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(jī)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(xiàng)目:西華大學(xué)青年研究基金資助項(xiàng)目(Q0920208)作者簡(jiǎn)介:王銀芝(1977—)，女，工學(xué)碩士，講師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)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(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，四川成都610039)摘要:針對(duì)方盒形體在拉深成形過(guò)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(duì)其成形極限的影響，以達(dá)到優(yōu)化工藝過(guò)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(lèi)號(hào):TG386.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(diǎn)在工業(yè)產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，此類(lèi)工

6、件一般由多道次拉深制得。由于其形狀的非軸對(duì)稱(chēng)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(huì)造成各種形式的起皺、壁厚嚴(yán)重不均等缺陷，嚴(yán)重時(shí)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(jì)算機(jī)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(gè)研究熱點(diǎn)［3－4］。作者研究了方盒形件成形過(guò)程中壓邊力、

7、毛坯形狀、材料性能參數(shù)等因素對(duì)其成形極限的影響，期望獲得方盒形體在成形過(guò)程中的成形規(guī)律及其影響因素，為后繼的工件設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算乃至大型覆蓋件成形等提供一定的理論參考和計(jì)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(guò)程中，影響拉裂和起皺的因素很多，其中主要有以下幾個(gè)方面:材料、模具間隙、圓角、板料厚度、壓邊力、摩擦和潤(rùn)滑、網(wǎng)格的劃分、計(jì)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(duì)其成形的影響。圖1工件圖(1)建立模型實(shí)驗(yàn)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(jìn)行模擬計(jì)算分析。Dynafm為板成形專(zhuān)用仿真軟件，以LSDYNA為核心采用動(dòng)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(guò)凹模間隙自動(dòng)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(duì)工件毛坯和凹模進(jìn)行網(wǎng)格劃

9、分，并進(jìn)行模型檢查修補(bǔ)。(3)參數(shù)設(shè)定主要進(jìn)行材料參數(shù)和模擬設(shè)置參數(shù)的定義，如板料類(lèi)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(lèi)型為美國(guó)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)，工件最大減薄率為22.6%，最大增厚率為5.8%n=0.4時(shí)，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(jìn)行模擬分析，其成形極限曲線如圖6所示，