Dynaform软件的板料冲压成形操作指引
Dynaform 软件的板料冲压成形操作指引
1 常用仿真术语定义：
冲压成形：用模具和冲压设备使板材产生塑性变形获得形状、尺寸、性能合乎要求的冲压件的加工方法。多在室温下进行。其效率高，精度高，材料利用率也高，可自动化加工。
冲压成形工序与工艺：
剪切：将板材剪切成条料、块料或具有一定形状的毛坯的加工工序称为剪切。分平剪、斜剪和震动剪。 冲裁：借助模具使板材分离的工艺。分为落料和冲孔。
落料--从板料上冲下所需形状尺寸坯料或零件的工序；
冲孔-- 在工件上冲出所需形状孔的工序。
弯曲：在弯曲力矩作用下，使平板毛坯、型材、管材等产生一定曲率和角度，形成一定形状冲压件的方法。 拉深：冲裁得到的平板毛坯成形成开口空心零件的冲压加工方法。
拉伸参数：
? 拉深系数m ：拉深零件的平均直径 d 与拉深前毛坯 D 之比值m, m = d/D ；
? 拉深程度或拉深比：拉深系数 m 的倒数 1/m ；
? 极限拉深系数：毛坯直径 D 确定下，能拉深的零件最小直径 d 与D 之比。
胀形：指将材料不向变形区转移，只在变形区内产生径向和切向拉深变形的冲压成形方法。
翻边：在毛坯的平面或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。
板材冲压成形性能评价指标：硬化指数n 、厚度方向系数γ、成形极限图。
成形极限：是指冲压加工过程中所能达到的最大变形程度。
2 Dynaform 仿真分析目的及流程
ETA/DYNAFORM 5.7是由美国工程技术联合公司(ENGINEERING TECHNOLOGY ASSOCIALTES, INC.)开发的一个基于LS-DYNA 的板料成形模拟软件包。作为一款专业的CAE 软件，ETA/DYNAFORM 综合了LS-DYNA 强大的板料成形分析功能以及强大的流线型前后处理功能。它主要应用于板料成形工业中模具的设计和开发，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间和试模周期。基于Dynaform 软件的仿真结果，可以预测板料冲压成形中出现的各种问题，如破裂、起皱、回弹、翘曲、板料流动不均匀等缺陷，分析如何及时发现问题，并提供解决方案。Dynaform 仿真分析分析的步骤和流程如下图：
冲压成形
分离工序
剪切
冲裁
修边
成形工序 弯曲
拉深
胀形
翻边
数值模拟分析流程总的来说分为前处理、求解计算和后处理三个主要部分。其中，前处理可细分为读入零件几何模型、有限元网格划分、定义成形工具、生成及定义毛坯、定义拉延筋和设置成形参数等几个部分。前处理的好坏直接影响到求解计算，关系到数值模拟结果的精确性。
一、前处理
1.读入零件模型。Dynaform软件可以直接读入由UG、CATIA和Pro/E等软件产生的数学模型。
以某公司的典型钣金件为例进行冲压成形数值模拟分析。首先将零件的数学模型的IGES、VGA等格式文件导入DYNAFORM中，如图2所示。
图2 零件的数学模型
Fig.2 The part’s mathematic model
根据零件的数学模型和实际生产经验，编制的工艺路线为拉深-
2.确定冲压方向
Dynaform默认的冲压方向为-Z方向。
3.创建零件的单元模型
选择菜单“Preprocess/Surface”命令，点击”Generate Middle Surface”按钮，进行零件中性层的抽取。可删除原导入的零件模型，并编辑抽取中性层后的零件，重新命名为零件“Part”，将其ID序号数值设置为1，保存*.df文件。
4.创建零件
1）分析此零件的几何模型，由于该零件的翻边工序在最后，故在模拟中不考虑翻边这道工序，将其拉
平。选择菜单栏“BSE/Preparation”，点击“Unfold Flange”命令，选择零件的翻边部位，此时翻边部分轮廓呈白色高亮显示，如图3所示。
图3 选择零件翻边部位
2）点击“Accept”按钮，输入弯曲角“Bent Angle=180”，如图4。点击“Delete Original Flanges”按钮，删除零件原有的翻边工艺修正，如图5，点击“DONE”完成。删除翻边后的零件如图6。此时系统会自动创建一个新零件“Unfolded”，选择菜单栏“Part/Add…To Part”命令，点击“Surface(s)”，点击“Part”按钮，选择系统新创建的零件“UNFOLDED”，返回“Add…To Part”，点击“Apply”。至此零件“Part”创建成功，如图7。
图4 输入零件的翻边角度图5 删除原翻边
图6 删除翻边后的零件图图7 创建的零件图
3）创建零件网格
将右下角的当前零件改为“Part”，选择菜单“Preprocess/Element”命令，选择“Surface Mesh/Part Mesh”按钮，最大网格尺寸设置为8，其它尺寸为缺省值。点击“Select Surfaces”按钮，选择“Displayed Surf.”，此时零件“Part”呈白色高亮显示，点击“OK”和“Apply”按钮，并点击“Yes”加以确认，退出对话框。零件网格如图8所示。
注意：在网格划分时一定要将右下角当前的零件设为和网格划分的零件一致，否则划分的网格不是当前的零件。右下角的“Surfaces”可不选，此时零件的几何模型会隐藏，只显示网格。
图8 零件的网格模型
5.创建Blank
1)创建毛坯轮廓
打开零件Part，用工具栏的“Surface Mesh/Part Mesh”对零件进行网格划分。选择菜单栏
“BSE/Preparation”命令，选择“Blank Size Estimate”按钮，设置“Material”选项下的“NULL”按钮，点击“Material Library”，选择材料“Europe/DX54D”，输入板料厚度“Thickness=1.2”，点击“Apply”按钮，进行毛坯展开计算，如图9。
(a) (b) (c)
图9 毛坯的展开计算
生成的毛坯轮廓如图10。系统会自动创建OUTLINE零件。在“Parts/Edit Part”下修改零件名称“OUTLINE”为“Blank”，点击“Modify”按钮，点击“OK”，如图11所示。（注意右下角当前零件不能为“OUTLINE”，应改为其它零件名，不能对当前零件名进行修改和编辑）。
图10 展开后的毛坯轮廓图11 编辑毛坯零件名
2)考虑毛坯余量，扩展毛坯轮廓
选择菜单“Preprocess/Line/Point”，点击“Offset”进行偏移，选择边界轮廓，输入偏移距离为90mm，扩展后的边界线及其网格模型如图12所示。
图12 扩展后的毛坯轮廓
3）划分毛坯网格
将右下角的当前零件设为“Blank”，对毛坯进行网格划分。在工具栏选择“Blank generator”命令，选择“Boundary line”，此时鼠标变成“+”符号，点击毛坯轮廓线选择，此时轮廓线会呈白色高亮显示，点击“OK”。输入毛坯网格尺寸“Mesh Size/Element Size=8”，点击“OK”完成，如图13。点击“Yes”确认网格大小。毛坯划分网格后的模型如图14所示。
图13 毛坯网格尺寸图14 毛坯的网格模型
6.创建Punch
1）选择菜单“Parts/Create”，输入“Name=Punch”,编辑颜色，点击“OK”。如图15所示。在屏幕右下方会自动出现“Current Part=PUNCH”。
图15 创建Punch零件
2）创建零件网格
将“Part”零件的单元网格显示，选择“Parts/Add…To Part”，点击“Elements”按钮，选择“Displayed”，此时当前的零件网格会呈白色高亮状态，点击“OK”确认。将所选网格加入到“To Part:PUNCH”，点击“…”选择刚创建的“PUNCh”，确认后关闭对话框，如图16所示。此时“Part”零件的单元网格被添加到“Punch”零件中。如图2-16所示。此时“Part”零件只剩下Surfaces。
图16 Punch的网格模型
3）PUNCH网格模型的法线方向检查
点击菜单栏“Preprocess/Model Check/Repair”命令，点击“Auto Plate Normal”按钮进行法线方向检查。选择其中任一单元，观察法线方向，点击“YES”或“NO”按钮。注意，法线方向的设置总是由工具指向与坯料的接触面，如图17。
