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 (13)

(8) 提交LS-DYNA进行求解计算 (13)

6、后置处理 (15)

7、模拟结果分析 (16)

(1) 零件的最终外形图 (16)

(2) 最终零件的壁厚变化分布图 (16)

(3) 最终零件的FLD图 (17)

(4) 最终零件平均应力分布图 (17)

8、实验结果模拟分析 (18)

(1) 不同直径毛坯的成形极限图 (18)

(2) 不同直径毛坯的厚度分布图 (20)

(3) 不同直径毛坯的平均应力分布图 (22)

(4) 模拟实验结果表 (24)

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。由公式m=d/D计算。由上式可以看出，m值越小，表明拉深前后的直径差越大，也就是该次工序的变形度越大。如果拉深系数m值取得过小，就会使拉深件起皱、拉裂或严重变薄超差。因此拉深系数有一个客观的界限，这个界限就叫极限拉深系数。

（2）本次实验是测定材料的最小拉深系数。

（3）拉深件的质量问题主要是起皱和拉裂。

（4）板料在拉深时，变形区的失稳会导致起皱。材料起皱时会增大拉深力、降低拉深件质量，有时会损坏模具和设备。影响起皱的主要因素有：坯料的相对高度t/D，拉深系数。

（5）圆筒件在拉深时还有可能因径向力而拉裂。产生拉裂的原因可能是由于凸圆起皱时使径向拉应力σρ增大；或者是压边力过大，使σρ增大，或者是变形程度增大。

3、实验用具

（1）材料试验机。

（2）实验模具：凸模直径dp=34.76mm 凸模圆角半径r=2mm 凹模直径Dd=36.92mm （3）试样：to=0.8~1.2mm的钢板、铝板等。

（4）工具：卡尺、圆规和铁剪等。

（5）实验地点：材料馆243教室。

4、实验步骤

（1）将剪下的圆形试片夹紧在凹模和压边圈之间，并保证试片与凹模中心重合。

（2）放入凸模，然后将整个实验模具放置在材料试验机的工作台面上。

（3）启动试验机慢慢加压，注意观察压力指针的移动，当指针从最大压力值开始回转时，应立即关闭电源打开回程阀门。

（4）放下实验模具，取出实验试片检查。

（5）试片侧壁无拉破现象，应加大试样直径否则，应减小试片直径。

（6）重复上述步骤，直径取试片侧壁无拉破时可以拉深成功的最大毛坯直径Dmax。（7）按上述方法和步骤，对其他材料进行实验。

5、实验材料（08AL）性能分析

08AL是优质碳素结构钢的一种，一般用作冷冲压薄板钢中的Al脱氧镇静钢冷轧板,其命名规则类同碳素结构钢，其两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍，即“08”表示钢中平均碳质量分数为0.08%，“A”表示质量等级，“L”为“拉”字的汉语拼音首字母，表示其拉伸性能好。

其主要力学性能参数如下：

试样毛坯尺寸（mm）：25

正火加热温度（℃）：930

抗拉强度（σb/MPa）：≧325

屈服点（σs/MPa）：≧185

断后伸长率（δ5/%）：≧33

布氏硬度（HBS100/3000）（退火或高温回火状态）：≦131

08AL的性能相当于ST14。

6、影响材料冲杯实验结果的因素

材料性质、材料厚度、毛坯直径、有无压边装置、压边力大小。

7、实验数据

二、用DYNAFORM软件模拟实验过程中的拉深试件

1、创建三维模型

利用CATIA软件创成式外形设计模块建立毛坯板（BAN）、凹模(AOMO,实为凹模和压边圈YBQ的集合体)、凸模（TUMO）的实体模型，如图1、2、3所示。将所建立的实体模型的文件以“*.igs”的格式保存。由于所建立的上模在成型过程中与制件的内表面相接触，所以其几何尺寸与制件的内表面尺寸相一致。

图1 BAN 图2 AOMO 图3 TUMO

2、数据

(1) 创建DYNAFORM数据库

启动DYNAFORM软件，选择文件/另存为菜单选项，修改文件名为“双动板50”，将所建立的数据库保存在自己设定的目录下。

(2)导入模型

选择文件/导入菜单项，将上面所建立的“*.igs”模型文件依次导入到数据库中，如图4所示，选择零件层/编辑菜单项，弹出如图5所示对话框。编辑删除不必要零件层，修改各零件层的名称、编号、和颜色，将毛坯层命名为BAN50，将上模层命名为AOMO,将下模命名为TUMO,单击确定按钮确定。