圆筒件拉深成形cae分析过程
圆筒形件最小拉深系数测定及拉深过程模拟分析(基于dynaform)
吉林大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程专业（锻压）综合实验题目：圆筒形件最小拉深系数测定及拉深过程模拟分析学号:43090919姓名:崔如坤指导老师:程万军、李欣、张志强时间：2013年3月3日——2013年3月23日目录一、实验过程报告 (1)1、实验目的 (1)2、实验内容 (1)3、实验用具 (1)4、实验步骤 (1)5、实验材料（08AL）性能分析 (2)6、影响材料冲杯实验结果的因素 (2)7、实验数据 (2)二、用DYNAFORM软件模拟实验过程中的拉深试件 (3)1、创建三维模型 (3)2、数据 (3)(1) 创建DYNAFORM数据库 (3)(2)导入模型 (3)(3) 参数设定 (4)3、网格划分 (5)4、网格检查及网格修补 (6)5、自动设置 (7)(1) 初始设置 (7)(2) 定义板料零件“BAN50” (8)(3) 定义凹模零件“AOMO”、凸模零件“TUMO” (10)(4) 定义压边圈零件“YBQ” (10)(5) 工模具初始定位设置 (11)(6) 工模具拉伸行程参数设置 (12)(7) 工模具运动规律的动画模拟演示 (12)(8) 提交LS-DYNA进行求解计算 (13)6、后置处理 (14)7、模拟结果分析 (15)(1) 零件的最终外形图 (15)(2) 最终零件的壁厚变化分布图 (15)(3) 最终零件的FLD图 (16)(4) 最终零件平均应力分布图 (16)8、实验结果模拟分析 (17)(1) 不同直径毛坯的成形极限图 (17)(2) 不同直径毛坯的厚度分布图 (19)(3) 不同直径毛坯的平均应力分布图 (21)(4) 模拟实验结果表 (23)一、实验过程报告1、实验目的（1）掌握最小拉深系数的测定方法。
（2）认识起皱、拉裂现象及其影响因素。
（3）熟悉掌握dynaform软件操作方法，熟悉板料成形模拟原理。
2、实验内容（1）拉深系数m是每次拉深后圆筒形件的直径与拉深前坯料（或工序件）直径的比值。
圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟
圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟摘要：在冲压生产中，拉深是广泛使用的工序。
通过拉深可获得筒形、阶梯形、锥形、球形等零件。
平板毛坯拉深成筒状开口零件时口部出现飞边卷口现象，对此进行切边设计。
关键词：筒形件；模具结构；拉深间隙Dynaform作为近年来板料成形数值模拟技术中常用的软件，可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、回弹等，从而帮助设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期。
在利用该软件进行模拟分析时，应该采用理论计算和软件模拟共用，以找出合适的成形工艺。
带凸缘的圆筒形件是日常生活中常用的零件，如不锈钢的面盆、压力锅的锅盖等物品，均属于带凸缘的圆筒形件。
本文利用所给的拉深件，首先计算了拉深过程中的部分尺寸，而后在理论计算的基础上，结合Dynaform软件对零件的拉伸过程进行模拟，找出了较为合适的压边力，从而为后续拉深模具设计提供依据。
1、带凸缘圆筒形件拉深尺寸计算图1是带凸缘圆筒形件的零件图，其壁厚为2mm，材料为304不锈钢，精度为IT14级。
本文计算的拉深尺寸包括拉深毛坯的尺寸、拉深次数的计算、压边装置的使用与否以及压边力的计算。
1.1带凸缘圆筒形件毛坯尺寸的计算由图1，零件的厚度t=2mm，因此在计算毛坯尺寸时应采用中线尺寸计算。
该零件的相对直径dt/d=380/320=1.18，其中dt为凸缘直径，d为圆筒件底部直径，取修边余量δ=6mm。
由拉深毛坯尺寸的计算公式可知：根据图1，d4=380+2δ=392mm，r=6mm，d2=d+2r=332mm，H=98mm由此计算出防尘盖毛坯尺寸：1.2是否需要压边装置和拉深次数的计算本零件采用普通平面凹模拉深，毛坯不起皱条件为：t/D≥（0.09～0.17）（1-m）由图1和D可计算出：t/D=2/527=0.38%，总拉深系数m=d2/D=332/527=0.63。
因此（0.09～0.17）（1-m）=0.0333～0.0629，则t/D<（0.09～0.17）（1-m），因此该零件拉深时需使用压边圈。
圆筒形件拉深过程的力学理论分析与计算
形的应 变与 凸缘半径之 间的关系 ． 并通过该 关系求得 了等效应变 ． 确定 了真实 应力
应 变 关 系模 式 。 而 求 解 出 拉 深 力 ． 从
关键 词 ： 拉深过程； 应变分析； 拉深力
中图分类 号 ： Ｇ ８．１ Ｔ ３６４
文献 标识码 ： Ａ
拉 深或拉 延是板 材 冲 压成 形工 艺 中的 一道 重要工 序 ， 在金 属板 材 成形 中 不但 应用 广 泛 ， 且应 用历 而
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内 蒙古 工 业大 学 学报 第２ ５卷 第 ３期
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ ＮＮＥＲ Ｏ ＮＧＯＬＩ ＯＦ Ｉ Ｍ Ａ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨＮ（ Ｌ０Ｇ Ｙ ）
文章 编 号 ：０ １ ５６ （０ ６ ０ —１ ３０ １０ — １ ７ ２ ０ ）３０ ８ — ７
性 加工 理 论 ．
维普资讯
内蒙古工业 大学学报
１ １ 平 底拉 深时 的等 效 应变 ．
１１ １ 等效 应变 （ ） ．． 一 如 图 １所示 ， “ 为 凹模 入 口（。 ） 的径 向位 移 ， 设 。 ，点 处 ． 由于 。 方 向是 指 向 凹模 的 中 心 ， 属 向 凹模 内移 动 ， 的 金 凸缘变形 相 当于一 个 环形 毛坯 在径 向拉应 力 的作用 下收
