拉深成形仿真CAE

學(xué)號分析參數(shù)編號課程設(shè)計成績課程設(shè)計分析報告課程設(shè)計名稱拉深成形仿真學(xué)院指導(dǎo)老師姓名學(xué)生姓名學(xué)生專業(yè)班級2021-2021學(xué)年第一學(xué)期日期：2021年1月02日課程設(shè)計任務(wù)及要求：拉深件零件圖和零件幾何參數(shù)如下列圖一和表1所示：圖一拉深件零件圖表1拉深件幾何參數(shù)參數(shù)編號DdhtA295245492.0材料為低碳鋼〔mildsteel〕“DQSK〞，材料類型為36。利用DYNAFORM軟件對拉深成形過程進行計算機仿真分析，完成以下任務(wù)與要求：1、毛坯尺寸及形狀確定；2、拉深成形工藝分析3、拉深過程模擬；4、拉深參數(shù)〔拉伸速度、摩擦系數(shù)、模具凹模圓角半徑R1、R2、壓邊力〕對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析；5、應(yīng)力、應(yīng)變分布、厚度分布；6、依據(jù)成形極限圖分析零件起皺和開裂的趨勢；7、確定最正確成形工藝參數(shù)；8、提交紙質(zhì)課程設(shè)計分析報告〔不少于15頁〕，并提交一張所有分析電子文檔的刻錄光盤，用資料袋裝訂；目錄626目錄 047一、毛坯尺寸及形狀確定 1281211.確定零件中心線圖 16772.計算毛坯直徑 113203二、拉伸成型及工藝分析 130920三、拉深過程模擬 228510(一)前處理步驟； 236881.翻開數(shù)據(jù)文件庫 2267742.曲面網(wǎng)格劃分； 3135953.網(wǎng)格檢查和修補； 3316354.新建一個自動設(shè)置； 511398(二).應(yīng)用eta/POST進行后處理 10131341.讀入結(jié)果文件d3plot到eta/Post. 1076782.繪制變形過程。 10156203.繪制厚度〔Thickness〕變化過程。 10281964.繪制應(yīng)變〔Strains〕變化過程。 11281225.繪制應(yīng)力〔Max_VonMises〕變化過程。 1115463四、拉深參數(shù)對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析； 1248301.拉伸速度 131940厚度(Thickness)破壞云圖 1417878應(yīng)變〔Strain〕破壞云圖 1426581應(yīng)力〔VONMISES〕破壞云圖 1455612.摩擦系數(shù) 1545663.壓邊力 1619984.模具凹模圓角半徑R1 17132915.模具凹模圓角半徑R2 1824246五、應(yīng)力、應(yīng)變分布、厚度分布； 1913751.應(yīng)力〔VONMISES〕云圖 19161202.應(yīng)變〔Strain〕云圖 19249263.厚度(Thickness)變化云圖 1917610六、依據(jù)成型極限圖分析零件起皺和開裂的趨勢； 2021018七、確定最正確成型工藝參數(shù)； 20毛坯尺寸及形狀確定確定零件中心線圖根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定一個經(jīng)驗凹模圓角，R1=6t，R2=3t，按料厚的中心線作圖，零件中心線圖如上右圖所示。由?沖壓手冊?表4-4查得：δ=6mm。