课程名称：材料成形过程计算机模拟基于Dynaform的冲压瓶盖的CAE分析作者姓名：黄彬兵作者学号：**********专业名称：材料成型及控制工程指导教师：***山东科技大学二〇一一年十二月摘要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。

它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；可以用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题；还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。

本文简述了CAE技术在瓶盖冲压成形中的应用，通过对拉延工序进行冲压成形模拟分析，提前预知成形缺陷，并采取有效措施，进行工艺参数的调整与优化。

实践证明，分析计算缩短了模具制造周期，减少了模具调试次数，节约了生产成本。

关键词：CAE技术，Dynaform，冲压成形，模具调试1 绪论冲压成形是塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。

冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。

当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。

许多金属冲压件具有外形尺寸较大，材料比较薄，型面起伏复杂，尺寸精度与表面质量要求较高，在拉伸成形过程中容易出现拉裂、起皱现象。

模具调试过程中需要浪费大量的人力、物力和财力。

近年来随着计算机技术的不断发展，CAE（计算机辅助工程）技术目前已经在各大模具厂广泛用于产品模拟分析、冲压板材成形过程分析。

通过提前对产品可能出现的成形缺陷进行研究，预示冲压件冲压成形的可行性。

根据理论上的模拟分析结果，提高产品工艺补充设计的合理性，减少模具实际调试次数，近而达到缩短模具制造周期、降低生产调试成本，提高企业生产效能，保证新产品及时投放市场。

本文利用Dynaform分析软件,以瓶盖冲压成型分析为例，介绍CAE技术在金属件冲压成形的应用。

2 瓶盖的冲压工艺分析本文采用瓶盖形状如图1所示，材料为SS304，厚度1.0mm，整体来看，具有材料较薄，外形尺寸不大，拉延深度较大，成型较困难，有可能出现破裂或起皱等缺陷，因此可先进行CAE分析，观察成型情况。

图13 数据库操作3.1导入模型选择“File”→“Import”菜单项，将需要分析的瓶盖的IGS格式的模型文件导入到数据库中，如图2所示。

图23.2保存数据库点击下拉菜单“File”→“Save as”，然后命名为“pinggai.df”，点击“保存”。

4网格划分4.1曲面网格划分依次点击下拉菜单“BSE”→“Preparation”→“PART MESH”，打开对话框，各参数设置如图3。

依次点击“Select Surfaces”→“Displayed Surf”→“OK”→“Apply”→“OK”→“Yes”，完成网格化分。

图34.2网格检查依次点击下拉菜单“BSE”→“MESH CHECH/REPAIR”→“”→“All Active Parts”，然后点击模型边缘的单元，如图4所示，如果和图中方向一样，则点击“Yes”表示接受，否则点击“No”。

（即确保单元方向是指向模型外部的，可以认为是模型向外展开。

）图45坯料工程5.1坯料尺寸估算因制件内部无孔，可直接进行板料反求点击“BLANK SIZE ESTIMATE”打开对话框图5，点击“NULL”，打开对话框如图6。

点击“Material Library”选择SS304/Type36，“OK”，Thickness数值设置为1.0，“Apply”，等待计算机计算结束，“EXIT”。

反求结果如图7。

图5 图6图75.2矩形包络1）反求结果的网格划分。

依次点击下拉菜单“BSE”→“Development”→“BLANK GENERATION”，打开对话框如图8。

选择反求出板料的边缘，“OK”，默认设置，“OK”。

弹出图9对话框，“Yes”。

图8 图92）边界光顺并填充。

点击“OUTER SMOOTH”，弹出对话框如图10，点击“Select Part”，弹出对话框图11，选择BLNK000 3，“OK”。

“Create Boundary”，“Fill Boundary”→“Exit”。

图10 图113）创建矩形包络。

点击“BLANK FITTING”→“Select Line”，选择坯料边界，“Apply”，“Close”。

完成结果如图12。

图125.3排样并输出报告“BLANK NESTING”，打开对话框如图13，点击“Blank Outline（Undefined）”，选择矩形边界，默认设置，“Apply”。

结果如图14。

点击“Output Nest Report”，默认设置，“Apply”，输出排样报告，如图15，“Cancel”→“EXIT”退出。

图13图14图15至此，板料反求和排样就完成了。

6 工具定义——快速设置工具定义的方法分传统设置和快速设置两种，传统设置需要手工定义运动、载荷曲线，往往比快速设置需要更多得设置时间。

快速设置实在传统的建模方法的基础上进行改进得到的新的设置方法，在本分析中采用该快速设置方式6.1创建凹模并划分网格点击Part菜单，新建一个Die的层，点击Add to part，点击Elements在对话框中选择Displayed如图16所示，OK。