形 理论 》 汪大 年教 授 的《 、 金属 塑 性 成形 原 理 》 俞汉 清 教授 的《 、 金属 塑性 成 形 原理 》 最 新 出版 的《 料 成 、 材
形原理 》 ）在较 为权威的杂志上也没有相关研究的报道． 等 ． 但是这些 问题确实对实际生产有着重要影
响． 特别是 计算 拉 深或 拉 延力 的理 论公 式 即拉 深或拉 延力Ｐ随拉 深 或拉 延ｈ的变 化 关 系——Ｐ—ｈ曲线 ， 对 于精确 计算 拉深 或 拉延 力 、 究拉 延与 胀形之 间的关系 、 件的 胀形 量 与被 拖 入 凹模 内金属 的 量 的计 研 工
第一节 圆筒形零件拉深讲解
筒壁传力区拉裂： 由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
一、无凸缘圆筒形零件拉深 4、圆筒形零件拉深成形的缺陷及防止措施
1）凸缘变形区的起皱 主要决定于：
切向压应力σ3的大小，越大越容易失稳起皱； 凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。
凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小， 抵抗失稳能力越差。
第n次拉深系数： mn＝dn/dn-1
6、拉深系数的确定 1）拉深系数的概念
拉深系数m 表示拉深前后坯料(工序件)直径的变化率.
m 愈小，说明拉深变形程度愈大，相反变形程度愈小. 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即
若m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 极限拉深系数: 工件在危险断面不至拉破时，所能达到的最小拉深系数mmin。
压料装置产生的压料力Ｆy大小应适当；
在保证变形区不起皱的前提下，尽量选用小的压料力。 理想的压料力是随起皱可能性变化而变。
9、圆筒形零件拉深的压料力和拉深力
2）拉深力与压力机的公称压力 ①拉深力F
按经验公式可计算出圆筒形件带压料装置和不带压料装置的 首次拉深和以后各次拉深的拉深力。 ②压力机的公称压力
②金属的流动过程 工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。
③拉深变形过程
外力
凸缘产生内应力： 径向拉应力σ1；切向压应力σ3
凸缘塑性变形： 径向伸长，切向压缩，形成筒壁
直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件(H>(D-d)/2)
拉深单元变形动画
一、无凸缘圆筒形零件拉深
2、圆筒形零件拉深过程中坯料内的应力与应变状态 拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态
当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在 底部圆角与筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
圆筒形制件的拉深成形过程分析
矩形件的反向拉深成形模拟1.矩形件的拉深成形工艺分析矩形件的拉深在凸缘上受到径向拉深和切向压缩的应力。
在直边的部分，材料几乎是平行移动，能够比较快地进入凹模洞口，而圆角部分，材料聚集到狭窄的圆角洞口，流动变得缓慢，在整个过程中侧壁直边部分和圆角部分相互作用影响。
产生的流动速度差使得在转角处产生剪切变形。
进行矩形件拉深成形，如果矩形件的圆角半径r和宽度B之比r/B 数值较小，则将导致矩形件圆角部分的变形和直边部分存在较多差异，即直边部分对圆角部分的变形影响显著，将对矩形件圆角部分产生较大的影响，同时矩形件凸缘面受到切向压缩易产生起皱缺陷，如果矩形件拉深高度过大，则可能产生破裂、“凸耳”等其他缺陷。
因此，采用Dynaform软件进行矩形件拉深成形分析中应高度重视可能产生的缺陷问题。
2.前期处理矩形件毛坯尺寸计算方法有很多种，例如等重量法、等体积法、等面积法和经验的近似估算法等。
在计算有较大相对圆角半径的高盒形零件的毛坯时，不能将矩形直边部分尺寸按简单弯曲件的展开计算方法来进行相关计算，可先通过采用经验公式初步计算出相应的毛坯尺寸，再进行相应的数值模拟和毛坯优化计算，以获得最佳坯料外形及尺寸。
矩形件的实际尺寸此次采用的矩形件实际尺寸为：长X宽X高=AXBXC=60mmX40mmX25mm，圆角半径r=6mm。
判断拉深次数根据有关手册可知，此矩形件可采用长圆形毛坯，具体尺寸计算如下：毛坯总长度L=D+(A-B)=125mm毛坯总宽度K={D(B-2r)+[B+2(H-0.43r)](A-B)}/(A-2r)=96.6mm因为矩形件的高度H=25mm﹤6r=36mm，此矩形件的拉深次数为N=1.判断修边余量根据拉深次数判断修边余量，在此修边余量δ=0.04H=0.04X25mm=1mm。
因此，采用长圆形坯料的尺寸为长X宽=LXK=126mmX97.6mm。
但我们采用的坯料是经过相应的数值模拟的坯料尺寸优化后所获得的椭圆形坯料，具体尺寸为长X宽=LXK=120mmX105mm，如下图所示：毛坯材料选择冲压用材料应具备的基本条件：㈠保证冲压性能㈡满足冲压工艺条件初选毛坯材料为B170P1，其各项参数如下所示：B170P1的力学性能应符合下表规定3计算工序冲压力初选压力机落料力的计算F落料=Ltbσ式中L—冲裁轮廓的总长度；t—板料厚度；bσ--板料的抗拉强度由上表可知：bσ=340MPa ，这里毛坯厚度初选0.8mm。
拉深变形过程分析
主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。
凸缘区起皱：由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲； 传力区拉裂：由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。