計算毛坯直徑由以上零件中心線圖的尺寸，用等面積原理計算坯料直徑：D=[(d1^2+2*π*r2*d1+8*r2^2+4*d2*h+2*π*r1*d2+4.56*r1^2)+(d4^2-d3^2)]^0.5=365mm拉伸成型及工藝分析上左圖拉深件零件圖，材料為低碳鋼〔mildsteel〕“DQSK〞，材料類型為36，料厚t=1mm，成型后要求零件外表無起皺，無變形，進過分析，皮料相對厚度為t/Dx100=0.55，因此需要采用強力壓邊裝置，來提高材料的變形阻力；根據(jù)以上的分析，設(shè)計了壓邊拉深模具結(jié)構(gòu)，解決上敘問題，并重新制定了拉伸工藝路線，即：壓邊與拉伸兩道工序，而且成型后的零件光滑無起皺，無變形，滿足設(shè)計要求。拉深過程模擬前處理步驟；翻開數(shù)據(jù)文件庫/選擇菜單fileImport。。。，翻開對話框，如下列圖所示；選擇數(shù)據(jù)庫文件modell.df，單擊翻開按鈕，如下列圖所示;設(shè)定單位，選擇菜單ToolsAnalysisSetup。選擇缺省的單位作為單位系統(tǒng)。曲面網(wǎng)格劃分；顯示或隱藏零件層，如左圖；當層零件層，設(shè)為TM1，如右圖；在前處理里，進入，在單元中點擊按鈕，進入網(wǎng)格劃分界面，選擇曲面TM1進行網(wǎng)格劃分，如下左圖所示；在工具下拉菜單欄里點擊毛坯生成器按鈕，在選擇選項界面里選擇曲面，之后選擇四分之一扇形曲面，對網(wǎng)格大小工具半徑改為1.25,，如下右圖所示；網(wǎng)格檢查和修補；在下拉菜單欄進入前處理，，翻開模型檢查/修補界面，點擊自動一致平面法線按鈕，確定所有零件的法線方向都一致后，保存數(shù)據(jù)庫。點擊顯示模型的邊界按鈕，這個功能檢查網(wǎng)格上的間隙，空洞，退化的單元，然后以高領(lǐng)的邊界顯示這些缺陷，這樣用戶就可以手工的修復(fù)這些缺陷了。如下列圖邊界；點擊工具欄上的Clear按鈕去除顯示的邊界。保存數(shù)據(jù)庫。新建一個自動設(shè)置；點擊自動設(shè)置菜單后，系統(tǒng)會彈出自動設(shè)置，提示用戶定義根本的設(shè)置參數(shù)。根本參數(shù)設(shè)置；板料定義；點擊按鈕，進入板料定義界面，點擊按鈕，定義幾何體添加零件層，如圖下列圖；材料定義；點擊按鈕，進入材料編輯環(huán)境，點擊按鈕，選擇材料型號，如下列圖；工具定義；點擊按鈕，進入工具編輯界面，首先對凹模進行幾何模型定義，點擊按鈕添加零件層，選擇零件層，添加后的結(jié)果圖如下；點擊凸模按鈕，進入凸模定義界面，點擊按鈕，進入定義幾何體界面，單擊按鈕，進入拷貝單元界面，選擇選擇...按鈕，來到選擇單元界面，點擊按鈕，選擇TM1圖層零件單元進行復(fù)制，復(fù)制后的結(jié)果如下左圖；同理，壓邊圈的選擇同上所述，復(fù)制后如下右圖；工具定位；在所有的工具都定義好之后，需要定位好各個工具開模時的相對位置。這一步是每一次設(shè)置都必須的步驟。另外，工具的定位跟每一個工具的工作方向都有很大的關(guān)系，因此，我們在定位之前需要仔細檢查每一個工具的方向。點擊定位按鈕，進入定位設(shè)置界面，在on后面選擇基準，我們選擇凸模為定位基準，其他工件就可以自動獲取與凸模的相對位置，位置數(shù)據(jù)設(shè)置如下列圖所示；工序定義；工序定義的目的是方便設(shè)置當前模擬需要的工序個數(shù)，每個工序所需的時間以及工具在每個工序中的狀態(tài)等等。可以點擊設(shè)置主界面上Process標簽進入工序設(shè)置界面。只需要在新建一個設(shè)置時選擇了程序內(nèi)置的設(shè)置模板之后，程序會自動添加一些必要的工序。由于我們前面選擇的模板是單動〔SingleAction〕成型，因此成型默認產(chǎn)生兩個工序，一個壓邊工序，另一個是拉延工序。點擊壓邊工序按鈕，對相應(yīng)的參數(shù)進行改變，結(jié)果如下左圖所示；點擊拉延工序按鈕，對相應(yīng)的參數(shù)進行改變，結(jié)果如下右圖所示；動畫顯示；到目前為止，所有的設(shè)置都已經(jīng)完成。可以進行提交計算。