基于dynaform的方盒形體拉深成形的數(shù)值模擬與分析

1、2011年7月第39卷第13期機床與液壓MACHINETOOL＆HYDRAULICSJul.2011Vol.39No.13DOI:103969j.issn.1001－3881.2011.13.034收稿日期:2010－06－25基金項目:西華大學(xué)青年研究基金資助項目(Q0920208)作者簡介:王銀芝(1977—)，女，工學(xué)碩士，講師，主要研究方向為機電一體化、工程圖學(xué)。電話:13550103113，E－mail:yzhwang@fox

2、mail.com?；贒ynafm的方盒形體拉深成形的數(shù)值模擬與分析王銀芝(西華大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，四川成都610039)摘要:針對方盒形體在拉深成形過程中易出現(xiàn)起皺、破裂等缺陷，采用顯式有限元分析軟件Dynafm分析壓邊力、毛坯形狀、材料性能參數(shù)等因素對其成形極限的影響，以達到優(yōu)化工藝過程的目的。研究結(jié)果表明:盒形件的的拉深成形受壓邊力影響較大，增大板料硬化指數(shù)n、厚向異性系數(shù)r及板料厚度t，有利于板料的成形。關(guān)鍵詞:方盒體成形

3、極限D(zhuǎn)ynafm軟件數(shù)值模擬中圖分類號:TG386.3文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1001－3881(2011)13－114－4NumericalSimulationAnalysisofRectangularCasesFmingBasedonDynafmWANGYinzhi(MechanicalEngineering＆Automation，XihuaUniversity，ChengduSichuan610039，China)Abstract

4、:Aimingatproblemsthatwrinklingcrackliedinthefmingftherectangularcase，DynafmwasusedtosimulatethedrawingprocessoftherectangularcasetooptimizefmingprocessThesimulationresultsindicatethatincreaseofthematerialhardeningexponen

5、tcoefficientofnmalanisotropyisadvantagetofmpartsheetmetalthicknessblankholderfceaffectfmingofrectangularcasemuchKeywds:RectangularcaseFminglimitDynafmsoftwareNumericalsimulation方盒形件以其外形復(fù)雜、尺寸小、精度高、表面質(zhì)量好等特點在工業(yè)產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，此類工

6、件一般由多道次拉深制得。由于其形狀的非軸對稱性，沿變形區(qū)的周邊變形分布不均勻，這種不均勻性往往會造成各種形式的起皺、壁厚嚴重不均等缺陷，嚴重時可能造成拉深件在靠近凹模圓角處產(chǎn)生壁裂或凸模圓角處產(chǎn)生底裂［1－2］。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和有限元理論研究的不斷深入，塑性成形數(shù)值模擬技術(shù)已成為研究方盒形件成形極限、破壞形式及其預(yù)防措施的最常用方法之一，并且已經(jīng)成為當(dāng)前材料成形領(lǐng)域的一個研究熱點［3－4］。作者研究了方盒形件成形過程中壓邊力、

7、毛坯形狀、材料性能參數(shù)等因素對其成形極限的影響，期望獲得方盒形體在成形過程中的成形規(guī)律及其影響因素，為后繼的工件設(shè)計、工藝計算乃至大型覆蓋件成形等提供一定的理論參考和計算依據(jù)。1方盒形體拉深數(shù)值模擬方案在方盒形體拉深成形的過程中，影響拉裂和起皺的因素很多，其中主要有以下幾個方面:材料、模具間隙、圓角、板料厚度、壓邊力、摩擦和潤滑、網(wǎng)格的劃分、計算方法以及沖壓速度等很多因素。主要討論壓邊力、板料厚度、材料性能參數(shù)(板料硬化指數(shù)n、厚向異性

8、系數(shù)r)對其成形的影響。圖1工件圖(1)建立模型實驗選擇的方盒形體工件如圖1所示，料厚t=1mm。首先在ProE中建立板料和凹模的模型，以IGES格式導(dǎo)出到Dynafm中進行模擬計算分析。Dynafm為板成形專用仿真軟件，以LSDYNA為核心采用動力顯式積分算法。其次創(chuàng)建BLANK和DIE零件層，將建立的模型分別劃分到各自的零件層，并通過凹模間隙自動生成凸模。(2)網(wǎng)格劃分利用Dynafm的自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能，對工件毛坯和凹模進行網(wǎng)格劃

9、分，并進行模型檢查修補。(3)參數(shù)設(shè)定主要進行材料參數(shù)和模擬設(shè)置參數(shù)的定義，如板料類型、材料厚度、材料力學(xué)性能參數(shù)等的設(shè)置。設(shè)置板料類型為美國材料DQSK36鋼，板料厚度t=1mm，材料力學(xué)性能參數(shù)如表1所示。2.2硬化指數(shù)n的影響硬化指數(shù)n是表明材料冷變形硬化的重要參數(shù)，對板料的沖壓性能以及沖壓件的質(zhì)量都有較大的影響。模擬實驗在厚向異性系數(shù)r=2、壓邊力F=26.5kN、板料厚度t=1mm的情況下，分別選取n=0.2、0.4進行分析，

10、其成形極限曲線如圖4所示，厚度變化圖如圖5所示。圖4不同硬化指數(shù)情況下的成形極限曲線圖5不同硬化指數(shù)情況下的厚度變化圖由此可知，n=0.2時，工件最大減薄率為22.6%，最大增厚率為5.8%n=0.4時，工件最大減薄率為21.1%，最大增厚率為5.4%n值越大工件成形安全區(qū)域越大。2.3厚向異性系數(shù)r的影響在硬化指數(shù)n=0.2、壓邊力F=26.5kN、板料厚度t=1mm的情況下，分別選取r=2、4進行模擬分析，其成形極限曲線如圖6所示，