圆筒形件拉深变形分析
三、拉深件的起皱与拉裂（续）
1.凸缘变形区的起皱
主要决定于：
一方面是切向压应力σ 3的大小，越大越容易失稳起皱； 另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
圆筒形件拉深变形分析
一、拉深变形过程（续）
（二）拉深变形过程及特点（续） 2．金属的流动过程
工艺网格实验 材料转移：高度、厚度发生变化。 3．拉深变形过程
外力
凸缘产生内应力：径向拉应力σ1；切向压应力σ3 凸缘塑性变形：径向伸长，切向压缩，形成筒壁
直径为ｄ高度为Ｈ的圆筒形件（H>（D-d）/2） 拉深单元变形动画
3-1拉深变形过程分析
201309第二组概述Fra bibliotek拉深：
又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯 料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。
它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒 形零件及其它形状复杂的薄壁零件。
拉深
不变薄拉深
变薄拉深
拉深模： 拉深所使用的模具。
拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较
构 图
dynaform实验报告
机电与能源实验中心实 验 报 告实验名称冲压工艺及模具设计实验 专业班级 机制091 姓 名 学 号 30906010宁波理工实验项目名称：基于Dynaform的圆筒形零件拉深成形模拟报告人：学号：3090601专业/班级：机制091实验时间：2012.10.17 指导教师：一、实验目的与要求【实验目的】1.掌握Dynaform板材成形CAE分析的基本方法。
2.掌握基于Dynaform的拉深成形方法，能进行后处理分析。
【实验题目与要求】筒形件拉深，直径为学号后三位加100，深度为直径的2.5倍，凸缘宽度为半径的35%。
前处理文件名为，学号_姓名拼音首字母，其它自定。
如学号为3090611138的张三同学，筒形件直径为238mm，前处理文件名为：3090611138_zs.df 。
模拟完成后，写模拟分析报告，两周内交班长。
请班长按学号先后清理整齐，上交。
要求必须写清楚下面内容：1. 模拟条件：零件名称、厚度t=2、材料DQSK36、成形条件自行优化（成形方式，速度等）。
标出零件尺寸。
2.修改成形参数，优化结果。
研究有无压边力的影响，压边力大小的影响；3. 结果：●给出dynaform变形网格图。
●给出变形完成（最后一帧）的成形极限图（Forming Limit Diagram）；●给出变成完成（最后一帧）的厚度变化图（Thickness）；●给出压边力曲线；二、实验方法、步骤、内容（样例）1.利用三维造型软件对待分析的产品进行三维建模，如图1所示。
图1三维建模2.将模型保存为*.igs格式，导入Dyanform，并进行网格划分，如图2所示。
图2划分网格模型3.设置Dynaform的前处理模拟类型_Double action______，板材厚度__2____，工序类型__拉伸_____；零件材料_DQSK___36_____；工具运动速度_____5000_____；压边圈闭合速度____2000______；压边力___200000________；4.启动后处理，并查看结果；a)最后一帧的成形极限图，如图3所示。
拉深变形分析
拉深变形分析
拉深变形过程中坯料的应力、应变状态 在拉深过程中，坯料可分为平面凸缘部分、凸缘圆角部分、筒壁部分、底部圆角部分、筒底部分等五个区域，如图4-1（b）所示。各部分材料在拉深过程中具有不同的应力应变状态，如图4-3所示。
图4-3 拉深时坯料的应力、应变状态
拉深变形分析
1．平面凸缘部分 平面凸缘部分为拉深时的主要变形区。材料产生径向拉应力s1。同时，材料在切向产生压缩变形，相邻材料之间由于相互挤压而产生切向压应力s3。当使用压边装置时，压边力使平面凸缘部分材料产生厚向压应力s2。 由于平面凸缘部分材料在拉深时径向拉长，切向缩短，分别产生径向拉应变e1和切向压应变e3。其中，切向压应变e3的绝对值大于径向拉应变e1，故根据体积不变原则，材料将产生厚向拉应变e2，厚度增加。 2．筒壁部分 筒壁部分为已变形区。在拉深过程中，该部分材料起到向变形区传递拉深力的作用，因而也称为传力区。筒壁部分在拉深时可近似认为受单向拉应力s1作用，应变状态为轴向产生拉应变e1，厚向产生压应变e3，厚度减薄。
拉深变形分析
拉深变形过程 1、无凸缘圆筒形件的拉深过程。如图4-1所示
图4-1 拉深工艺过程 1-凸模 2-压边圈 3-毛坯 4-凹模 5-拉深件 6-平面凸缘部分 7-凸缘圆角部分 8-筒壁部分 9-底部圆角部分 10-筒底部分
拉深变形分析
2、无凸缘圆筒形件拉深的变形过程。 通过网络实验可以直观地观察、分析材料在拉深时的变形情况。 在圆形毛坯的表面上画上许多间距都等于a的同心圆和分度相等的辐射线，如图4-2（a）所示
拉深变形分析
5．底部圆角部分 底部圆角部分为筒壁部分和筒底部分之间的过渡区，常称为第二过渡区。筒底部分材料主要受拉深力引起的径向拉应力s1，以及凸模的压力和材料的弯曲作用产生的厚向压应力s3。切向有拉应力s2，但量值较小。材料在径向产生拉应变e1，厚向产生压应变e2，厚度变薄。切向压应变e2很小，可忽略不计。
圆筒形件二次拉深成形工艺分析及模具结构设计
圆筒形件二次拉深成形工艺分析及模具结构设计通过对某圆筒形件二次拉深成形的技术要求及成形工艺进行分析，制定出合理的冲压成形方案，并设计模具结构、分析模具结构特点及工作过程。
结果表明，模具结构设计合理，冲压过程稳定可靠，冲压件均能达到技术要求，可为同行相关模具设计提供参考。