图17 Punch的法线方向检查
4）网格边界检查
点击菜单栏“Preprocess/Model Check/Repair”命令，点击“Boundary Display”按钮进行边界检查。通常只允许除边缘轮廓边界呈白色高亮显示外，其余部位均保持不变。如图18。如果其余部分的网格有白色高亮显示，则说明在白色高亮处的单元网格有缺陷，须进行修补或重新网格划分。修补可点击
“Gap Repair”按钮。完成边界检查后，若网格边界无缺陷，可点击工具栏中的“Clear Highlight”，清除边缘轮廓高亮显示部位。
图18 网格模型的边界检查
7. 创建凹模DIE
1）偏置得到DIE的单元网格
选择菜单“Parts/Create”，输入零件名称“Name”为凹模“DIE”，则右下角的当前零件自动变为“DIE”。打开零件“Punch”，选择菜单“Preprocess/Element”下的“Offset”命令，关闭“In Original
Part”复选框，使得新生成单元放置在当前零件中，关闭“Delete Original Element”复选框，保留原始零件中的单元。“Copy Number”为1，板料厚度“Thickness”的设定值为1.32（即为1.1t，其中t为板料厚度）。显示“Select Element”对话框，点击“Displayed”，则所有被选单元呈白色高亮显示，点击“OK”返回，则复制后的单元自动生成到“DIE”中。关闭零件“Punch”显示。新建的DIE的网格模型如图19所示。
图19 偏置得到的DIE的网格模型
8. 创建BINDER
1) 设置Die为工具
选择菜单栏“DFE/Preparation”的“Define”命令下，将“Tool/Tool Name”下添加“DIE”为工具。选择“DFE/Binder”，在“Create”命令下选择“Binder Type”为“Flat Binder”，并输入“Binder Size”的尺寸，点击“Apply”，如图20所示。此时右下角自动创建新零件“C_BINDER”，关闭零件“DIE”的显示，生成的压边圈轮廓表面如图21所示。
图20 创建BINDER过程图
图21 压边圈的轮廓表面
2) 划分网格
在工具栏“Surface Mesh”下选择“Tool Mesh”，输入最大网格尺寸为20mm，选择压边圈的轮廓表面，点击“Apply”和“YES”，关闭右下角的Surfaces显示，则得到如图22的压边圈网格模型。
图22 C_BINDER的网格模型
3）调整BINDER与DIE的位置
打开零件“DIE”与“C_BINDER”的显示，在工具栏选择视图“X-Z VIEW”视图。选择菜单“Utilities/Distance between nodes/points”，选择Die上任一节点和压边圈的任一节点，测量两节点
之间在Z方向上的距离，如图23所示，DZ=47.034mm。选择菜单“Preprocess/Element”下的“Transform”选项，在“Translate”下框选“Move”，在“Direction”下框选“Z Axis”，输入“Distance”的值为DX的值，即-47.034mm，使凹模向Z的负方向下移47.034mm。选择Die的所有单元，点击“OK”和“Apply”，退出对话框。调整后DIE与BINDER的位置如图24所示。
图23 DIE与C_BINDER在Z向的距离
图24 调整位置后的DIE与C_BINDER
3）切除DIE与C_BINDER重合区域，得到实际的压边圈轮廓
选择菜单“DFE/Modification”，点击“Binder Trim”，选择“Boundary”下的“Outer”，点击“Select”，选择剪切线，如图25所示。点击“Apply”和“Yes”，得到如图26所示的压边圈Binder 和DIE。
图25 去除DIE与C_BINDER重合区域的剪切线
图26 剪切后的DIE与C_BINDER
4）偏置C_BINDER单元，创建实际BINDER
为创建DIE的工艺补充面，可将剪切后C_BINDER的轮廓作为DIE的工艺补充面。此时须将C_BINDER单元偏置重新创建BINDER单元。关闭零件“DIE”显示，在菜单栏“Parts/Create”输入新零件名称为“BINDER”，则右下角会自动显示当前零件名为“BINDER”。选择菜单栏“Preprocess/Offset Elements”，输入“Thickness”值为1.1t，即1.32mm，选择C_BINDER当前Displayed单元，点击“Apply”，退出对话框，则偏置后的C_BINDER单元自动添加到零件BINDER中，实际压边圈BINDER的网格模型如图27所示。关闭BINDER显示。
图27 实际压边圈的网格模型
5）打开零件“DIE”的显示，选择菜单栏“Parts/Add…To Part”，将C_BINDER单元添加到零件“DIE”中，点击“Apply”，关闭对话框。则创建工艺补充面后的DIE的网格模型如图28所示。
图28 创建工艺补充面后DIE 的网格模型
9. 网格模型检查
1）将零件设为当前零件，选择菜单栏“Preprocess/Model Check/Repair ”命令，点击“Auto Plate Normal ”按钮，选择零件的任意网格，观察其法线方向，点击“YES ”或“NO ”按钮，直至确定网格法线方向。注意，法线方向的设置总是由工具指向与坯料的接触方向。对于毛坯BLANK 而言，无须对其法线方向进行检查。
2）网格模型的边界检查 通常只允许零件的外轮廓边界呈白色高亮，其余部位均保持不变。如果其余部分的网格有白色高亮显示，则说明在白色高亮处的单元网格有缺陷，须对有缺陷的网格进行相应的修补“Gap Repair ”或重新进行单元网格划分。完成边界检查后，若网格边界无缺陷，可点击工具栏中的“Clear Highlight ”，将白色高亮部分清楚。
10．参数设置
1) 定义工具与毛坯
（1）工具的定义 选择菜单栏“Tools/Define Tools ”命令，在“Tool Name ”的下拉菜单中分别选择工具名Die ，点击“Add ”按钮，选择零件Die ，点击“OK ”。不关闭该对话框，继续定义Punch 和Binder ，点击“OK ”关闭对话框。如图29所示。
图29 工具的定义
（2）毛坯Blank的定义选择菜单栏“Tools/Define Blank”命令，点击“Add”按钮选择“Blank”，点击“OK”。在“Material”选项下点击“None”按钮，在“Material Library”选择“Europe/DX54D”的材料，“Type”为36，点击“OK”。在“Property”选项下点击“None”按钮，默认“Name”为“PQS1”，输入“UNIFORM THICKNESS”值为板料的厚度为1.2，其余采用默认值，点击“OK”返回。参数设置如图30所示。
图30 毛坯的参数设置
2) 工模具零件自动定位
选择菜单栏“Tools/Position Tools/Auto Position”命令，在“Master Tools(fixed)”选择“Blank”，在“Slave Tools”下选择PUNCH、DIE和BINDER，输入“Contact Gap”的值为板料厚度的1/2，即0.6mm，点击“Apply”。定位后毛坯与工具的位置如图31所示。
图31 工模具零件自动定位
3) 测量PUNCH与DIE之间的最小距离，计算PUNCH拉深深度
选择菜单栏“Tools/Position Tools/Min. Distance”命令，在“Select Mater Tools”选择“Punch”，在“Select Slave Tools”选择“DIE”，在“Direction”下选择Z方向，测得“Distance”为41.919mm。由于零件模型采用中性层建模，实际的冲头冲程需考虑板料厚度。因此实际的拉深深度=测得的距离-板料厚度t，即41.919-1.2=40.719mm。
图32 测量PUNCH与DIE的最小距离
4) 定义PUNCH冲程与BINDER压边力大小