在To Part中选择DIE,点击Apply.即可得到一个已经划分好网格的凹模，结果如图17所示。

图16 图176.2创建凸模和压边圈1）新建一个层，依次点击菜单“Part”→“Create”，命名为punch，“OK”。

2）检查单元方向。

依次点击“Preprocess”→“Model Check/Repair”→“”→“ALL ACTIVE PART”，选择凹模内表面，如果图中18箭头方向向上则点击yes，反之，点击no。

(即确保单元方向是向内的，也就是向内偏置)图183）偏移。

用图层管理器隐藏除die和punch以外的所有图层。

点击下拉菜单“Preprocess”→“Element”→“”弹出图19对话框，Type设置为offset，Thick 设置为1.1，点击“Select Element”→“Displayed”→“OK”→“Apply”→“Exit”→“OK”，退出操作对话框。

图19 图22 4）从凸模上选出压边圈。

用隐藏punch以外的图层，点击工具栏图标变成图20的视图，新建一个层，依次点击菜单“Part”→“Create”，命名为binder，“OK”。

点击“Part”→“Add…To Part”弹出图21对话框，点击“Element”弹出图22对话框，使用图标，选择凸模从边缘向内五个单元的部分，“OK”退出选择，再点击“Unspecified”，选择binder层，“Apply”，“Close”完成压边圈的选择。

图20图215）分离压边圈和凸模。

点击下拉菜单“Part”→“Separate”，选择punch和binder层，“OK”。

6）修整凸模。

用工具隐藏punch以外的图层，点击下拉菜单“Preprocess”→“Element”→“”，使用图标选择凸模从边缘向内一个单元的偏移距离，“OK”，然后点工具栏的，删除多余的孤立节点。

完成结果如图23。

图236.3板料网格划分首先将板料图层BO_LINE 7设置为当前层。

点击屏幕右下角的Curren Part，然后选择BO_LINE 7图层。

下一步点击下拉菜单“Tools”→“Blank Generator”→“BOUNDARY LINE”，选择板料边界，“OK”，默认设置，“OK”→“Yes”完成网格划分如图24。

图246.4定义板料点击下拉菜单“Tools”→“Define Blank”，弹出图25对话框，点“Add”弹出图“OK”，返回图25界面，点击Material设置的“None”，26对话框，选择BO_LINE 7板料图层，弹出图27对话框，从材料库“Material Library”选择Type36/SS304材料，“OK”返回图25对话框，设置Property，点击“None”，弹出图28，点击“NEW”，弹出图29，各参数设置如图29中所示，“OK”退出板料定义。

图25 图26图27 图28图296.5生成拉延筋关闭BINDER零件层以外的零件层，单击DFE选择“Drawbar”按钮如图30所示，单击“Paramenters”设置如图参数如图31，“OK”,单击“Construct center line”弹出图32所示的对话框，选择在BINDER层上做出的拉延筋如图33所示。

图30 图31 图32图336.6快速设置打开DIE、BINDER、BLANK零件层，选择“Setup”→“Draw Die”,分别定义Upper Tool、Binder、Blank、Draw Bead以及材料属性，单击Apply按钮，屏幕中的各工具重新定位，如图34所示。

各参数定义完后的快速设置对话框如图35所示。

图34图357 提交工作单击图35中的Preview按钮，可以观看工具的相对运动是否正确；单击Submit Job 按钮弹出分析对话框36，Analysis Type选择Full Run Dyna，“OK”，开始计算。

在此期间可以按下Ctrl+C，输入sw2，回车，查看计算用时，如图37。

图36 图378 后处理8.1进入后处理模块点击菜单栏中的“PostPcocess”→“Yes”进入后处理模块界面，然后点击下拉菜单“File”→“open”选择d3plot结果如图38。

图388.2绘制零件成形极限图使用图层管理器关闭板料以外的图层，然后点击，然后在图39中Frames类型选择Single Frame，可逐个点击每一帧观察板料成形情况，现在我们要观察最后成形情况，选择最后一帧，结果如图40。

图39图40根据模拟结果，对FLD（成形极限图）进行研究，发现边缘有些处于临界起皱状态，在实际生产中对产品质量和使用影响不是很大，而且在下一道的切边工序中会进行切边修整。

中间大部分属于安全成型区域，也无拉裂现象，也就是说此产品在成形极限图的研究下可以成形。

8.3零件厚度变化过程点击工具图标，其他步骤参考上一步，结果如图41。

图41结束语通过近年来CAE分析技术的有效实施，提高了冲压工艺水平与模具设计质量，缩短了模具制造周期，降低了生产成本。

同时也验证了Dynaform分析软件的可靠性，分析方法的正确性，为实际生产提供了有效依据。