但是在提交計算之前，最好進行對設(shè)置的模型進行動畫顯示，以便檢查各個工具所定義的運動情況。選擇菜單欄這時工具將以動畫的形式顯示其運動狀態(tài)。任務(wù)提交；在驗證了工具的運動正確性后，我們可以對當前設(shè)置進行任務(wù)提交進行計算。選擇菜單欄系統(tǒng)就會彈出的計算窗口。.應(yīng)用eta/POST進行后處理讀入結(jié)果文件d3plot到eta/Post.繪制變形過程。缺省的繪制狀態(tài)是繪制變形過程。在Frame下拉菜單中，選擇AllFrames，然后單擊play按鈕進行動畫顯示變形過程。繪制厚度〔Thickness〕變化過程。點擊按鈕進入厚度變化界面，觀察在拉伸成型仿真過程中工件厚度變化分布云圖以及最小厚度處。以下左圖所示厚度〔mm〕變化數(shù)據(jù)；繪制應(yīng)變〔Strains〕變化過程。點擊按鈕進入應(yīng)變變化界面，觀察在拉伸成型仿真過程中工件應(yīng)變變化分布云圖，以上中圖所示的應(yīng)變〔mm〕變化數(shù)據(jù)。繪制應(yīng)力〔Max_VonMises〕變化過程。點擊按鈕進入?yún)?shù)變化選擇界面，在中選擇Stress-Strain，在副標題中選擇進入等效應(yīng)力觀察界面，如上右圖所示應(yīng)力〔MPa〕變化數(shù)據(jù)。拉深參數(shù)對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析；下面是通過拉伸成型數(shù)值模擬后得到的后處理參數(shù)的原始數(shù)據(jù)，通過這些原始數(shù)據(jù)我們可以來分析拉伸過程，隨拉伸參數(shù)的變化，工件所受到的應(yīng)力，應(yīng)變以及厚度的變化。后處理原始數(shù)據(jù)后處理文件strain〔mm〕VONMISES〔1000MPa〕Thickness〔mm〕拉伸速度〔m/s〕摩擦系數(shù)壓邊力〔10萬?！衬＞甙寄A角半徑R1〔mm〕模具凹模圓角半徑R2〔mm〕00010.2451.0671.6850.125213700020.31.0621.61750.1253137000331.6871.1440.36750.1253.513700033.0511.6280.0950.125413700110.2641.1011.653503291.1491.43650.175213700132.9161.5310.150.2213700210.322.1461.69260.125213700222678.72*10^31.8336.50.125213700230.2020.8121.69440.125213700310.2910.7811.74250.12529700320.4641.0981.60350.12526700330.7051.3621.38750.12523700410.2531.1071.65950.125213500420.4691.071.47250.125213300430.5331.2391.48450.125213100440.5361.1171.41850.1252132拉伸速度拉伸速度對拉伸成型有著重要的影響，下面是拉伸過程Dynaform模擬的后處理參數(shù)，對于拉伸速度的變化引起工件的應(yīng)力，應(yīng)變和厚度變化如下列圖〔有表格中數(shù)據(jù)經(jīng)過〕所示。后處理文件拉伸速度〔m/s〕strain〔mm〕VonMises〔1000MPa〕Thickness〔mm〕002340.2020.8121.694000150.2451.0671.68002160.322.1461.69200222678.72*10^31.8336.5通過上面折線圖我們能直觀的了解到隨拉伸速度的增大，應(yīng)力應(yīng)變都有明顯上升，即應(yīng)力應(yīng)變越來越大，而厚度卻不隨拉伸速度的變化，以上表格中的第四組數(shù)據(jù)是在實驗中由于拉伸速度過大而是工件發(fā)生破壞示意圖如下。