(1) PUNCH运动参数设置在菜单栏“Tools/Define Tools”下选择“Tool Name”为“Punch”，点击“Define Load Curve”按钮，出现“Tool Load Curve”对话框，选择默认的“Curve Type”为“Motion”，点击“Auto”按钮，出现“Motion Curve”对话框，选择“Velocity”，输入“Velocity”的值为5000（mm/s），实际冲头速度要小，主要是为了提高计算速度。输入“Strok Dist.”的值为40.719，即PUNCH拉深深度，点击“OK”返回。如图33所示。
图33 PUNCH运动参数设置
（2）设置BINDER压边力大小
初始压边力可采用公式：F=Q·A来计算。其中Q为A为压边圈与毛坯实际接触的面积，
关闭其它零件的显示，只显示压边圈BINDER。在菜单栏“Utilities/Area of Selected Elements”命令下选择BINDER所有单元网格，点击“OK”，则在下方的命令栏中出现BINDER的面积大小为411471.00(mm2)，约为0.412m2。查找工艺手册，Q一般为2～2.5MPa，试选Q=2.4MPa，则初始压边力F=0.412*2.4*106=988800N，约为1000000N。参数设置如图34所示。
图34 Binder压边圈面积计算
在菜单栏“Tools/Define Tools”下选择“Tool Name”为“Binder”，点击“Define Load Curve”按钮，出现“Tool Load Curve”对话框，选择“Curve Type”为“Force”，点击“Auto”按钮，出现“Force/Time Curve”对话框，输入“Force”的值为1000000（N），如图35所示。压边力曲线如图36。点击“OK”返回。
图35 BINDER压边力设置对话框
图36 BINDER压边力载荷曲线
5）选择拉深类型
选择菜单栏“Tools/Analysis Setup”命令，在“Draw Type”的下拉菜单下选择双动“Double action”，
输入“Contact Gap”值为t/2，即0.6mm，如图37所示。点击“OK”返回。
图37 拉深类型的设置
6）工模具运动规律的动画模拟演示
在菜单栏选择“Tools/Animate”命令，点击“Play”按钮，可以观看工具运动的动画模拟演示。通
过观察动画，可以判断工模具设置是否正确合理。如图38所示。
图38 “Animate”对话框
二、求解计算
在提交计算前，先保存好已经设置的文件。再在菜单栏中选择“Analysis/LS-DYNA”命令。在“Analysis Type”的下拉菜单下选择“Full Run Dyna”，求解器开始在后台进行计算。选择“Specify Memory”，将“Memory(Mb)”的值改为1000Mb。其余默认值不变。选择点击“Control Parameters”按钮，在“TIMESTEP(DT2MS)”中将“-1.200000E-006”改为“-1.200000E-007”，以减小计算过程中的质量增量，提高计算的精确度。点击“OK”返回。如图39所示。再次点击“OK”开始进行计算。
图39 求解参数的设置
三、后处理
计算后的结果文件为*.d3plot。点击菜单栏“PostProcess”命令，进入DYNAFORM后处理程序。在菜单中选择“File/Open”菜单项，选择*.d3plot文件。可观察成形零件的成形极限图、厚度分布云图、应力应变等结果信息。
超高强度钢板冲压件热成形工艺
超高强度钢板冲压件热 成形工艺 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
.生产侵侵。 超高强度钢板冲压件热成形工艺 热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。本文介绍了该技术的原理,讨论了材料,工艺参数.模具等热成形工艺的主要影响因素,完成了汽车典型件热成形工艺试验试制。获得了合格的成形件。检测结果表明。成形件的微观组织为理想的条状马氏体,其抗拉强度.硬度等性能指标满足生产要求。 1前言 在降低油耗、减少排放的诸多措施中.减轻车重的效果最为明显.车重减轻10%.可节省燃油 3%一7%,因此塑料.铝合金.高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。其中,高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量.在实现车辆轻量化和提高安全性方面比其他材料有明显优势,可以同时满足实现轻量化和提高安全性的要求,因此其在汽车领域内的应用越来越广泛。 热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术,该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征.可以成形强度高达1500MPa的冲压件,广泛用于车门防撞梁.前后保险杠等保安件以及A柱,B柱.C柱.中通道等车体结构件的生产。由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势,目前.这一技术在德国.美国等工业发达国家发展迅速.并开发出商品化的高强钢热冲压件生产线.高强钢热冲压件在车辆生产中应用也很 .一吉林大学材料学院谷诤巍姜超 ●机械科学研究总院先进制造技术研究中心单忠德徐虹 广泛。国内汽车业对该项技术也十分认同,并有少数几个单位从国外 耗巨资引入了相关技术与生产线, 为一汽-大众等汽车制造公司的部分车型配套热冲压件,关于该项技术的研究工作也已经开始。本文阐述了热冲压成形工艺原理,对典型冲压件的热冲压 成形工艺进行试验研究。 2热冲压成形工艺原理
板料成形CAE技术与其应用
板料成形CAE技术及应用 长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于某些特殊复杂的板料成形零件，甚至制约了整个产品的开发进度，而板料成形CAE技术及分析软件的出现，有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高了企业的市场竞争力。 一、前言 计算机辅助设计技术以其强大的冲击力，影响和改变着工业的各个方面，甚至影响着社会的各个方面。它使传统的产品技术、工程技术发生了深刻的变革，极大地提高了产品质量，缩短了从设计到生产的周期，实现了设计的自动化。 板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工，获得质量轻、表面光滑、造型美观的冲压件，具有节省材料、效率高和低成本等优点，在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的，长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成形的结果，难以预防缺陷的产生，只能通过经验或类似零件的现有工艺资料，通过不断的试模、修模，才能成功。某些特殊复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。 板料成形CAE技术及分析软件，可以在产品原型设计阶段进行工件坯料形状预示、产品可成形性分析以及工艺技术方案优化，从而有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高企业的市场竞争力。 板料成形CAE技术对传统开发模式的改进作用可以通过图1 和图2进行对比。