标签：圆筒形件；二次拉深；工艺分析；模具设计1 冲压产品图纸及相关技术要求产品图纸：见图1；产品材料：10钢；材料厚度：t=2mm；技术要求：（1）落料毛刺小于0.1mm，成形后平整光滑；（2）未注圆角为R0.5mm。
2 冲压产品工艺性分析2.1 材料分析本冲压产品材料为10钢，其塑性、韧性很好，易冷热加工成形，主要用于制造受力不大、韧性高的零件，如车身覆盖件、深冲压器皿、垫片等，可用作冷冲、冷弯、冷轧、冷镦、热轧等工艺成形等。
主要相关参数如下：抗拉强度σb=335MPa屈服强度σs=205MPa抗剪强度τ=310Mpa2.2 结构分析零件为一形状较简单的有凸缘圆筒形件，底部有一Φ10的孔，口部与底部圆角半径均为R3。
2.3 精度分析零件上的尺寸为标注公差，按照惯例其精度等级都在IT14级以下，采用普通拉深就可以达到要求。
3 拉深工艺计算因零件材料厚度为t=2mm，故计算过程中圆角部分以中径为准带入。
3.1 确定零件修边余量4 二次拉深模工艺计算4.1 凸、凹模刃口尺寸计算因为第二次拉深后工序件直径为43.4mm，拉深凸、凹模间隙值仍为2.4mm，则第二次拉深模具所需刃口尺寸计算如下：4.2 拉深力计算根据以上力的计算，同时考虑零件的实际拉深高度。
5 二次拉深模具结构设计二次拉深模具结构见图2。
6 结束语本设计除了考虑到冲压产品相关技术要求外，还充分考虑了模具结构设计尽量简单化这一重要原则。
整副模具结构设计合理，冲压过程稳定可靠，模具制造成本較低，冲压产品均可达到技术要求，可为同类模具设计提供参考。
参考文献：[1]翁其金.冷冲压技术[M].北京：机械工业出版社，2000.[2]王孝培.冲压手册[K].北京：机械工业出版社，2000.。
圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计毕业设计(论文)
目录1.绪论1.1引言1.2Dynaform简介2.圆筒件拉深成形工艺分析和模具设计2.1拉深工艺分析2.1.1确定修边余量错误！未找到引用源。
2.1.2毛坯尺寸计算2.1.3拉深系数和判断拉深次数2.1.4拉深力的计算2.1.5压边力的计算2.2拉深模主要零部件的设计2.2.1拉深模的间隙计算2.2.2拉深模的圆角半径计算2.2.3凸、凹模工作部分的尺寸计算2.2.4凹、凸模固定板的选择2.2.5模架的选择3.圆筒件拉深成形有限元分析4.结论参考文献致谢一、绪论1.1引言1.2 Dynaform简介基本资料在其前处理器(Preprocessor)上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。
求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用显示动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。
后处理器(Postprocessor)通过CAD技术生成形象的图形输出，可以直观的动态显示各种分析结果。
Dynaform 软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。
Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、压力机吨位等。
Dynaform软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。
可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。
Dynaform软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。
来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。
Dynaform软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。
圆筒件拉深变形的力学分析介绍
R02
R2
r02
r0
1
ln
R0
R02
R2
r02
2
Rr0
采用指数硬化曲线的变形区平均真实应力：
n
S
B
n
B
1
ln
R0
R02
R2
r02
2
Rr0
四、拉深力计算
拉深力的几个部分：
➢凸缘变形区的变形阻力；
➢压边力产生的摩擦力；
➢坯料沿凹模圆角弯曲和反弯曲的阻力；
➢凹模圆角的摩擦阻力。
r max
变形，板厚不变；
当r > Rt 时，| | >| r |，t >0、 <0、 r>0，为压缩
类变形， 板厚增加；
当r < Rt 时，| | <| r | ，t <0、 <0、r>0，为伸长
类变形，板厚变薄；
拉深当r0/R0 <0.61(m<0.61)时，凸缘内同时存在压缩类 变形区和伸长类变形区；随着变形过程，R 减小，伸 长类变形区缩小直到（r0/R =0.61）消失；故拉深凸缘
§5.5 圆筒件拉深变形的力学分析
拉深利用模具将平板坯料变形成薄壁空心零件的冲 压工艺，广泛应用于机械、汽车、航空航天、电器、 轻工、仪表等多各加工行业。
一、拉深变形过程和变形特点
圆筒件拉深将圆形平板坯料变形 成空心圆筒型零件的过程，其实 质是将环形凸缘部分金属通过周 向受压、径向受拉变形逐渐收缩 转化为筒壁的过程，其主要塑性 变形区在凸缘部分。
1.1S
ln
R r0
;
摩
2Q 2 r0t
Q r0t
;
弯
b
圆筒件多次拉深工序的数值模拟
ｔ ｃ ｍ ｉ＇ｌｏｍ ｌ ｎ ａ ．Ｔ ｏｖ ｉ ｐｏｌ ｔｅ ａｅｐｏｏｅ ａ ｅｌ ｅ ７ ｒｃｓ ｏ ｅｄａ ｉ ｏ ｍｕｈｅ ｐｒ ａ ｆｒｕａ ａｄｄｔ ｏｓｌ ｔ ｓ ｒｂｅ ｈ ｐｒ ｒ ｓ ｎｉ ａ ｓ ， ｏｅ ｔ ｒｗｎ ｏ ｉ ｅ ｓ ａ ｅｈ ｍ， ｐ ｐ ｓ ｄ ｄ １ｐ ｓｆ ｈ ｇ
（． １ 浙江工业大学 机 电工程学院， 浙江 杭 州 ３０ １ ； ． １０４ ２ 金华职业技术学院， 浙江 金华 ３ １０ ） ２０ ７
