AUTOFORM分析拉延成型Word文件下载.docx

1、目前，主要通过改善产品工艺性、设计合理的坯料形状、增加刺破刀、加 大R角、合理设计工艺补充及压料面、调整拉延筋阻力及压边力和模面镜 面处理等方式来解决拉延开裂问题。2.起皱起皱是拉延匸序中另一个常见的缺陷，也是很难解决的板件缺陷。板件发 生起皱时，会影响到模具的寿命以及板件的焊接，板件发生叠料时还会使 模具不能压合到底，从而成形不出设计的产品形状，同时，由于叠料部位 不能进行防锈处理，容易导致板件生锈而影响到板件的使用寿命，给整车 安全造成隐患。目前主要从产品设计及工艺设计上来解决起皱问题，归纳起来有以下儿点:（1） 产品设计时尽量避免型面高低落差大、型面截面大小变化剧烈，在 不影响板件装配的

2、情况下，在有可能起皱的部位加吸皱包。（2） 工艺上可以考虑增加整形工序。（3） 分模线调整。随着分模线的调整，往往会伴随着开裂缺陷的产生， 目前主要通过使用CAE软件来分析确定合理的分模线位置。（4） 在工艺补充面上增加吸料筋、工艺台阶等，将多余的料消化掉。（5） 合理设计拉延筋，以确保各个方向进料均匀为目标。（6） 当开裂与起皱同时存在，且起皱不被允许时，一般先解决起皱再解 决开裂。AutoForm模拟分析算法AutoForm模拟分析算法主要有两种：隐式算法和一步成形法。1.隐式算法 静态隐式算法是解决金属成形问题的一种方法。在静态隐式算法中，在每 一增量步内都需要对静态平衡方程迭代求解。理

3、论上在这个算法中的增量 步可以很大，但是实际运算中要受到接触以及摩擦等条件的限制。随着单 元数目的增加，计算时间儿乎呈儿何级数增加。由于需要矩阵求逆以及精 确积分，对内存要求很高。隐式算法的不利方面还有收敛问题不容易得到 解决以及当开始起皱失稳时，在分叉点处刚度矩阵出现奇异等。其中静态 隐式算法多配合动态显式算法用于求解成形后的回弹分析。2.一步成形法一步法有限元方程利用虚功原理导出，其基本思想是采用反向模拟。将模 拟计算按照与实际成形相反的顺序，从所期望的成形后的工件形状通过计 算得出与此相对应的毛坯形状和有关工艺参数。板材成形过程的变形决定 其有利于进行方向模拟。在冲压成形过程中，成形后的

4、工件为一空间曲面, 而板料毛坯为一平板。以板平面为X-Y坐标平面，整个成形过程中各质 点的Z向位移是确定的。采用有限元计算求解时，节点未知量仅为X和Y 方向的位移。板料成形的方向模拟多采用近似方法，假设变形过程为简单 加载过程，用塑性变形的理论进行模拟分析。在分析的过程中以利用工件 形状进行计算，用简化的方法避免了非常麻烦的接触处理。一步法方向模 拟要求输入的数据少，因此可以在概念及初期设计阶段就投入使用，可以 预测毛坯形状，整个计算可以很快地求解出结果，因此可以反复调整参数 进行计算模拟，对毛坯形状、压边力和拉延筋等进行优化。3.AutoForm分析流程 分析一个CAD模型的一般步骤是：导入

5、CAD模型（软件自动进行网格划分）、 网格检查及空洞填充、确定基准模具、料厚及冲压方式、工具设定、坯料 尺寸确定及网格自动划分、材料选择、拉延筋布置、工艺参数设置和分析 计算等。轿车翼子板模拟流程分析1.导入CAD模型由于AutoForm曲面处理功能的局限性，对一些曲面问题很难解决，所以 有必要在三维CAD软件NX里对工艺数模进行检查，避免出现面交叉、面 重叠等曲面问题，同时须提取B曲面，保证工艺数模在导入AutoForm时 不出现面丢失、面交叉等缺陷（见图1）。图1?导入CAD模型2.网格检查及空洞填充工艺数模导入之后，AutoForm会自动进行网格划分，可以通过显示网格边 界的方式检査网格

6、质量，对于平坦的空洞可以通过自动填充來解决，如果 对填充的效果不满意，可以通过改变参数max size值來解决问题，对于 边界复杂的空洞，AutoForm填充不能得到理想结果时，需要在NX软件中 对数模空洞进行填充。3.确定分析类型、模具基准、料厚及冲压方式（1） AutoForm提供了增量法与一步法两种求解方式，对于成形性分析选 用incremental增量法能得到更加精确的结果。（2） 根据客户要求，该件生产时所在冲压线首台设备为双动机床，所以 本文选择双动拉延方式。（3） 根据客户要求，设定料厚为。（4） 根据产品数模给定的料厚基准，选择凹模为儿何偏置基准。4.工具设定对于拉延分析而言，