图1 传统板料成形模具开发模式 图2 CAE 技术模具开发方式 通过比较，就可发现板料成形CAE技术的主要优点。 (1)通过对工件的可成形工艺性分析，做出工件是否可制造的早期判断；通过对模具技术方案和冲压技术方案的模拟分析，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。 (2)通过缺陷预测来制定缺陷预防措施，改进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压技术方案的可靠性，从而减少生产成本。 (3)通过CAE分析可以择优选择材料，可制造复杂的零件，并对各种成形参数进行优化,提高产品质量。 (4)通过CAE分析应用不仅可以弥补工艺人员在经验和应用工艺资料方面的不足，还可通过虚拟的冲压模拟，提高提高工艺人员的经验。 二、板料成形需要解决的问题 板料成形通过模具对板料施加压力，使板料产生永久性的塑性变形，以获得预期的产品形状。在这个过程中影响板材变形的因素非常多，要控制好变形的形状也非常困难。首先，金属受外力作用会发生变形，变形可分为弹性变形和塑性变形，弹性变形是可逆的，外力去除后变形体就会恢复成原来的形状；第二，材料的成分和组织对变形影响极大；第三，塑性变形有多种方式，再结晶温度下的塑性变形有晶内滑移和孪动、位错（位错分多种形式），再结晶温度上的塑性变形有晶间滑移、多晶体扩散和相变变形等；第四，变形温度、变形速度的影响；第五，变形体内部应力状态的影响；第六，摩擦与润滑的影响；第七，材料塑性变形后，当变形体内部各部分变形不一致时，
冲压成形工艺 (2)
冲压成型资料 1 冲压成型工艺定义： 冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。 2冲压工艺的特点： 2.1 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 2.2 材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 2.3 操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。 2.4 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高， 3 冲压材料的基本要求： 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有： 3.1 对冲压成形性能的要求： 对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。 对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不易分离。 3.2 对材料厚度公差的要求： 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 3.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。
板料成形中有限元模拟技术的应用
板料成形中有限元模拟技术的应用 衡 猛 周建忠 (江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013) 摘要:使用传统的靠经验和反复修模试模的方法研发模具,不仅难以掌握板料成形的真实过 程,而且会造成人、财、物、时的浪费。将有限元技术引入冲压成形模拟中是解决这一问题行之有效的方法,对板料冲压成形模拟进行了讨论,并重点介绍了Dynaform 软件的应用。 关键词:有限元模拟;Dynaform ;板料成形;汽车覆盖件模具 汽车工业是国民经济的重要产业之一,而覆盖件的研发周期长是阻碍新车型尽快推向市场的重要瓶颈。目前覆盖件及模具的设计制造工艺、先进装备及CAD/CAM 的应用已取得了重要进展,缩短了设计制造周期、提高了产品的质量、减轻了劳动强度,但CAE 的发展略显滞后。从模具开发的整个过程来看,设计初期的模具工艺结构、冲压工艺参数的合理选择,能有效地减少调试修模工作量,缩短了开发周期,降低模具成本。因而,推广应用CAE 技术,研究板料冲压的仿真成形是摆在覆盖件及模具行业 收稿日期:2003-10-23 第一作者简介:衡猛,男,1979年生,硕士研究生。 面前的重要课题。 1 板料冲压成形模拟的发展[1～4] 板料成形数值模拟研究始于20世纪60年代,之前人们主要用试验分析的方法了解塑性成形的性能,为设计提供依据。在20世纪70年代中期到80年代中期,主要是建立一些简单的有限元分析模型和应用,包括二维平面问题和轴对称问题,这阶段大多采用薄膜单元。20世纪80年代中后期开始三维板料成形分析研究,各种板壳单元被应用于成形分析。1973年,Kabayashi 采用刚塑性有限元法模拟了板料冲压成形过程。1976年,Weifi 用弹塑性有限元法模拟圆形板料在半球形凸模作用下的胀形和 最终,以该零件凹模为例,根据LOM 原型翻制的硅胶模、砂型以及熔射并补强后的凹模(表面硬度50～55HRC )如图15～17所示 。 图15 硅胶模—凹模 图16 砂型— 凹模 图17 带不锈钢壳层的硬模—凹模 3 结束语 采用与快速原型相结合的等离子熔射快速制造金属硬模新技术,成功地在短时间内制造出表面具有高耐磨性、高硬度的不锈钢模具。实践证明,该技术在制模周期、成本、模具精度和模具寿命几个关联因素中找到了一个很好的结合点,能满足当前汽车工业车型变化极快,换型时间短的需要。 后续试冲压结果表明,冲压成形有限元模拟对于冲压模具设计有良好的指导作用,采用LOM 制作原型有良好的复型性。参考文献: [1] 张海鸥.金属模具快速制造技术,电加工与模具,2002(2):6～9[2] 王伊卿,朱东波,卢秉恒.电弧喷涂制造汽车覆盖件模具,模具 工业,2001(9):41～44 [3] 徐达,宋玉华,张人佶,等.基于快速成形技术的汽车覆盖件金 属模具制造.清华大学学报(自然科学版),2000,40(5):1～5 设计?研究 《电加工与模具》2004年第2期
板料冲压件螺纹底孔冲压成形技术
板料冲压件螺纹底孔冲压成形技术 摘要：在板料冲压件上，按其料厚不同分别采用精冲小孔、变薄翻边、冷冲挤等工艺方法，成形螺纹底孔。本文论述了上述螺纹冲压成形工艺、冲模结构及其设计与制造技术。 主题词：冲件螺纹底孔冲小孔变薄翻边冷冲挤成形技术 螺纹联接结构，尤其紧螺纹联接结构，是各种机电与家电产品中零部件最主要的联接结构型式。薄板冲压件进行紧螺纹联接，需要有大于料厚的联接螺纹长度，以确保其联接可靠性，增强其负载能力，才能达到使薄板冲件联接牢靠、重量小的目的，从而使其成为结实、轻巧、紧凑的理想结构零件。 在仪器仪表、电子电器、各类家电、家用器具、玩具等产品的板料冲压件上，经常采用M2-M10的小螺纹紧联接结构。为提高效率并满足大量生产的需求，采用精冲小孔、变薄翻边、冷冲挤等工艺方法，冲压成形这些小螺纹底孔，不仅能以冲压制孔取代钻孔而大幅度提高生产效率，同时能获得尺寸精确、一致性好的底孔，并可使螺纹联接有足够的长度，从而确保其联接可靠性及设计要求的承载能力。所以，用冲压成形技术加工小螺纹底孔，具有优质高产的效果，也是一种成熟而值得推广的工艺技术。 1 螺纹底孔的计算 合适螺纹底孔的大小，不仅取决于螺纹直径，而且与其螺距有着密切的关系，通常可按下式计算： 当t L≤1时，取：d Z=d-t L
当t L>1时，取：d Z=d-～t L (2) 式中 t L-螺距，mm d z-螺纹底孔直径，mm d-螺纹直径，mm 表1 螺纹底孔直径的合理值(mm) 螺纹直径d 螺 距 t L 底 孔 直 径d z M1 M2 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 1 5
M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M302 2 3 3 2 冲制螺纹底孔的基本工艺方法 用冷冲压冲制板料冲压件上螺纹底孔的主要工艺方法有如下几种： (1)厚料冲小孔与精冲孔 当冲件厚t可以满足螺纹联接所需长度时，可用冲压制孔工艺解决。通常在这种情况下，多为厚料冲小孔，即冲制螺纹底孔的直径dz≤t或稍大于t，见表2。螺纹联接的最小有效长度取决于螺纹直径、螺距并与联接件的材料种类密切相关。
板料成形CAE技术