摘 要： 传统 的圆筒件 多次拉 深工序 的设计方 法过 多地依赖经验公式和数据 ， 且周期 长， 成本 高。针对此 问题 ， 应用板 料
成形有限元分析软件 Ｏ ｎｆ ｎ提出了基于Ｃ Ｅ分析的拉深工序的设计流程， ｙａ ｎ ， ｏ Ａ 改进了传统设计工序。以圆筒件的拉深
０ 前言
过程 中板料 的裂 纹 、 皱 、 薄 、 痕 、 弹 ， 估 板 料 起 减 划 回 评
板料冲压成形是 现代 工业 中的一 种重要加工方 法， 其中的拉深成形工序应用很广 ， 像汽车覆盖件 ， 电 器仪表 的壳体 及 众 多 的 日用 品都是 应 用拉 深 成形 的口 。为提高批量生产的效率 ， Ｊ 对于外形尺寸和厚度
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｄ ｉ ｏ ｏ ｔ ｅ ｈ ｇ ｏ ｔａ ｄ ｌｎ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ：ｎ ａ ｄ ｔ ｎ ｔ ｈ ｉｈ ｃ ｓ ｎ ｏ ｇ ｐ ｒ ｄ，ｔ ｅ ｔａ ｉ ｏ ａ ｅ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｄ ａ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｐ ｎ ｓ ｏ ｉ ｉ ｈ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｓｇ ｒ ｃ ｓ ｆｔ ｒ ｗ ｎ ｒ ｃ ｓ ｅ ｅ ｄ ｎ ｉ ｄ ｈ
（ ． ｏ ｅｇ ｆ ｃａ ｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｚ ｅ ａｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｎｚｏ １０ ４， ｈｎ ； １ Ｃｌ ａｅｏ Ｍｅｈｎｃ ｇ ｅｉ ， ｈｊ ｎ ｎ ｅｓｙ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｈａｇｈ ｕ３０ １ Ｃ ｉａ ｌ ａＥ ｎ ｎ ｉ ｖ ｉ Ｔ ｏ ２ Ｊ ｈ ａＣｌ ａｅｏ ｒ ｅｓ ｎａｄＴ ｃｎｌ ｙ Ｊｎｕ ２ ０ ７ Ｃ ｉａ ．ｉ ｕ ｏ ｅｇ ｆ ｏ ｓ ｏ ｎ ｅｈｏ ｇ ， ｉｈ ａ １ １ ， ｈｎ ） ｎ ｌ Ｐｆ ｉ ｏ ３
l16第6.56节圆筒件拉深变形的力学分析.ppt
产品举例：
6.5.1 拉深制品及其应用范围 消声器多次拉深、冲孔翻边复合工艺生产过程：
6.5.1 拉深制品及其应用范围 非圆形件拉深生产过程：
6.5.2 拉深变形过程和变形特点
圆筒件拉深将圆形平板坯料变形 成空心圆筒型零件的过程 其实质是将环形凸缘部分金属通 过周向受压、径向受拉变形逐渐 收缩转化为筒壁的过程，其主要 塑性变形区在凸缘部分。
Rt 0.607R
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当r = Rt 时，|r | = -| |， t =0、 = -r ，为纯剪切
变形，板厚不变；
当r > Rt 时，| | >| r |，t >0、 <0、 r>0，为压缩
类变形， 板厚增加；
当r < Rt 时，| | <| r | ，t <0、 <0、r>0，为伸长
类变形，板厚变薄；
R02 r2 R2 r2
r' R02 R2 r2
ln
2 r 2 r'
ln
r R02 R2 r2
r ln
R02 R2 r2 r
max
r max r
rR
ln
R0 R
ln
r R02 R2 r2
min r min r rr0 ln
R02 R2 r02 r0
r
1.1S
ln
R r
d r
S
dr r
r S
1.1S 1 ln
R r
r max
r
r r0
1.1S ln
R r0
1.1
SS
r rR 0
拉深成形仿真CAE
拉深成形仿真-CAE.————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1学号分析参数编号课程设计成绩课程设计分析报告课程设计名称拉深成形仿真学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级2013 - 2014学年第一学期日期：2014 年 1 月02 日课程设计任务及要求：已知拉深件零件图和零件几何参数如下图一和表1所示：图一拉深件零件图表1 拉深件几何参数参数编号 D d h tA295 245 49 2.0材料为低碳钢（mild steel）“DQSK”，材料类型为36。
利用DYNAFORM软件对拉深成形过程进行计算机仿真分析，完成以下任务与要求：1、毛坯尺寸及形状确定；2、拉深成形工艺分析3、拉深过程模拟；4、拉深参数（拉伸速度、摩擦系数、模具凹模圆角半径R1、R2、压边力）对成形过程和质量的影响规律分析；5、应力、应变分布、厚度分布；6、依据成形极限图分析零件起皱和开裂的趋势；7、确定最佳成形工艺参数；8、提交纸质课程设计分析报告（不少于15页），并提交一张所有分析电子文档的刻录光盘，用资料袋装订；目录目录 0一、毛坯尺寸及形状确定 (1)1. 确定零件中心线图 (1)2. 计算毛坯直径 (1)二、拉伸成型及工艺分析 (1)三、拉深过程模拟 (2)(一) 前处理步骤； (2)1. 打开数据文件库 (2)2. 曲面网格划分； (3)3. 网格检查和修补； (3)4. 新建一个自动设置； (5)(二) .应用eta/POST进行后处理 (10)1. 读入结果文件d3plot到eta/Post. (10)2. 绘制变形过程。
(10)3. 绘制厚度（Thickness）变化过程。
(10)4. 绘制应变（Strains）变化过程。
(11)5. 绘制应力（Max_VonMises）变化过程。
