模具工借助LS—Dyna設計復雜拉伸件模具

摘要：拉伸模具是沖壓模具中最復雜的模具，金屬材料在拉伸模具中塑性變形，被制作成外形復雜的產(chǎn)品，拉伸過程中最容易出現(xiàn)的問題就是起皺或開裂；考慮模具工對于軟件簡單易于操作的要求， 借助于軟件dynaform，分析產(chǎn)品在成形過程中可能出現(xiàn)問題的部位， 輔助修改模具結構，彌補產(chǎn)品成形過程可能出現(xiàn)的問題。

關鍵詞：實用；拉伸；Dynaform

我們常見的金屬產(chǎn)品中有很多是桶形、盒形的三面包圍結構零件，這些金屬制品做的很精致、很美觀，復雜的形狀給人神奇的感覺。有的表面有電鍍或者涂裝不同的色彩，有的可能就是金屬材料本色。雖然沒有經(jīng)過涂裝等表面處理，但是產(chǎn)品表面依然手感光滑色澤鮮艷。這是因為制作這些產(chǎn)品的模具的功勞，模具需要選用合適的材料，配合合理的工藝，才能做出漂亮的產(chǎn)品。特別是外形復雜，表面質(zhì)量要求又高的拉伸件。

拉伸成形模的設計與制作過程相當復雜，需要豐富的設計制作經(jīng)驗。工藝不合理，模具結構不正確，做出來的產(chǎn)品就會有缺陷，有的可能表面起皺，有的可能有擦痕，有的可能有裂紋，甚至有的模具做不出產(chǎn)品來。模具工作者必須安排合理的工藝工序，制作合理結構的模具來。拉伸模具形狀復雜，而且經(jīng)常是需要多付模具才能做出一個產(chǎn)品。每一付模具就是制作這個產(chǎn)品的一道工序一個步驟。對于一個模具工來說，能夠首先確定的就是第一工序模具和最后一道工序模具。難點在于中間工序的安排設計，要幾道工序，每道工序的結構如何。這是一個把一張平板金屬材料做到一個復雜形狀產(chǎn)品的推理過程，是從二維到三維的演變。每一步推算都是一個大膽的設想。不能擦傷，不能起皺，更不能破裂，直到做出符合外觀要求和尺寸精度要求的產(chǎn)品。

拉伸模具試做前必須先把必要工序的模具做出來，然后把板材放到模具中試做，試驗模具結構是否合理，是否可以做出美觀的產(chǎn)品，如果產(chǎn)品有缺陷然后再對模具結構進行修改，修改往往是幾道工序的模具一起都要修改，牽一發(fā)而動全身，前后工序互相影響。這樣反復試驗最后直到做出完美的產(chǎn)品。這個試驗過程可能很漫長，因為試后修，修后試，都是時間的累計。這個過程也有可能很短暫，那就是模具機構設計合理，第一次試模就直接做出漂亮的產(chǎn)品。

模具結構設計能夠一步到位，那除了豐富的設計制作經(jīng)驗，更要細心，首先判斷必然出現(xiàn)的情況，還要去發(fā)現(xiàn)可能存在的隱患。做出判斷容易，隱患就很難發(fā)現(xiàn)了。而Dynaform正是一款專為模具工設計，能夠分析復雜拉伸成形過程的模具設計制作輔助軟件。

針對Dynaform軟件的實用性，借公司實際產(chǎn)品設計制作過程為例，展示一個模具工使用Dynaform軟件在拉伸模具設計中的最大實用功能。

此零件外形尺寸為：長81，寬56，高29。從外形尺寸來看，這是一個很容易拉伸的盒形零件。那么這個零件是不是就是一付拉伸模具就可以完成呢？實際并非如此。由于其表面還有復雜的形狀，有起伏，有凹凸，更有小圓角，還有包邊。 零件中小圓角（R0.5）部位是估計可能出現(xiàn)破裂的地方。

根據(jù)以往經(jīng)驗，可設定此零件模具工序為：1.下料，2.成形，3.整形，4.切邊沖孔，5.翻邊，6.包邊。最后證明工序劃分是正確的。然后就是確定每道工序的模具結構。

對每道工序分析如下：

1.下料：使用<<模具工借助LS-Dyna展開復雜零件>>中的方法估算坯料尺寸，定制樣板。

2.成形：估計零件中小圓角部位可能出現(xiàn)破裂，將成形凸模R0.5部位暫改為R1.5。分型面圓角R4。

3.整形：按照零件外形尺寸制作凹模，整出成形凹模圓角所成的分型面圓角R4-R1。

4.切邊沖孔：再次使用<<模具工借助LS-Dyna展開復雜零件>>中的方法估算切邊尺寸，沖孔部位按零件尺寸公差要求沖孔。

5.翻邊。

6.包邊。

現(xiàn)在再用Dynaform軟件對此零件進行拉伸分析，操作步驟如下：

1.導入針對產(chǎn)品零件設計的凹模曲面圖形，導入產(chǎn)品坯料展開外形線條尺寸。

2.編輯零件層，將凹模曲面和坯料外形放到不同的零件層中。

3.對凹模曲面單元網(wǎng)格化處理，轉化為工具單元。

4.使用毛坯生成器將毛坯外框生成毛坯，并定義坯料屬性。

5.使用自動設置定義模具工具，定義坯料，并將模具工具定位到合理的位置。

6.提交方案，進行計算分析。

分析結果如下圖：

圖中色彩定義為材料的厚度，劃分為（紅色-破裂，黃色-裂紋，綠色-不變，藍色-起皺，紫色-疊料）。在經(jīng)驗分析階段時估計零件小圓角部位可能破裂。與Dynaform軟件分析結果對比后，發(fā)現(xiàn)有出入。 Dynaform軟件分析結果如色彩變化圖顯而易見，估計部位沒有破裂，而圖中出現(xiàn)了5處可能破裂的部位（紅色黃色區(qū)域），更加顯示了有可能起皺的部位（藍色區(qū)域）。實際試模后發(fā)現(xiàn)， Dynaform軟件分析結果更接近實際情況，然后對模具結構修改，改變成形凸模圓角大小，避免破裂，并加大了四個頂角邊的壓料力，避免起皺，最終解決了問題。

實踐證明Dynaform軟件比光憑經(jīng)驗大有優(yōu)勢，它顯示直觀，不用去多角度推算，也不用冥思苦想，只用辨別顏色就可以知道零件拉伸過程可能出現(xiàn)的問題，而且它還往往反應了我們憑經(jīng)驗考慮不到的地方。同時在軟件上，在設計階段就對模具進行修改，比在試模過程中對實物進行修改要方便得多，速度更是不用說，最主要是省去了修改費用。讓模具工作者能夠處理復雜的拉伸成形模具一步到位。事半功倍。

作者簡介：周軍（1985.05- ）男， 模具設計與制造 籍貫：江蘇江陰

畢業(yè)于河海大學（成人本科）并獲得優(yōu)秀畢業(yè)生稱號，就業(yè)與江陰宇豐技研機械有限公司，負責消聲器新品開發(fā)，模具設計與制造。