板料成形CAE技术 贵州风华机器厂童春桥 一、前言 计算机辅助设计技术以其强大的冲击力，影响和改变着工业的各个方面，甚至影响着社会的各个方面。它使传统的产品技术、工程技术发生了深刻的变革，极大地提高了产品质量，缩短了从设计到生产的周期，实现了设计的自动化。 板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工，获得质量轻、表面光滑、造型美观的冲压件，具有节省材料、效率高和低成本等优点，在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的，长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成形的结果，难以预防缺陷的产生，只能通过经验或类似零件的现有工艺资料，通过不断的试模、修模，才能成功。某些特殊复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。 板料成形CAE技术及分析软件，可以在产品原型设计阶段进行工件坯料形状预示、产品可成形性分析以及工艺方案优化，从而有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高企业的市场竞争力。 板料成形CAE技术对传统开发模式的改进作用可以通过图1 和图2进行对比。
图1 传统板料成形模具开发模式 图2 CAE 技术模具开发方式 通过比较，就可发现板料成形CAE技术的主要优点。 (1)通过对工件的可成形工艺性分析，做出工件是否可制造的早期判断；通过对模具方案和冲压方案的模拟分析，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。 (2)通过缺陷预测来制定缺陷预防措施，改进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压方案的可靠性，从而减少生产成本。 (3)通过CAE分析可以择优选择材料，可制造复杂的零件，并对各种成形参数进行优化,提高产品质量。 (4)通过CAE分析应用不仅可以弥补工艺人员在经验和应用工艺资料方面的不足，还可通过虚拟的冲压模拟，提高提高工艺人员的经验。 二、板料成形需要解决的问题 板料成形通过模具对板料施加压力，使板料产生永久性的塑性变形，以获得预期的产品形状。在这个过程中影响板材变形的因素非常多，要控制好变形的形状也非常困难。首先，金属受外力作用会发生变形，变形可分为弹性变形和塑性变形，弹性变形是可逆的，外力去除后变形体就会恢复成原来的形状；第二，材料的成分和组织对变形影响极大；第三，塑性变形有多种方式，再结晶温度下的塑性变形有晶内滑移和孪动、位错(位错分多种形式)，再结晶温度上的塑性变形有晶间滑移、多晶体扩散和相变变形等；第四，变形温度、变形速度的影响；第五，变形体内部应力状态的影响；第六，摩擦与润滑的影响；第七，材料塑
板料冲压工艺
板料冲压工艺 板料冲压是指用冲模使板料经分离或成形得到制件的工艺方法，它通常是在室温下进行，所以又称为冷冲压，简称冲压。 1、板料冲压的特点及应用 冲压用原材料必须具有足够的塑性，广泛应用的金属材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝、铜及其合金等；非金属材料有石棉板、硬橡皮、绝缘纸、纤维板等。他广泛应用于汽车、拖拉机、航空、电器、仪表、国防等工业部门。 板料冲压具有以下特点： （1）冲压件的尺寸精度高，表面质量好，互换性好，一般不需切削加工即可直接使用，且质量稳定。 （2）可压制形状复杂的零件，且材料的利用率高、产品的重量轻、强度和刚度较高。 （3）冲压生产生产率高，操作简单，其工艺过程易于实现机械化和自动化，成本低。 （4）冲压用模具结构复杂，精度要求高，制造费用高。冲压只有在大批量生产时，才能显示其优越性。 （5）冲压件的质量为一克至几十千克，尺寸为一毫米至几米。 2、冲压设备 （1）剪床 剪床的用途是把板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲压工序之用。 （2）冲床 冲床将完成除剪切以外的其他冲压工作。 右图为单柱式冲床的外形及其传动简图。电动机5带动飞轮4转动，当踩下踏板6时，离合器3使飞轮与曲轴2连接，因而曲轴随飞轮一起转动，通过连杆8带动滑块7作上下运动，从而进行冲压工作。当松开踏板时，离合器脱开，曲轴不随飞轮转动，同时制动闸1使曲轴停止转动，并使滑块7停在上面位置
3、冲压模具 （1）简单冲模 简单冲模在冲床一次行程中只完成一道工序，见右图。凸模1用压板6固定在上模板3上，通过模柄5与冲床滑块连接。凹模2用压板7固定在下模板4上。操作时，条料沿两导料板9之间送进，碰到挡料销10停止。冲下部分落入凹模孔。 此时，条料夹住凸模一起返回，被卸料板8推下。重复上述动作，完成连续冲压。导柱12和导套11组成的导向机构可保证凸模、凹模的合模准确性。 简单冲模结构简单，容易制造，价格低廉，维修方便，生产率低，适用于小批量生产。（2）连续冲模 连续冲模在冲床一次行程中，按着一定顺序，在模具的不同位置上，同时完成数道冲压工序，见右图。操作时，条料7向前送进，送进距离由挡料销控制。定位销2对准预先冲出的定位孔，上模向下运动时，冲孔凸模4进行冲孔，落料凸模1同时进行落料工序。条料夹住模具返程时，被卸料板6推下，如此循环进行操作，完成连续冲压工序。图中9是废料、8是成品、5是冲孔凹模、3是落料凹模。 连续冲模生产效率高，易于实现自动化，但定位精度要求高、结构复杂、制造成本高。主要用于大批量生产精度要求不高的中、小型零件。 （3）复合冲模 复合冲模在冲床一次行程中，在模具的同一位置上，完成两道以上冲压工序。此种模具具有生产率高，零件加工精度高，平正性好等优点，但结构复杂，成本高，主要适合批量大、精度高的冲压件的生产。 4、板料冲压的基本工序 （1）分离工序 分离工序是使坯料的一部分相对另一部分相互分离的工序，如剪切、落料、冲孔等。 1）剪切 剪切是使坯料按不封闭轮廓分离的工序，见右图。其任务是将板料切成具有有一定宽度的坯料，主要用于为下一步工序备料。 2）落料和冲孔
先进板料成形技术与性能
板料成形有限元分析的发展综述 摘要：在参阅和分析大量有关文献的基础上，对有限元法的产生和弹塑性有限元的发展进行了总结，特别是对当前应用广泛的板料成形有限元数值模拟在国内外的发展概况和发展趋势进行了详尽的剖析，为深入了解板料成形有限元的发展提供了有益的参考。 关键词：板料成形；数值模拟；有限元法；有限元分析；弹塑性 引言 有限单元法是工程计算领域的一种主要的数值计算方法，其基本思想就是将连续区域上的物理力学关系近似地转化为离散规则区域上的物理力学方程。它是一种将连续介质力学理论、计算数学和计算机技术相结合的一种数值分析方法。此方法由于其灵活、快捷和有效，已迅速发展成为板料冲压成形中求解数理方程的一种通用的数值计算方法。 有限元法源于40年代提出的结构力学的矩阵算法。“有限元法”这一术语是R.W.Clough于1960年在论文“The finite element method in plane stress analysis”中首次提出来的，他用这种方法首次求解了弹性力学的二维平面应力问题。1963年，Besseling证明了有限元法是基于变分原理的Ritz法的另一种形式，从而使Ritz分析的所有理论基础都适用于有限元法，确认了有限元法是处理连续介质问题的一种普遍方法。 板料成形数值模拟涉及到连续介质力学中材料非线性、几何非线性、边界条件非线性等三非线性问题的计算，难度很大。随着非线性连续介质力学理论、有限元法和计算机技术的发展，通过高精度的数值计算来模拟板料成形过程已成为可能。从70年代后期开始，经过近二十年的发展，板料成形数值模拟逐渐走向成熟，并开始在汽车、飞机等工业领域得到实际的应用。 1 弹塑性有限元分析研究发展概况 有限元法建立之初，只能处理弹性力学问题，无法应用于金属塑性成形分析。1965年Marcal提出了弹塑性小变形的有限元列式求解弹塑性变形问题，揭开了有限元在塑性加工领域应用的序幕。1968年日本东京大学的Yamada推导了弹塑性小变形本构的显式表达式，为小变形弹塑性有限元法奠定了基础。但小变形理论不适于板料冲压成形这样的大变形弹塑性成形问题，因此人们开始致力于研究大变形弹塑性有限元法。1970年美国学者Hibbitt等首次利用有限变形理论建立了基于Lagrange格式（T.L格式）的弹塑性大变形有限元列式。1973年Lee 和Kabayashi提出了刚塑性有限元法。1973年Oden等建立了热-弹粘塑性大变形有限元列式。1975年Mcmeeking建立了更新Lagrange格式（U.L格式）的弹塑性大变形有限元列式。1978年Zienkiewicz等提出了热耦合的刚塑性有限元法。1980年Owen出版了第一本塑性力学有限元的专著，全面系统地论述了材料非线性和几何非线性的问题。至此，大变形弹塑性有限元理论系统地建立起来了。 2 板料成形有限元数值模拟国内外研究发展概况
