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摘要：以非线性有限元分析DYNAFORM软件为平台，对异形件拉深的工艺过程及其不同产品结构进行模拟，并对模拟结果进行分析，表明利用DYNAFORM软件能快速确定合适的拉深斜度、拉深圆角并提高产品质量。
关键词：拉深模具；拉深斜度；拉深圆角；模拟数据；DYNAFORM；
0 引言
在薄板拉深成形工艺过程中，拉裂和起皱是影响产品合格率和质量的主要问题，拉深模具导入斜度、拉深圆角是影响拉深工艺关键设计，过小的斜度和拉深圆角必然引起板料减后明显，严重的会导致拉裂缺陷。一般来说，产品成形完成后的壁厚变化控制在+8%—-20%是比较理想的，我们可以利用三维设计软件设计出我们需要的产品外观，在通过利用DYNAFORM软件进行模拟拉深过程可直观的看到产品壁厚变化，如果没有达到预期的工艺要求，在对产品的拉深斜度及导入圆角进行调整，通过软件模拟技术可以很好的避免设计缺陷，为模具设计制造提供依据，有效避免模具设计失败的风险。
1 数值模拟
1.1 数值模拟软件DYNAFORM
DYNAFORM软件是由美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成形模拟的专用软件包，可方便的求解板料成形工艺及模具设计涉及的复杂问题，是目前该领域中应用最为广泛的CAE软件之一。可以预测板料成形过程中的破裂、起皱、减薄和回弹，评估板料的成形性能，为板料成形工艺及模具设计提供帮助，可有效减少模具设计时间及试模周期，从而提高产品品质和市场竞争力。
1.2 数值模分析步骤：
DYNAFORM软件数值模拟流程如图1所示。
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图1 板料成形过程分析的流程
1）用PRO/E设计产品外观曲面，并导出IGS格式文档，在用DYNAFORM软件导入文档。
（2）利用DYNAFORM软件对曲面进行网格划分、检查、孔修补。
（3）毛柸生成及网格、压边圈生成、定义工具、定义材料。
（4）设置工具控制参数，包括工具运动速度、压边力设置等工艺参数并分析求解。
（5）根据求解的d3plot文件进行后置处理，通过界面可以清楚的找到成形缺陷部位，再对产品结构做相应调整，重复以上操作，直至达到预期方案效果。
2 基于DYNAFORM的灶具面板成形模拟实例
2.1 模型的建立如图2所示
采用PRO/E软件设计产品凸模外形曲面，再以IGS格式导出文件，用DYNAFORM导入IGS文件。
2.1.1 读取数模零件进行网格划分
网格划分的好坏对模拟的精度和计算时间有一定的影响。一般情况，在弯曲变形较大的部位网格划分较密，变形较小的部位网格划分较稀。把零件的IGS格式导入DYNAFORM中，用BSE/Preparation/Part Mesh对零件进行网格划分
2.1.2板料生成
DYNAFORM提供了快速估算展开拉深板料的工具，方便模具设计下料尺寸确认。用BSE/Preparation/Blank Size Estimate求解板材下料尺寸，并对板料网格处理。
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图2灶具面板，（设计参数为：R，角度）
2.1.3 创建压扁圈
为了防止拉深过程中板料的起皱，一般采用压边圈和足够大的压边力，大的压边力尽管可以防止零件的起皱同时可能零件的拉裂，一般冷板压边压力设置为3Mpa。利用Parts/Create新层命名为Binder,再通过add to part命令选定需要的压边圈。
不同设计壁厚变化尺寸 表1（板料厚度0.5mm）
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不同设计壁厚变化率 表2
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图3 R=2mm，角度=3.5°时厚度变化图
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图4 R=2mm，角度=3.5°时的FLD图
2.1.4 模型生成
利用setup/quick setup/draw快速定义模型特征，包括板料、凸模及压边圈，选择单动，定义材料属性为SPCE，0.5mm厚度。
3 数值模拟结果及分析
通过Post Process后置处理程序分别对不同设计参数进行成形模拟，结果如表1、表2。
根据DYNAFORM模拟得出当拉深斜度为3.5度，导入R角为2mm时壁厚变化-17.4%到7.6%基本满足拉深工艺要求，确定此方案设计钣金拉深模具，模拟效果参看图3，图4。
4 结束语
利用DYNAFORM软件能较好地模拟板料成形中的应力、应变分布，特别是实际加工中难以测量的部分也能通过软件模拟反应出来，结合实例，利用DYANFORM软件对灶台板拉深过程中壁厚变化进行模拟，通过产品设计调整，最终获得合格的产品，既有效的减少开模失败的风险，又为以后的批量生产合格率做了保证。
参考文献
（1）王秀凤，郎利辉板料成形CAE设计及应用（J）.北京：北京航空航天大学出版社，2010.7:54-75。
（2）姜雷，陈君若，沈选举，孙东明，圆筒形零件拉伸压边力的数值模拟（J）机械，2004.31（5）：14-16。
（3）许发樾，模具结构设计 (J)机械工业出版社，2003.10：:20-21。
（4）肖景容，冲压工艺性（M）,北京：机械工艺出版社；2002.1
（5）刘勇军，任中全，数值模拟调整拉深件压边力（J），煤矿机械；2002（2）：34-35。