所以在拉伸成型過程中我們應(yīng)中選適宜的拉伸速度，以防拉伸速度過大而使工件所受的應(yīng)力應(yīng)變到達工件的極限狀態(tài)而破壞工件。厚度(Thickness)破壞云圖應(yīng)變〔Strain〕破壞云圖應(yīng)力〔VONMISES〕破壞云圖摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)對拉伸成型有著重要的影響，下面是拉伸過程Dynaform模擬的后處理參數(shù)，對于摩擦系數(shù)的變化引起工件的應(yīng)力，應(yīng)變和厚度變化如下列圖〔有表格中數(shù)據(jù)經(jīng)過〕所示。后處理文件摩擦系數(shù)strain〔mm〕VonMises〔1000MPa〕Thickness〔mm〕00010.1250.2451.0671.6800110.150.2641.1011.65300120.1750.3291.1491.43600130.22.9161.5310.1通過上面的折線圖我們能直觀的看到，摩擦系數(shù)的變化對應(yīng)力應(yīng)變及厚度都有重要的影響，隨摩擦系數(shù)的增大工件成型過程中所受的應(yīng)力應(yīng)變顯著增加，厚度顯著減小，這樣的變化帶來的結(jié)果是工件將被拉穿，所以在拉伸過程中我們應(yīng)當對工件與模具的接觸外表加以潤滑，以減小在成型過程中的工件應(yīng)力應(yīng)變及厚度的變薄。壓邊力壓邊力對拉伸成型有著重要的影響，下面是拉伸過程Dynaform模擬的后處理參數(shù)，對于壓邊力的變化引起工件的應(yīng)力，應(yīng)變和厚度變化如下列圖〔有表格中數(shù)據(jù)經(jīng)過〕所示。后處理文件壓邊力〔10萬牛〕strain〔mm〕VONMISES〔1000MPa〕Thickness〔mm〕000120.2451.0671.68000230.31.0621.617000333.51.6871.1440.367000343.0511.6280.09通過上面的折線圖我們能直觀的看到，壓邊力的變化對應(yīng)力應(yīng)變及厚度都有重要的影響，隨壓邊力的增大工件成型過程中所受的應(yīng)力應(yīng)變顯著增加，厚度顯著減小，這樣的變化帶來的結(jié)果是工件將被拉穿，而我們在后處理中對拉伸坯料的成型過程中，當不用壓邊圈時，工件會出現(xiàn)常見的起皺現(xiàn)象，所以在拉伸成型過程中我們應(yīng)中選用適宜的壓邊力，一來以來防止起皺現(xiàn)象，二來防止被拉穿。模具凹模圓角半徑R1模具凹模圓角半徑R1對拉伸成型有著重要的影響，下面是拉伸過程Dynaform模擬的后處理參數(shù)，對于模具凹模圓角半徑R1的變化引起工件的應(yīng)力，應(yīng)變和厚度變化如下列圖〔有表格中數(shù)據(jù)經(jīng)過〕所示。后處理文件strain〔mm〕VonMises〔1000MPa〕Thickness〔mm〕模具凹模圓角半徑R1〔mm〕00330.7051.3621.387300320.4641.0981.603600310.2910.7811.742900010.2451.0671.6813通過上面的折線圖我們能直觀的看到，模具凹模圓角半徑R1的變化對應(yīng)力應(yīng)變及厚度都有重要的影響，隨模具凹模圓角半徑R1的增大工件成型過程中所受的應(yīng)變遞減，而應(yīng)力有波動，但總體上是減小趨勢，厚度開始隨R1的增大遞增快速，慢慢的當R1增大到一定程度變得平穩(wěn)了，所以綜上所述，模具凹模圓角半徑R1越小對工件成型的影