端盖零件的冲压成形工艺及模具设计
毕业设计论文论文题目：端盖零件的冲压成形工艺及模具设计 系部材料工程系 专业模具设计与制造 班级 学生姓名 学号 指导教师
毕业设计（论文）任务书 系部：材料工程系 专业：模具设计与制造 学生姓名:学号: 设计(论文)题目： 起迄日期: 4月1日~ 5月9日 指导教师: 发任务书日期:年 4 月 1 日
毕业设计（论文）任务书
目录 绪论 (1) 第1章任务来源及设计意义 (3) 1.1 设计任务来源 (3) 1.2 设计目的及意义 (3) 第2章冲压工件的工艺性分析 (4) 2.1 冲压及冲裁件的工艺性的感念 (4) 2.2 零件工艺性分析 (4) 第3章冲压工艺方案的确定 (6) 3.1 确定工艺方案的原则 (6) 3.2 工艺方案的确定 (6) 第4章模具结构形式及冲压设备的选择 (9) 4.1 模具结构形式的选择 (9) 4.2 冲压设备的选择 (10) 第5章主要工艺参数计算 (11) 5.1 排样设计与计算 (11) 5.2 计算工序压力 (13) 5.3 计算模具压力中心 (14) 5.4 计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差 (16) 5.5 弹性元件的选取与设计 (19) 第6章选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸 (22) 6.1 确定工作零件 (22) 6.2 定位零件的设计 (24) 6.3 导料板的设计 (25) 6.4 卸料部件的设计 (25) 6.5 模架及其他零部件设计 (25) 第7章模具的总体装配 (29) 第8章模具工件零件的加工工艺 (30) 8.1 冲裁模凸、凹模的技术要求及加工特点 (30)
成形极限图试验
成形极限图试验 成形极限图（FLD）或成形极限曲线（FLC）是板料冲压成形性能发展过程中的较新成果。 成形极限图的试验方法如下所述： 1）在试验用坯料上制备好坐标网格； 2）以一定的加载方式使坯料产生胀形变形，测出试件破裂或失稳时的应变ε 1 、ε2（长、短轴方向）； 3）改变坯料尺寸或加载条件，重复2）项试验，测得另一状态下的ε 1、ε 2 ； 4）取得一定量的数值后，在平面坐标图上描绘出各试验点，然后圆滑连线，作出FLD。成形极限曲线将整个图形分成如1所示的三部分：安全区、破裂区及临界区。 图1 成形极限图及其用法 于大型复杂薄板冲压件成形时,凹模内毛坯产生破裂的情况较多。这一部分毛坯一般是在拉应力作用下成形的，变形区内产生的断裂是延性断裂。掌握板材拉伸失稳理论，利用成形极限图，可以对这种破坏问题较快地作出判断，找出原因，提出相应的解决办法。拉伸失稳理论是计算建立成形极限图的基础。拉伸失稳是指在拉应力作用下，材料在板平面方向内失去了塑性变形稳定性而产生缩颈，并随这发生破裂。拉伸失稳可分为分散失稳和集中失稳两种。分散性失稳是指板料的塑性变形达到一定程度后，变形开始出现在材料内某些性能不均匀或厚度不均匀的部位，载荷开始随变形程度增大而减小，由于应变硬化，这些缩颈能在一定的尺寸范围内转移，使材料在这个范围内产生一种亚稳定的塑性流动，故载荷下降比较缓慢。但由于材料的硬化增强，变形抗力又有所提高，最后，最薄弱的环节逐渐显示出来，缩颈就逐步集中到某一狭窄区段，这样就逐渐形成了集中失稳。
产生集中失稳时，缩颈点也不能再转移出去，此时金属产生不稳定流动，由于这时承载面急剧减小，变形；力也就急剧下降，很快就异致破坏。成形极限是指材料不发生塑性失稳破坏时的极限应变值。但由于目前失稳理论的计算值还不能准确反映实际冲压成形中毛坯的变形极限，在实际生产中普遍应用由实验得到的成形极限图。成形极限图（FLD），也称成形极限线（FLC）是对板材成形性能的一种定量描述，同时也是对冲压工艺成败性的一种判断曲线。它比用总体成形极限参数，如胀形系数、翻边系数等来判断是否能成形更为方便而准确。成形极限图（FLD）是板材在不同应变路径下的局部失稳极限应变和（相对应变）或和（真实应变）构成的条带形区域或曲线（图1-14）。它全面反映了板材在单向和双向拉应力作用下的局部成形极限。在板材成形中，板平面内的两主应变的任意组合，只要落在成形极限图中的成形极限曲线上，板材变形时就会产生破裂；反之则是安全。图1-14中的条带形区域称为界区，变形如位于临界区，表明此处板材有濒临于破裂的危险。由此可见，FLD是判断和评定板材成形性能的最为简便和直观的方法，是解决板材冲压成形问题的一个非常有效的工具。图 1-14 成形极限图(FLD)一、成形极限图（FLD）的制作目前，试验确定板材成形极限图的方法是：在毛坯（试样）表面预先作出一定形状的风格。冲压成形后，观察、测定网格尺寸的变化量，经过计算，即可得到网格所在位置的应变。对变形区内各点网格尺寸的变化进行测量与计算，可得到应变的分布。网格图形如图1-15所示。图1-16是采用圆形网格，在变形网格变成椭圆形状，椭圆的长、短轴方向就是主轴方向，主应变数值为相应应变：长轴应变：短轴应变：真实应变：长轴应变：短轴应变：图1-15 常用网络形式a) 圆形网 络b) 组合网络c) 叠加网络图1-16 网络的变形二、FLD在生产中的应用 成形极限图与应变分析网格法结合在一起。可以分析解决许多生产实际问题。这种方法用于分析解决问题的原理是：首先通过试验方法获得研究零件所用板材的成形极限图。再将网格系统制作在研究零件的毛坯表面划变形危险区，坯料成形为零件后，测定其网格的变化量，计算出应变值。将应变值标注在所用材料的成形极限图上。这时零件的变形危险区域便可准确加以判断。成形极限图的应用大致有以下几方面：1）解决冲模调试中的破裂问题：2）判断所设计工艺过程的安全裕度，选用合适的冲压材料；3）可用于冲压成形过程的监视和寻找故
板料成形CAE技术及应用
板料成形CAE技术及应用 作者：风华机器厂童春桥 | 阅读次数：596 转自：《CAD/CAM与制造业信息化》时间：2005年5月26日11:32 长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于某些特殊复杂的板料成形零件，甚至制约了整个产品的开发进度，而板料成形CAE技术及分析软件的出现，有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高了企业的市场竞争力。 一、前言 计算机辅助设计技术以其强大的冲击力，影响和改变着工业的各个方面，甚至影响着社会的各个方面。它使传统的产品技术、工程技术发生了深刻的变革，极提高了产品质量，缩短了从设计到生产的周期，实现了设计的自动化。 板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工，获得质量轻、表面光滑、造型美观的冲压件，具有节省材料、效率高和低成本等优点，在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的，长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成形的结果，难以预防缺陷的产生，只能通过经验或类似零件的现有工艺资料，通过不断的试模、修模，才能成功。某些特殊复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。 板料成形CAE技术及分析软件，可以在产品原型设计阶段进行工件坯料形状预示、产品可成形性分析以及工艺方案优化，从而有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高企业的市场竞争力。 板料成形CAE技术对传统开发模式的改进作用可以通过图1 和图2进行对比。 图1 传统板料成形模具开发模式
板料成形回弹特征及其控制技术
