益激烈的情况下，对缩短开发周期、降低成本、变形时，应力、应变在变形区内沿周

3、边的分布很不均提高产品质量的要求越来越迫切。于是，有限元模匀，随着零件几何参数、毛坯形状以及拉深条件的变拟应运而生。它不仅能模拟制件成形过程，更能够化，其不均匀程度也会变化。盒形件拉深时，变形区形象地揭示材料的变形机理，使设计人员根据已圆角处与直边处的金属由于位移不同而诱发的剪应有经验实时调整模具参数及成形工艺，修改毛坯力能降低圆角处传力区的轴向拉应力，即变形区直形状和尺寸，大大缩短试模和修模时问，有效提高边处产生拉深变形，减小了圆角处变形区的变形抗产品质量和生产效率。力l7l。板料拉深成形涉及到材料、几何

4、、边界非线性，精确数值模拟难度较大。因此，以有限元方法为基3仿真模型的建立础，研究工艺参数对成形过程的影响规律，并进一盒形件冲压成形模具由凹模、冲头、压边圈组步寻求最优工艺方案，具有实践和理论的双重意成，几何尺寸如图1所示。假设在板料成形过程中，义l5l各成形模具都为不产生变形的刚体，采用离散刚体模型将模具简化为其与板料接触并发生作用力的刚2盒形件拉深成形机理性几何曲面，整个过程中，只有板料发生塑性变形，从几何形状来看，可将盒形件划分成两个长度故定义为变形体。为(a+2r)和两个长度为(b+2r)的直边加上

5、四个半径为r的1／4圆筒部分组成。若将直边部分和圆角部分分开考虑，则直边部分的变形相当于弯曲，圆角部收稿日期：2011-12—15作者简介：管艳杰(1986一)，女，硕士在读，主攻塑性成形工艺技术研究参数(可变条件1。另外，在正交表中还应同时列出实验指标以评价试验结果。4．1正交试验参数设计表1和表2分别给出了正交试验的水平和因子以及。的试验结果图1盒形件模具尺寸示意图表1实验水平和因子水平1水平2水平3A=压边力152535B=摩擦系数0．1O．1250．15C：模具间隙1_O1．21．5图2盒形件拉深三

6、维实体模型元数目和单元尺寸的控制等因素。有些学者使用固D=拉深阻力42．6485-28l27．9体单元来模拟薄板成形，这种单元的计算结果较好，表2正交表和实验结果但计算时间较长。因此，从计算的简单性、经济性以及可靠性出发，薄壳单元最适合薄板冲压成形仿真序号ABCD最小厚度成形情况分析。BT壳单元是Dynaform缺省的单元公式，它采111l10．7567良好用面内单点积分，对大变形问题是最稳定和有效的212220．6984良好公式【81。因此，在此选择BT壳单元。网格划分后的三3l3330．6172轻微拉裂

7、维模型如图3所示。421230．6877良好522310．7185良好623l20．5942拉裂731320．6856轻微拉裂图3划分网格后的有限元模型832130．5206拉裂933210．5336良好4正交试验及拉深各工艺参数的分析4．2试验数据处理正交实验是研究多因素交互作用的一种重要试试验目的是使最小厚度尽量大，故我们选用B验方法。该方法运用数理统计技术，通过对试验因素型信噪比函数，即：的合理安排和对试验数据的有效处理，来缩短试验周期，减少试验次数，降低试验成本。它的前提是借S[薹]㈩助正交表对试验

8、因素进行合理安排。正交表是一张按照数理统计原理建立起来的规格化表格，其特点这里n=3，公式转化为：是：搭配均匀，综合可比。-='q=-10log~ol}量z』，计算各组试验的信噪比：S／N=~I。根据以下试验数据，我们可以利用ANOVA方法，找出工艺条件的最佳组合和各个因素的影响程度，确定最大影响因素。各个因素的水平值：(A。表示A因素在水平l时的值，：、A，、B⋯⋯依此类推)。A平均值的计算：在试验1、2、3中