(11)四、拉深参数对成形过程和质量的影响规律分析； (12)1. 拉伸速度 (13)厚度(Thickness)破坏云图 (14)应变（Strain）破坏云图 (14)应力（VONMISES）破坏云图 (14)2. 摩擦系数 (15)3. 压边力 (16)4. 模具凹模圆角半径R1 (17)5. 模具凹模圆角半径R2 (18)五、应力、应变分布、厚度分布； (19)1. 应力（VONMISES）云图 (19)2. 应变（Strain）云图 (19)3. 厚度(Thickness)变化云图 (19)六、依据成型极限图分析零件起皱和开裂的趋势； (20)七、确定最佳成型工艺参数； (20)一、毛坯尺寸及形状确定1.确定零件中心线图根据经验设定一个经验凹模圆角，R1=6t，R2=3t，按料厚的中心线作图，零件中心线图如上右图所示。
拉深成形仿真-CAE.
拉深成形仿真-CAE.课 程 设 计 分 析 报 告课程设计名称 拉深成形仿真 学 院 指导老师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级 学号分析参数编号 课程设计成绩2013 - 2014学年第一学期日期： 2014 年 1 月 02 日课程设计任务及要求：已知拉深件零件图和零件几何参数如下图一和表1所示：图一拉深件零件图表1 拉深件几何参数参数编号 D d h tA 295 245 49 2.0材料为低碳钢（mild steel）“DQSK”，材料类型为36。
利用DYNAFORM软件对拉深成形过程进行计算机仿真分析，完成以下任务与要求：1、毛坯尺寸及形状确定；2、拉深成形工艺分析3、拉深过程模拟；4、拉深参数（拉伸速度、摩擦系数、模具凹模圆角半径R1、R2、压边力）对成形过程和质量的影响规律分析；5、应力、应变分布、厚度分布；6、依据成形极限图分析零件起皱和开裂的趋势；7、确定最佳成形工艺参数；8、提交纸质课程设计分析报告（不少于15页），并提交一张所有分析电子文档的刻录光盘，用资料袋装订；目录目录 0一、毛坯尺寸及形状确定 01. 确定零件中心线图 02. 计算毛坯直径 0二、拉伸成型及工艺分析 0三、拉深过程模拟 (1)(一) 前处理步骤； (1)1. 打开数据文件库 (1)2. 曲面网格划分； (2)3. 网格检查和修补； (3)4. 新建一个自动设置； (4)(二) .应用eta/POST进行后处理 (9)1. 读入结果文件d3plot到eta/Post. (9)2. 绘制变形过程。
(10)3. 绘制厚度（Thickness）变化过程。
(10)4. 绘制应变（Strains）变化过程。
(11)5. 绘制应力（Max_VonMises）变化过程。
(11)四、拉深参数对成形过程和质量的影响规律分析； (11)1. 拉伸速度 (12)厚度(Thickness)破坏云图 (13)应变（Strain）破坏云图 (14)应力（VONMISES）破坏云图 (14)2. 摩擦系数 (14)3. 压边力 (15)4. 模具凹模圆角半径R1 (17)5. 模具凹模圆角半径R2 (18)五、应力、应变分布、厚度分布； (19)1. 应力（VONMISES）云图 (19)2. 应变（Strain）云图 (19)3. 厚度(Thickness)变化云图 (19)六、依据成型极限图分析零件起皱和开裂的趋势； (20)七、确定最佳成型工艺参数； (21)一、毛坯尺寸及形状确定1.确定零件中心线图根据经验设定一个经验凹模圆角，R1=6t，R2=3t，按料厚的中心线作图，零件中心线图如上右图所示。
论圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟
论圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟Dynaform作为近年来板料成形数值模拟技术中常用的软件，可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、回弹等，从而帮助设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期。
在利用该软件进行模拟分析时，应该采用理论计算和软件模拟共用，以找出合适的成形工艺。
带凸缘的圆筒形件是日常生活中常用的零件，如不锈钢的面盆、压力锅的锅盖等物品，均属于带凸缘的圆筒形件。
本文利用所给的拉深件，首先计算了拉深过程中的部分尺寸，而后在理论计算的基础上，结合Dynaform软件对零件的拉伸过程进行模拟，找出了较为合适的压边力，从而为后续拉深模具设计提供依据。
1、带凸缘圆筒形件拉深尺寸计算图1是带凸缘圆筒形件的零件图，其壁厚为2mm，材料为304不锈钢，精度为IT14级。
本文计算的拉深尺寸包括拉深毛坯的尺寸、拉深次数的计算、压边装置的使用与否以及压边力的计算。
1.1带凸缘圆筒形件毛坯尺寸的计算由图1，零件的厚度t=2mm，因此在计算毛坯尺寸时应采用中线尺寸计算。
该零件的相对直径dt/d=380/320=1.18，其中dt为凸缘直径，d为圆筒件底部直径，取修边余量δ=6m m。
由拉深毛坯尺寸的计算公式可知：根据图1，d4=380+2δ=392mm，r=6mm，d2=d+2r=332mm，H=98mm 由此计算出防尘盖毛坯尺寸：1.2是否需要压边装置和拉深次数的计算本零件采用普通平面凹模拉深，毛坯不起皱条件为：t/D≥（0.09～0.17）（1-m）由图1和D可计算出：t/D=2/527=0.38%，总拉深系数m=d2/D=332/527=0.63。
因此（0.09～0.17）（1-m）=0.0333～0.0629，则t/D<（0.09～0.17）（1-m），因此该零件拉深时需使用压边圈。
查表得出，该零件总拉深系数大于其极限拉伸系数0.55，因此可一次拉深成形。
1.3压边力的计算一次拉深成形时的压边力：FY=Ap，查表可知，根据零件的复杂程度，p可以取值为2.5、3和3.7MPa。
复杂阶梯形圆筒件拉深有限元分析
摘要阶梯形零件在拉深成形的过程中，毛坯变形区的变形与应力基本与圆筒形件拉深相同。
但是此类零件的复杂性与多样性，决定其拉深次数与工序的安排与圆筒形件拉深相比存在很大的不同点。
