毕业设计分析报告

摘要：针对方盒形在拉深成型过程中易出现起皱、破裂等缺陷，采用显式有限元分析软件Dynaform分析压边力、毛坯形状、材料性能参数等对其成型极限的影响，以达到优化工艺过程的目的。研究结果表明：盒形件的拉深成型受压边力影响较大，增大板料硬化指数n、后向异性系数r及板料厚度t，有利于板料的成型。

关键词：矩形件；成形极限；Dynaform软件；数值模拟

盒形件以其外形简单、尺寸小、精度高、表面质量好等特点在工业产品中得到广泛应用，此类工件一般由一道工序拉深完成。由于形状的轴对称性，沿变形区的周边变形分布均匀，这种均匀性虽然对成型方便，但是往往会造成各种形式的起皱、壁厚严重不均等缺陷，严重时可能会造成拉深件在靠近凹模圆角处产生壁裂或凸模圆角处产生低裂。随着计算机技术的迅速发展和有限元理论研究的不断深入，塑性成形数值模拟技术已成为研究方盒形件成形极限、破坏形式及其预防措施的最常用方法之一，并已经成为当前材料成型领域的一个研究热点。

本次分析盒形件成型过程中压边力、毛坯形状、材料性能参数等因素对其成形极限的影响，期望获得盒形件在成型过程中的成型规律及其影响因素，为后面的工件设计、工艺计算乃至大型覆盖件成型等提供一定的理论参考和计算依据。1盒形件拉深数值模拟方案

在盒形件拉深成型的过程中，影响拉裂和起皱的因素很多，其中主要有以下几个方面：材料、模具间隙、圆角、板料厚度、压边力、摩擦和润滑、网格的划分、计算方法以及冲压速度等很多因素。主要讨论压边力、板料厚度、材料性能参数（板料硬化指数n）对其影响。

2建立模型

实验选择的盒形件如图1所示，板料厚度t=1mm。首先在UG中建立板料和凸模的模型，以IGES格式导出到Dynaform中进行模拟计算分析。Dynaform为板料成型专用仿真模拟软件，以LS-DYNA为核心采用动力显式积分算法。其次创建BLANK和DIE零件层，将建立的模型分别划分到各自的零件层，并通过凸模间隙自动生成凹模。

图1

3矩形件的冲压工艺分析

导入模型后点击“file”点击下拉菜单“Save as”，然后命名为“JXJ df”，点击“保存”。

3.1设置分析参数

选择“Tools/Analysis step”命令，弹出“Analysis setup”对话框，按照图1-1所示，再点击“OK”退出对话框。

3.2前处理设置

3.2.1编辑零件

选择菜单“Parts/Edit”命令，在弹出的“Edit Part”对话框。在第一个文件名中更改文件名为“BLANK”,点击“Modify”按钮；在第二个文件名修改为“Die”,点击“Modify”a按钮，最后点击“OK”完成编辑。

3.2.2零件单元网格划分

在工具栏中点击“Part Turn On/Off”按钮，在弹出的对话框中点击“DIE”将其关闭，点击“OK”按钮。

对坯料零件“BLANK”进行网格划分，选择菜单中的“Preprocess/Element”命令，弹出“Element”对话框，然后选择“Surface Mesh”按钮，设置网格尺寸为5mm，其余几何尺寸保持不变。点击“Select Surfaces”按钮，在弹出的对话框中点击“Displayed Surf”按钮，此时“BLANK”将以高亮显示，点击“OK”确认，然后依次退出。

按照此步骤打开“DIE”文件，对“DIE”进行网格线划分。最后点击打开“BLANK”和“DIE”,点击“OK”后关闭Dynaform右下角的“Surfaces”和“Lines”，这时在屏幕上只显示出划分好的零件网格。

3.2.3零件单元网格模型检查

在工具栏点击“Part Turn On/Off”按钮，关闭“BLANK”,打开“DIE”,点击“OK”,需将零件“DIE”作为当前零件，再点击菜单栏中“Preprocess/Model Check/Repair”,进行“Auto Plate Normal”按钮，弹出“CONTROL KEYS”对话框，观察网格线法线方向，点击“YES”或“NO”，直至确定网格法线方向，其中法线方向的设置总是指向工具与坯料的接触面方向。

在“Model Check/Repair”对话框中点击“Boundary Display”按钮，进行边界检查时，通常只允许除边缘轮廓边界呈白色高亮外，其余部位保持不变。如果其他部分有高亮色显示，则说明在白色高亮处的单元网格有缺陷，需对有缺陷的网格进行相应的修补或重新进行单元网格划分。当网格检查工作完成后，采用“save”及时保存文件，为后续设置做好准备。

3.3快速设置

新创建文件夹，复制先前建的文件在其中。

3.3.1创建压边圈零件“BINDER”

打开Dynaform软件，在菜单栏中选择“Parts/Creat”命令。创建一个新零件名称为“BINDER”,点击菜单栏“Parts/Add...To Part”命令，点击其中的“Elements”,再点击“spread”，调整滑块“Angle”的数值为1.点击“DIE”的凸缘面，然后依次点击“OK”,“Apply”和“Close”,结束零件“BINDER”的创建。

3.3.2单动设置

选择菜单栏中“Setup/Draw Die”命令，在对话框中选择“Single action”和“Upper Tool Available”,进行“Quick Setup/Draw”设置。

3.3.3定义坯料零件“BLANK”、“DIE”和“BLINDER”

点击菜单栏中“BLANK”、“DIE”和“BLINDER”,选择“SELECT PART”按钮，弹出“Define Blank”对话框，点击“Add”按钮，弹出“Select Part”,点击“BLANK”、“DIE”和“BLINDER”，依次点击“OK”按钮和“EXIT”.

3.3.4定义材料“Material”

在“NONE”中的”Material Library”选择DQSK36材料，依次点击“OK”按钮退出“Quick Setup/Draw”.

4.1 盒形模拟结果及分析

提交到LS-DYNA进行分析处理后，利用Dynaform后处理器ETA/Post-Processor打开d3lop。

4.1.1坯料成形极限分析

观察拉深件模拟结果的起皱程度与部位，如图2所示。