7、需设定凹模、凸模和压边圈三个工具，其中凹模处于 坯料的下面，凸模、压边圈处于坯料的上部，各工具的工作方向均为工具 指向坯料的方向，软件默认Z轴的负方向为冲压方向，工具的工作方向与 冲压方向相同时为正值，相反时为负值，如凹模工作方向为凹模指向坯料 的方向，即为Z轴负方向，因此凹模工作方向为正值。凸模与压边圈由凹 模网格偏置得到，工作方向为负值。5.坯料尺寸、材质确定及网格自动划分AutoForm提供了 5种不同的方式来设定坯料的大小：通过画线的方式来得 到坯料线轮廓；输入IGS格式的坯料文件；通过中心坐标、长和宽的方式 输入坯料尺寸；通过复制现有模型中的线来作为坯料线；通过对模型中的 线进行拓展

8、而得到的线作为坯料线（见图2）。图2?坯料尺寸确定本次分析所采用的坯料线是由NX软件设计的，通过IGS的方式导入到模 型中，材料为特深冲用热镀锌钢板DC54D+Z,该材料耐腐蚀能力强、有良 好的力学性能、加工性和焊接性，屈服强度为140220MPa,抗拉强度为 270350MPa, n值不小于，i值不小于，断后延长率不小于36%oAutoForm提供了较为完善的材料库，包括中国、日本、欧洲以及美国等常 用钢板材料，用户可以新建或者修改现有材料库参数，并且可以通过设置 roll angle参数来设置板料的轧制方向。6.拉延筋彳j置在冲压成形中，为了限制板料的流动，需要设置各种形状的拉延筋。Aut

9、oForm中不需要建立实际的拉延筋有限元模型，而是采用一些曲线来模拟拉延筋行为，当板料流过时，施加拉延筋阻力（见图3）。图3?等效拉延筋采用这种等效拉延筋后，在分析时可以很方便的调整拉延筋阻力，节省分 析时间，分析成功之后再根据相应的拉延筋阻力系数来设计真实拉延筋儿 何形状。7.工艺参数设置这一步主要是对摩擦系数、压边力以及冲压速度等工艺参数进行设置，因 为拉延分析为典型的工艺分析，AutoForm有专门针对拉延分析的模版，所 以只需要修改一些工艺参数即可，在输出结果的界面选择默认输出结果即可，由于采用虚拟拉延筋分析，默认的板料网格大小以及时间步长大小都 可以满足正常分析的需要。8.分析计算以

10、上步骤完成以后，可以用动画的形式检查一下工具的运动情况，如果没 有问题就可以提交计算，计算的结果文件都保存在*.sim文件中，在计算 的过程中随时可以查看计算结果。9.CAE结果判断计算完成之后，就可以用后处理打开结果文件，对计算结果进行分析、判 定。（1）料厚减薄评价。判断准则：单向拉伸区域，减薄超过极限料厚一律 视为破裂；单向拉伸区域和双向拉伸区域，减薄超过30%律视为破裂; 双向拉伸区域，减薄在极限料厚和30%之间，查看FLD指示。对于外覆盖件，需同时评价最大变薄及最小变薄，将料厚减薄云图的刻度设置为，用不同颜色來显示，最大减薄为，产品部分的最小变薄率大于。本文所例产品料厚减薄情况如图4

11、所示。图4?料厚减薄（2）成形极限图。成形极限图刻度如图5所示，可以看出双向拉伸区域有黄色，说明有开裂的趋势，但离极限曲线还有一定安全量。Forming Limit Diagram图5?成形极限（3）主应变和副应变评价。通过主应变和副应变來评价拉延质量，在产品内基本都属于双向拉伸状态，拉延质量良好，副应变和主应变变化情况如图6、7所示。图6?副应变变化图7?主应变变化（4）滑移线评价。外板件要求在可见区域内无滑移线，本分析显示滑移 量很小，能满足要求（见图8）-图8?滑移线显示10.实际板件拉延情况随着CAE技术以及计算机技术的发展，CAE的计算精度也越來越能反映出 真实情况，本文利用AutoForm对汽车翼子板进行拉延分析，分析结果显 示拉延有开裂的趋势，无起皱、滑移线等缺陷，实际情况为拉延一次成功， 无缺陷，CAE与实际情况符合较好。