并且在拉深的过程中受到许多因素的影响，容易出现拉裂、起皱、减薄、拉深不充分和回弹量过大等问题。
因此，利用有限元分析软件Dynaform 模拟拉深，可以清楚的看到成形过程中存在的缺陷，进而利用数值模拟的结果优化冲压工艺与模具设计的方案，大大的缩短了研发周期。
本文首先分析了该零件的结构特点，探究一次拉深的可行性，根据一次拉深的数值模拟结果，分析危险部位，进而提出改进的方案。
其次根据阶梯形件的拉深规则与零件的结构特点，确定拉深次数，拉深顺序。
根据设计的各工序的凹模造型分别在不同压边力，不同毛坯直径，不同凸缘半径，不同拉深方式，不同工具运动速度等条件下在Dynaform软件里进行拉深模拟，选取成形质量最佳的作为下一工序的毛坯，通过不断地模拟优化最终得到该复杂阶梯形圆筒件的最佳拉深参数。
最后根据数值模拟的各项参数探讨各项拉深成形参数对成形模拟结果的影响。
本文主要通过Dynaform软件对复杂阶梯形圆筒件的拉深方法及各次拉深造型的确定进行研究，探讨数值模拟的各项参数对成形件的成形效果和质量的影响，着重探讨拉深方式对回转体阶梯形件的成形质量和效果的影响，对于多次拉深成形的零件，拉深方式对成形质量的影响极大，有限元模拟分析方法在实际的生产中具有重大的意义。
关键词：阶梯形件；拉深方案；Dynaform软件；虚拟冲压速度Complex stepped cylindrical deep drawing finite element analysisStudent:LIN Zi-mei Teacher:QIN TianAbstract:The deformation and stress of the stepped parts in the process of deep drawing forming are the same as that of the cylindrical parts.. However, the complexity and variety of the parts, the number of deep drawing and the arrangement of the process are different from the cylinder parts.And in the process of drawing by the influence of many factors, prone to crack, wrinkle, reducing thin, drawing and spring back problem. Therefore, using finite element analysis software DYNAFORM to simulate the drawing, can clearly see the forming defects existing in the process, optimization of stamping process and die design scheme and the numerical simulation results, greatly relationship development cycle.This paper first analyzes the structural features of this part, explores the feasibility of a deep drawing, and analyzes the dangerous parts according to the numerical simulation results of a deep drawing, and then puts forward the improving scheme.Secondly, according to the drawing rules of the ladder parts and the structural features of the parts, the number of the deep drawing and the order of drawing are determined.According to the design of the process of Concave die modeling respectively in different blank holder force, different diameter of blank, under the condition of different flange radius, different drawing methods, different velocity and in the DYNAFORM software used in deep drawing simulation, selection of forming quality best as a process of blank, through continuous simulation and optimization is finally obtained the complex stepped cylindrical parts the best drawing parameters.According to the parameters of numerical simulation, the influence of drawing parameters to the forming simulation results is discussed.This paper mainly by DYNAFORM software on complex stepped cylindrical parts drawing method and the drawing shape determine research, discusses the effects of the