AUTOFORM分析拉延成型

常见缺陷及解决办法1．拉延开裂

开裂是拉延工序中最为常见的缺陷之一，其表现为出现破裂或裂纹，产品部分如果出现破裂或者裂纹将被视为不合格产品，所以必须予以解决。产生开裂的原因大致有：

（1）产品工艺性不好，如R角过小、型面变化剧烈、产品深度较深以及材质成形性能差等。

（2）工艺补充、压边圈的设计不合理。

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（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，计算时间几乎呈几何级数增加。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。

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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查网格质量，对于平坦的空洞可以通过自动填充来解决，如果对填充的效果不满意，可以通过改变参数max size值来解决问题，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0.8mm。

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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140～220MPa，抗拉强度为270～350MPa，n 值不小于0.18，r值不小于1.6，断后延长率不小于36%。

AutoForm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．拉延筋布置

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。AutoForm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）。

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以上步骤完成以后，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％一律视为破裂；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-0.3～0.02，用不同颜色来显示，最大减薄为-0.283，产品部分的最小变薄率大于0.02。本文所例产品料厚减薄情况如图4所示。

图4? 料厚减薄

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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来评价拉延质量，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7? 主应变变化

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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的计算精度也越来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。