DYNAFORM的沖壓件坯料尺寸精確計(jì)算研究

謝江懷

摘要：例如，沖壓操作的分析是在計(jì)算零件尺寸后，再通過(guò)DYNAFORM軟件計(jì)算后形成的手柄部分表面的三維模型，最后形成零件的形狀圖。DYNAFORM軟件的測(cè)量功能是精確獲得一定的尺寸，實(shí)際上這種方式獲得的尺寸非常準(zhǔn)確，也非常方便模具的設(shè)計(jì)和制造。本文首先對(duì)沖壓件沖壓工藝及三維模型建模進(jìn)行了分析，然后對(duì)沖壓件坯料尺寸計(jì)算及結(jié)果進(jìn)行了分析。最后希望通過(guò)本文的研究，對(duì)本課題的研究有一定的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：DYNAFORM沖壓件胚料尺寸精確計(jì)算

隨著中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，更多的沖壓件也依靠先進(jìn)的技術(shù)來(lái)生產(chǎn)。由于沖壓件必須反復(fù)變形才能獲得最后具體尺寸，因此在計(jì)算零件尺寸時(shí)有著嚴(yán)格的要求。否則，測(cè)試表格上的負(fù)載將顯著增加。在本文中，我們將以用于構(gòu)造測(cè)試圖案形狀的部件的大小為例，詳細(xì)說(shuō)明如何計(jì)算整個(gè)部件的大小尺寸的詳細(xì)步驟。由于待測(cè)樣品的形狀復(fù)雜，因此其成形過(guò)程是需要嚴(yán)格按照工作站的圖表以及圖紙的整體深度來(lái)進(jìn)行制作。當(dāng)手動(dòng)計(jì)算零件時(shí)，材料的多次變形可能導(dǎo)致嚴(yán)重故障并會(huì)對(duì)模具設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)生一定的影響，這就是我們使用DYNAFORM軟件的原因，通過(guò)該軟件，可以準(zhǔn)確分析和計(jì)算正確的材料大小，并且成功地測(cè)試模具。

1沖壓件沖壓工藝分析及三維模型建模

1.1沖壓件沖壓工藝分析

該產(chǎn)品（樣品）是0.4mm厚的ST13低膨脹部件。試樣的內(nèi)部形狀是用于深拉的反向模具，外部模具是深拉模具，并且中心是凸緣的孔結(jié)構(gòu)，是常見(jiàn)的多沖壓部件。該樣品的內(nèi)孔通過(guò)翻邊形成，窄孔的寬度以及孔的形狀較大。此時(shí)，在弱區(qū)域中就不會(huì)產(chǎn)生成形期間壓制整個(gè)部分的情況。

1.2三維模型建模

首先，在PRO/E 3D軟件中測(cè)試部件表面的三維模型（注意：印章材料中間表面的厚度），將標(biāo)識(shí)完成格式的模型文件以IGES的形式轉(zhuǎn)換并導(dǎo)入DYNAFORM軟件。用網(wǎng)格構(gòu)造模型以獲得有限元網(wǎng)格模型。本文中的CAD模型保存在商業(yè)CATIA軟件創(chuàng)建的IGS后綴格式文件中，并導(dǎo)人了Dynaform系統(tǒng)進(jìn)行分析。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩襯里的幾何模型寬1216毫米、中心線橫向長(zhǎng)529毫米，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且具有大尺寸的典型復(fù)雜牽引構(gòu)件。電動(dòng)車罩的左右兩側(cè)通常是對(duì)稱的，成形過(guò)程的部分主要包括夾緊、切割和深拉步驟。在本文中，在分析內(nèi)部覆蓋物的深度拉伸成型性時(shí)，必須首先確定提取方向，選取的方向應(yīng)根據(jù)具體標(biāo)準(zhǔn)確定同時(shí)在繪制工作的同時(shí)考慮拉動(dòng)和平衡功率，并考慮下一個(gè)過(guò)程的要求。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置打孔方向后，需要進(jìn)行必要的再填充工作以滿足深拉的要求。再填充工藝的適用性對(duì)于直接影響模具拉拔工藝參數(shù)、工件夾持條件、變形值、應(yīng)變分布、表面質(zhì)量、質(zhì)量方面（例如裂縫和屈曲）的沖壓工藝是重要的。用于重建技術(shù)過(guò)程的設(shè)計(jì)不僅考慮了補(bǔ)充孔的內(nèi)部閉合的原理，還簡(jiǎn)化延伸部分的結(jié)構(gòu)形狀以及后續(xù)處理的期望原理。工藝添加劑主要由壓料面和附加處理表面兩部分組成。

2沖壓件坯料尺寸計(jì)算及結(jié)果分析

2.1利用板料尺寸估算工具（BSE）得到坯料外形的網(wǎng)格模型

測(cè)試的樣本網(wǎng)格模型可以使用BSE工具計(jì)算零件的外部輪廓。但是，由于實(shí)際原因，網(wǎng)格模型被細(xì)分為多個(gè)空間網(wǎng)格模型。用于計(jì)算的材料是ST13和相關(guān)的機(jī)械性能。本文根據(jù)引擎蓋的形狀和特征，在DFE模塊中進(jìn)行BIND命令，選擇打印區(qū)域并確定打印區(qū)域的大小。ADDENFUM命令在用于DFE模塊后，就可以選擇TYPE 3類型以創(chuàng)建切割線和創(chuàng)建加工附加表面。