板料成形回弹特征及其控制技术 1 前言 回弹是板材冲压成形过程的主要缺陷之一．严重影响着威形件的威形质量和尺寸精度，是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一，它不仅降低了产品质量和生产效率．还制约了自动化装配生产线的实施，是我 国汽车制造工业中亟待解决的关键性问题。 从理论上说，板材冲压成形过程可以被看作是板材经过塑性变形变为想要获得的形状的过程。然而实际上．板料尺寸．材料特性和环境条件使冲压成形过程的预测性和可重复性变得困难。以韧性金属板材为主的冲压成形件从模具上取出后，必然产生一定量的回弹。回弹是板材冲压成形的3种主要缺陷(起皱．破裂和回弹)中最难控制的一种，因为它涉及到对回弹量的准确预示．不同的材料和尺寸的零件其回弹规律大不相同，单凭经验和工艺过程类比是很难进行准确的回弹补偿的．这就使得一个模具设计的周期变长．因此在板材冲压成形中回弹变形是使模具设计明显变复杂的一个基本参数。在大多数板材冲压成形中．强烈的非线性变形过程致使板料产生很大的弹性应变能．在模具与板料动态接触过程中存在于板料中的这种弹性应变能会随着接触压力的消除而自动释放掉，回弹的驱动力一般是朝着板料原始形状变形。因此，冲压成形中的最终产品形状不但依赖于凹模形状．而且依赖于成形后存储在板料中的弹性应变能。弹性应变能与许多诸如材料特性．接触载荷等参数有关，因此在成形过程中预测回弹变得很复杂．这也就给那些必须精 确评估回弹量的设计者提出了很重要的问题。 近40年来，有许多研究人员一直在对回弹行为进行着研究．并提出了很多解决方法和计算机仿真算法．发表了大量相关论文。就有限元仿真方法而言．在众多仿真算法模拟应用中，采用显式算法模拟成形过程．用隐式算法模拟回弹过程的方法最多；其次是冲压成形和卸载回弹过程都采用隐式算法。而G．Y-L．等学者提出一种新算法，冲压成形和回弹过程全部采用显式算法。U．Abdelsalam等学者还提出了采用一步成形算法模拟冲压成形过程，再用隐式算法计算卸载回弹过程．并应用该算法模拟了3个复杂冲压件的卸载回弹过程．这种算法的模拟精度虽然不高．但计算速度很快．可以为模具在设计阶段提供一个定性的参考方案。T-C．Hsu等学者采用隐式TL(Total Lagrangian)算法，引入Hill--次方屈服函数模拟了轴对称问题的冲压成形和回弹过程。M．Kawka等学者采用静态显式有限元(实际上也是隐式算法)算法软件ITAS3D模拟了轿车顶盖和轮毂的多阶段成形过程，以及卸载回弹和切边回弹过程．并与试验结果进行了比较。 以上这些对于回弹的研究只限于理论方面．其与实际试验的对比验证还鲜有涉及。对于如何补偿所产生的
冲压成形工艺
冲压成形工艺 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
冲压成型资料 1 冲压成型工艺定义： 冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。 2冲压工艺的特点： 2.1 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 2.2 材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 2.3 操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。 2.4 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高， 3 冲压材料的基本要求： 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有： 3.1 对冲压成形性能的要求： 对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。
对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不易分离。 3.2 对材料厚度公差的要求： 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 3.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。 4 冲压常用材料： 冷冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压。对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料 (又称卷料)有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也可做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。 4.1 黑色金属普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。 对冷轧钢板，根据国家标准GB708-88规定，按轧制精度（钢板厚度精度）可分为A、B级： A──较高精度； B──普通精度。
汽车厚板料零件冲压成形分析及回弹计算
汽车厚板料零件冲压成形分析及回弹计算 作者：中国第一汽车集团富壮王广盛 摘要：汽车上板厚大于5mm 的厚板料零件的冲压成形CAE技术在材料、工艺、计算和评估等方面都与薄板料零件有所不同，基于MSC.Marc 软件并结合作者在厚板料零件冲压成形CAE 分析方面的实际工作，对计算模型建立时需注意的问题如单元选择、单元划分、屈服准则、硬化曲线、工况设定和回弹计算等进行了详细说明，并对厚板料零件上的伸长类翻边结构的成形极限问题进行了探讨。 关键词：厚板料；冲压成形；成形极限；CAE 引言 随着我国汽车板料零件设计、制造水平的不断提高，薄板料零件冲压成形CAE 技术的应用已日趋成熟，相关产品的设计和制造部门针对不同软件及计算方法建立起了对应的材料、工艺、计算和评估方面的标准和规范。这些标准和规范经过实践的检验和修正，目前在产品设计和生产制造环节中得到了广泛应用。 与薄板料零件不同，对于板厚大于5mm 的厚板料零件，例如商用车车架横梁、纵梁和加强板类零件，其在冲压成形、失效判定和回弹计算方面还没有一个明确的计算方法和分析思路，应用也远不如薄板料零件冲压成形CAE 技术广泛和成熟，这是与厚板料零件冲压成形的特点及其CAE 技术有关的。 目前国内针对这方面的研究相对少，这部分工作也有进一步研究和完善的必要，为此作者将近年关于厚板料零件冲压成形CAE 技术方面的工作进行了总结，并对其中一些具体问题进行了深入探讨。当然由于个人能力有限并且所面对问题又是行业内公认的“顽疾”，因此所做的工作远没有达到解决精确回弹计算的程度。 本文所讨论的相关内容都是基于MSC.Marc 平台的，选择MSC.Marc 软件除了非线性计算功能方面的考量外，更主要的是作者有十年以上该软件的使用经验，对于成形和回弹计算模型的精度和效率的控制有一定把握。 1 厚板料零件冲压成形及其CAE 技术的特点
弯板冲压成型工艺与模具的设计
1 绪论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计快速化等程度不高的原因。 1.1国内外发展概况 改革开放20多年来，我国的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、都有一了很大的提高。据中国模具工业协会统计，1995年中国模具总产值为145亿元，而2003年已达450亿元左了，年均增长14%。另据统计2004年中国（不包括台湾、香港、澳门地区）共有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车问（分厂）近20000家，约60万从业人员，年模具总产值达1亿元人民币以上的有十多家。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求最的60%左右，还不能适应国民经济发展的需要。据有关部门统计，1997年进口模具价值6-3亿美元，这还不包括随设备一起进口的模具；1997年出口模具仅为7800万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。国内已经认识到了模具在制造业中的重要基础地位，许多模具企业十分重视技术发展，增大了用于模具技术进步的投资。 1.2我国未来模具的研发探讨 ——模具设计的标准化、网络化、智能化、三维化、集成化1、标准化 标准化是实现模具专业化生产的基本前提，是系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，是机械制造业向深层次发展必由之路。国际上工业发达的国家和公司都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效能发挥。 CAD/CAM系统可建立标准零件数据库，非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在CAD设计中可以随时调用，并采用GT（成组技术）生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同，但利用系