parameters of the numerical simulation of stamping forming effect and quality, focuses on drawing rotary stepped shape quality and effect, for multiple deep drawing parts drawing method on the forming quality of a great impact, finite element simulation analysis method in the actual production has great significance.Key words：Ladder；Drawing Scheme；Dynaform；Virtual punch velocity目次摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3课题研究的主要内容 (2)2 板块冲压成形模拟仿真软件Dynaform应用基础 (3)2.1板块冲压成形模拟仿真软件简介 (3)2.2应用Dynaform软件的一般流程 (3)2.3 Dynaform软件系统结构 (3)2.3.1前处理模块 (4)2.3.2分析模块 (4)2.3.3 后处理模块 (5)2.4本章小结 (5)3复杂阶梯形圆筒件一次拉深成形设计 (6)3.1复杂阶梯形圆筒件拉深工艺分析 (6)3.1.1拉深工艺要求 (6)3.1.2毛坯尺寸估算 (7)3.2 探究一次拉深成形 (8)3.2.1毛坯材料性能参数 (8)3.2.2理论压边力计算 (8)3.2.3模拟拉深及可行性判断 (8)3.3本章小结 (9)4复杂阶梯形圆筒件五次拉深成形设计 (10)4.1五次拉深设计依据 (10)4.2拉深工序造型结构设计 (10)4.3各工序不同参数下数值模拟与比较 (13)4.3.1第一次拉深 (13)4.3.2 第二次拉深 (14)4.3.3 第三次拉深 (15)4.3.4第四次拉深 (16)4.3.5 第五次拉深 (19)4.4本章小结 (20)5 拉深成形过程板料变化情况 (21)5.1成形极限与零件厚度分布 (21)5.2最小厚度变化情况 (22)5.3最大减薄率变化情况 (22)5.4最大主应变变化情况 (23)5.5复杂阶梯形圆筒件拉深成形参数影响探究 (23)5.5.1压边力对成形结果的影响 (23)5.5.2凸模运动速度对成形结果影响 (24)5.5.3拉深方式对成形结果影响 (24)5.5.4模具间隙对成形结果影响 (25)5.6本章小结 (26)6结论 (27)致谢 (28)参考文献 (28)桂林理工大学本科毕业设计·论文1 引言1.1课题研究的背景和意义冲压是指在常温的条件下，运用安装在压力机上的模具对板料施加压力，使得板料发生塑性变形或分离，进而得到所需要的零件的一种压力加工方法。
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《板料成型性能及CAE分析》
课内试验小结
题目课内试验（一）圆筒件拉深成形CAE分析试验学院材料工程学院
专业材料成型及控制工程（模具CAD/CAM）班级053113110
姓名蒋骁
指导老师龚红英
完成日期2016年10月28日
目录
1.前处理环节 (1)
1.1 导入模型 (1)
1.2网格划分 (2)
1.3 网格单元的检查 (3)
1.4 创建binder (4)
1.5 定义坯料blank (5)
1.6 定义母模die (5)
1.7 定义材料 (6)
1.8 工具运动相关参数设置 (6)
1.9 动画模拟 (7)
2.后处理结果 (8)
2.1 fld分析结果 (8)
2.2 壁厚分析图 (9)
2.3 最大拉深力分析结果 (11)
3实验小结 (12)
圆筒件拉深成形cae分析
蒋骁 053113110
1.前处理环节
1.1 导入模型
File→import→blank导入→die确定→file→save as→文件名cylinder→保存
1.2网格划分
→die(就是关掉die)→ok→确定右下方current part是blank(若不是：
current part→blank→exit)→→max size:5→select surface→displayed surf(就是全选,此时blank变白)→ok→apply→yes→exit→ok
1.3 网格单元的检查
preprocess→model check/repair→→cursor pick part→点die凸缘面
（就是帽沿）→通过yes 和no选项调整箭头方向，令箭头方向为(工作时)从die 指向blank（如下图所示）
→exit→（检查边界）→（清除高亮）→（保存）
1.4 创建binder
1.5 定义坯料blank
1.6 定义母模die
1.7 定义材料
1.8 工具运动相关参数设置
1.9 动画模拟
2.后处理结果
2.1 fld分析结果
DQSK37 压边力11803N
不锈钢SS321 压边力2577.712N
铝AA1100O 压边力11277.49N 2.2 壁厚分析图
DQSK37
不锈钢SS321
铝AA1100O
2.3 最大拉深力分析结果
DQSK37（max 54965.3N）
不锈钢SS321（max 79054.6N）
铝AA1100O（max 13143.9N）
3实验小结
经过实验课的学习，结合着上课所学，我基本了解了关于快速设置的设置流程。
经过老师和研究生学姐的教授和改正，也对dynaform有了初步的了解，收益颇丰。
我知道所有的软件都有共通性，学习软件，不仅仅是掌握它，更多的是学习一种思维，只有扎实了理论知识加上掌握其他软件的操作思维才真正谈得上应用一种软件。
在学习过程中，我也遇到了很多困难，尤其是在后处理过程中。
由于第一次玩这款软件，一来生疏，二来怕自己的误操作毁了之前的操作，在老师后处理详解的那节课中，所有的问题都得到了解决，那时才真正感受到学有所获的快乐。