自動(dòng)沖孔是一種彈性變形過(guò)程，包括更大的非線性、幾何非線性和邊界條件的非線性。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，其成型過(guò)程中存在的各種錯(cuò)誤（如：回彈、破裂等）通常是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的。傳統(tǒng)的檢測(cè)方式導(dǎo)致大量的資源消耗而沖壓數(shù)字模擬仿真技術(shù)可以預(yù)測(cè)潛在問(wèn)題，有效的減少了資源浪費(fèi)，還檢查并優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成所需的技術(shù)參數(shù)。軟件Dynaform參考罩內(nèi)板是深拉工藝分析和建模的一個(gè)例子，其優(yōu)化的工藝參數(shù)可以作為日后制造過(guò)程的指南。

2.2利用DYNAFORM軟件的測(cè)量功能得到具體尺寸

沿邊緣對(duì)稱地找到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，并使用DYNAFORM軟件的測(cè)量功能測(cè)量直徑。材料堆積過(guò)多就會(huì)導(dǎo)致材料斷裂，還會(huì)導(dǎo)致零件厚度分布不均勻。如圖4所示，在優(yōu)化工件的形狀之后，還需要分析和改進(jìn)蓋的內(nèi)板的厚度，以改善板材的可成形性。

2.3計(jì)算結(jié)果與分析

使用DYNAFORM軟件的測(cè)量功能，測(cè)量出工件直徑應(yīng)為28.177 mm后，將尺寸數(shù)據(jù)應(yīng)用到表格中，經(jīng)過(guò)測(cè)試后，其誤差小于0.1mm，完全滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求，這比手動(dòng)計(jì)算的誤差（約l mm）小得多。在制造形式和其他壓力機(jī)的部分時(shí)，也取得了巨大的成功，從目前的角度來(lái)看，零件的計(jì)算結(jié)果非常一致，DYNAFORM的反轉(zhuǎn)工作原理的軟件如下：金屬的三維變形處理充分考慮到了金屬變形的影響，考慮到人工計(jì)算在厚度方向（二維變形）上的不準(zhǔn)確性。合理的成本和平板布置是控制金屬流動(dòng)和防止起皺和裂縫出現(xiàn)的重要方法之一。本產(chǎn)品采用圓形肋條，在分析內(nèi)罩蓋的成型能力時(shí)，阻力為200 kN，摩擦系數(shù)為0.1，對(duì)不同壓力下成型的模具進(jìn)行分析。接下來(lái)，輕松分析繪圖的參數(shù)。對(duì)于形狀限制方面，如果未指定模具拐角，則指定適當(dāng)?shù)睦味诵螤钸M(jìn)行限制。一個(gè)星期后，如果零件的許多部分沒(méi)有完全形成，甚至其中的部分零件開(kāi)始出現(xiàn)起皺的現(xiàn)象，則說(shuō)明部件缺乏剛性，它就有可能會(huì)被丟棄。相反，如果在周圍進(jìn)行擠壓后，可以看到局部彎曲現(xiàn)象消失，部件的變形增加，則部件的剛度增加。

2.4工藝參數(shù)的優(yōu)化

在優(yōu)化零件形狀和調(diào)整密封口后，零件的成形性得到了一定程度的改善，但仍然需要采用適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)以確保零件的質(zhì)量。另外，由于有許多模擬試驗(yàn)對(duì)蓋板正面試驗(yàn)的優(yōu)化方法較復(fù)雜，且涂層厚度較厚，因此本文選取邊緣力為300 KN、摩擦力系數(shù)為0.125、拐角深度為511113'1、虛擬鉆孔速度為5000 nlln/$、緩沖容量為l，1噸的材料。優(yōu)化的邊界模型如圖2所示。在本文中，我們將使用乘用車引擎蓋示例對(duì)Oynaform軟件進(jìn)行壓花模擬。因此，可以知道工件的適當(dāng)形狀可以在一定程度上改善諸如皺折和裂縫之類的缺陷，并且能夠使表面變得均勻因此需要正確安裝牽引邊緣。優(yōu)化牽引肋的參數(shù)，例如牽引肋的高度和阻力，相關(guān)的參數(shù)也必須適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)汽車涂料的性質(zhì)，工藝參數(shù)的優(yōu)化可以通過(guò)沖壓工藝的特定基準(zhǔn)來(lái)改善，最終確保材料的質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

本文從沖壓件沖壓工藝分析以及三維模型建模兩個(gè)方面對(duì)沖壓件沖壓工藝及三維模型建模進(jìn)行了分析，從利用板料尺寸估算工具（BSE）得到坯料外形的網(wǎng)格模型、利用DYNAFORM軟件的測(cè)量功能得到具體尺寸以及計(jì)算結(jié)果與分析三個(gè)方面對(duì)沖壓件坯料尺寸計(jì)算及結(jié)果進(jìn)行了分析。通過(guò)分析沖壓件的變形規(guī)律，使用3D建模軟件創(chuàng)建三維立體曲面模型，然后再通過(guò)DYNAFORM軟件計(jì)算零件的尺寸，獲取最終的零件輪廓圖。創(chuàng)建有限元網(wǎng)格后，在使用DYNAFORM的軟件測(cè)量功能，這樣獲得的零件尺寸非常精確，不僅提供了一種改進(jìn)的計(jì)算尺寸的精確方法，還能夠滿足模具結(jié)構(gòu)的要求。最后希望通過(guò)本文的研究，對(duì)今后的專家學(xué)者研究與DYNAFORM的沖壓件坯料尺寸精確計(jì)算相關(guān)的課題有一定的借鑒與幫助作用。

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