五金冲压拉伸成型加工工艺的种类型解析
五金冲压拉伸成型加工工艺的16种类型 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多冲床及冲压自动化生产线技术，就在深圳机械展！ 拉伸成型加工是利用模具将平板毛坯成形为开口空心零件的冲压加工方法。拉伸作为主要的冲压工序之一，应用广泛。用拉伸工艺可以制成圆筒形、矩形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形及其他不规则形状的薄壁零件，如果与其他冲压成形工艺配合，还可制造形状更为复杂的零件。 使用冲压设备进行产品的拉伸成型加工，包括：拉伸加工、再拉伸加工、逆向拉伸以及变薄拉伸加工等。 拉伸加工：使用压板装置，利用凸模的冲压力，将平板材的一部分或者全部拉入凹模型腔内，使之成形为带底的容器。容器的侧壁与拉伸方向平行的加工，是单纯的拉伸加工，而对圆锥（或角锥）形容器、半球形容器及抛物线面容器等的拉伸加工，其中还包含扩形加工。 再拉伸加工：即对一次拉伸加工无法完成的深拉伸产品，需要将拉伸加工的成形产品进行再次拉伸，以增加成形容器的深度。 逆向拉伸加工：将前工序的拉伸工件进行反向拉伸，工件内侧变成外侧，并使其外径变小的加工。 变薄拉伸加工：用凸模将已成形容器挤入比容器外径稍小的凹模型腔内，使带底的容器外径变小，同时壁厚变薄，既消除壁厚偏差，又使容器表面光滑。 使用冲压设备进行五金冲压拉伸加工时，包括以下16种类型： 1、圆筒拉伸加工（Round drawing）：带凸缘（法兰）圆筒产品的拉伸。法兰与底部均为平面形状，圆筒侧壁为轴对称，在同一圆周上变形均匀分布，法兰上毛坯产生拉深变形。
2、椭圆拉伸加工（Ellipse drawing）：法兰上毛坯的变形为拉伸变形，但变形量与变形比沿轮廓形状相应变化。曲率越大的部分，毛坯的塑性变形量就越大；反之，曲率越小的部分，毛坯的塑性变形越小。 3、矩形拉伸加工（Rectangular drawing）：一次拉伸成形的低矩形件。拉伸时，凸缘变形区圆角处的拉伸阻力大于直边处的拉伸阻力，圆角处的变形程度大于直边处的变形程度。 4、山形拉伸加工（Hill drawing）：冲压件的侧壁为斜面时，侧壁在冲压过程中是悬空的，不贴模，直到成形结束时才贴模。成形时侧壁的不同部位变形特点不完全相同。 5、丘形拉伸加工（Hill drawing）：丘形盖板件在成形过程中的坯件变形不是简单的拉伸变形，而是拉伸和胀形变形同时存在的复合成形。压料面上坯件的变形为拉伸变形（径向为拉应力，切向为压应力），而轮廓内部（特别是中心区域）坯件的变形为胀形变形（径向和切向均为拉应力）。
板料冲压成型模拟
课题：板料冲压成型模拟 姓名：李仁庚 学号：0905010710
板料冲压成型模拟 0905010710 李仁庚（一）摘要 利用有限元分析软件Marc分析板料在冲压成型过程中，板料内部的应力分布，从而辅助确定合理的生产工艺参数,本文阐明了板料冲压成型有限元模拟的一般步骤,预测了可能出现的缺陷。 （二）引言 板材冲压成型是金属成型的一种重要方法,在机械加工业中占有重要地位。在板料冲压成型的过程中,冲压件的成型质量取决于模具的结构和工艺设计,而模具的结构和工艺设计又依赖于有限元数值模拟过程,因此板材冲压成型必须立足于以计算机为基础的数值方法来预测其成型规律。 随着计算机技术的迅速发展，有限元方法不断成熟，采用有限元法对板材成型过程进行计算机模拟和分析的技术也得到广泛应用。本文通过成型过程的数值模拟来分析板料各部分在成型过程中的变形情况，阐明了板料冲压成型有限元模拟的一般步骤,预测了可能出现的缺陷，辅助确定合理的生产工艺参数。（三）原理 板料冲压过程实际上十分复杂，其变化过程与模具与板料的接触与摩擦、模具和压板的运动以及压力机加载过程有关，因此在用有限元分析软件模拟时必须将问题适当的规范和简化，建立合适的力学模型。 由于板料冲压成型过程中，模具的刚性通常远远大于板料的刚性，因此模具
的变形相对板料的变形来说极小，可以忽略不计。在冲压成型过程计算机仿真中应考虑的问题就可归结为如下几个方面：板料在载荷作用下弹塑性变形的描述和内部应力的计算；模具的几何描述和运动形式；压力机加载过程的描述和模拟。 本课题可以抽象为：一定厚度的板料放置在U型刚体模具上，圆形刚体以一定的运动方式加载在板料中间，通过有限元数值模拟，研究板料在冲压过程中形态和内部应力的变化。 模拟基本过程①建立力学模型，划分网格。板料尺寸为0.2×2mm,U型模具宽0.5mm,截面为圆形模具半径为0.2mm,如下图所示。 ②确定定义材料性质：材料泊松比为0.3，杨氏模量为71000MPa，屈服强度为340MPa，抗拉强度为430MPa。③定义接触：板料及模具的摩擦系数均为0.1，圆形模具的运动方式：向下运动0.3mm。④定义边界条件。⑤定义工况。⑥定义工作条件。⑦后处理，分析板料各处应力分布。 （四）关键技术分析
板料冲压成形模拟软件
eta/DYNAFORM 板料冲压成形模拟软件返回 发布时间:2004-02-06 22:29:00来源: ETA公司 双击鼠标滚屏 eta/DYNAFORM 板料冲压成形模拟软件 eta/DYNAFORM是由美国ETA公司开发的用于板料成形模拟的专用软件包，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自动工具，可方便地求解各类板成形问题。DYNAFORM可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板料成形工艺及模具设计提供帮助；DYNAFORM专门用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题；DYNAFORM包括板成形分析所需的与CAD软件的接口、前后处理、分析求解等所有功能。目前，eta/DYNAFORM已在世界各大汽车、航空、钢铁公司，以及众多的大学和科研单位得到了广泛的应用，自进入中国以来，DYNAFORM已在长安汽车、南京汽车、上海宝钢、中国一汽、上海汇众汽车公司、洛阳一拖等知名企业得到成功应用。 主要特色 1．集成操作环境，无需数据转换 完备的前后处理功能，实现无文本编辑操作，所有操作在同一界面下进行 2．求解器 采用业界著名、功能最强的LS-DYNA，是动态非线性显示分析技术的创始和领导者，解决最复杂的金属成形问题。 3．工艺化的分析过程 囊括影响冲压工艺的60余个因素 以DFE为代表的多种工艺分析模块 有好的工艺界面，易学易用 4．固化丰富的实际工程经验 功能介绍 1. 基本模块 eta/DYNAFORM提供了良好的与CAD软件的IGES、VDA、DXF，UG和CATIA等接口, 以及与NASTRAN, IDEAS, MOLDFLOW等CAE软件的专用接口，以及方便的几何模型修补功能。 IGES 模型转入自动消除各种孔 eta/DYNAFORM的模具网格自动划分与自动修补功能强大，用最少的单元最大程度地逼近模具型面。比通常用于模具网格划分的时间减少了99%！ 初始板料网格自动生成器，可以根据模具最小圆角尺寸自动确定最佳的板料网格尺寸，并尽量采用四边形单元，以确保计