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冲压仿真实例教程之一

2009/6/22    来源:e-works    特约撰稿人:王毅      
关键字:CAE  PAM-STAMP  冲压仿真  回弹  
本文首先将讲述冲压仿真主流程及相关的基本知识;通过一个IBOX案例详细的讲述整个的冲压仿真处理过程,大体内容包括:工艺设计、模型处理、网格划分、条件设置、结果后处理等。仿真类型包含:零件展开、单工步冲压仿真、多工步冲压仿真、重力、回弹、回弹补偿等。

  本书首先将讲述冲压仿真主流程及相关的基本知识;通过一个IBOX案例详细的讲述整个的冲压仿真处理过程,大体内容包括:工艺设计、模型处理、网格划分、条件设置、结果后处理等。仿真类型包含:零件展开、单工步冲压仿真、多工步冲压仿真、重力、回弹、回弹补偿等。
    文中将会用的软件有:PAM-STAMP、DynaForm、Hypermesh、solidworks、Blankworks、Logopress、QuickForm等。


序言


    作冲压仿真将近五年的时间了,对整个机械行业了解的越深,就越感觉目前我们国家与美欧的差距越大,特别是在仿真领域,举目望去,大把的仿真软件几乎见不到国产软件的身影,即使有大部分也只是最基础的前后处理没有真正的潜入到仿真的核心领域求解器里面。
    即使在CAE的应用领域里面,大部分的应用水平都很差,现在关于软件方面的资料很少,大部分都是重复的,像PAM-STAMP基本就没有,DynaForm还好一些,资料相对比较多;学习时很费力,基本就靠Help里面的那些东西,走了很多弯路,关键是没有一些好的关于实例方面的教程,大部分的例子都是入门阶段的,即使看的再多,对水平也没有太大的提高。
    在国内,高手还是很多的,有些人介入冲压仿真领域估计也有很多年经验了,但是高手一般是不愿意在和新人交流了。我学习PAM和DF三年的多时间,积累了一些经验,不敢独藏,所以拿出来跟大家共享,希望能够起到抛砖引玉的作用,可以让更多的有经验的高手们也多出一些力作,那样本人也可以在学习中不断的提高自己的水平。
    本人水平有限,而且分析主要从仿真角度考虑,对工艺不是很熟悉,所以需要有经验的前辈多多指教,在此不胜感激。


第一章 冲压仿真基础主流程及相关基础知识


    一般来讲,零件冲压仿真主要流程如下:
    1.根据工艺处理CAD模型
    2.将CAD模型导入CAE软件,进行网格划分
    3.输入工艺参数,设置仿真条件
    4.求解计算
    5.结果后处理
    下面将根据以上流程详细说明各部分需要注意的事项。


第一节:根据工艺处理CAD模型


    虽然CAE软件都有所谓的DIE(模面)设计模块,如DynaForm的DFE模块、PAM-STAMP的DieMaker模块等,这些模块用在零部件设计阶段也许有一定的优势,但是在制造领域(模具设计),零件一般都是已经基本定型的,而且大部分冲压件都需要根据实际加工工艺设定工步或工艺,特别是模具设计上,上下模具都需要处理出来,有时甚至要根据工艺做一些细节的调整,现实中,往往实际的上下模面总或多或少都有一些问题,处理出来实际的模面更能实际的反应现实状态。所以我建议大家至少熟练的掌握一到两种三维CAD软件,对曲面的操作也要基本熟悉,这样才能处理出跟现实最匹配的工艺面和上下模面。
    如今在制造领域,通常都是客户发一个IGES档案,或者STEP档案等,对这些标准接口的零部件还要进行工艺补充,或者要进行多工步成型,都需要大量的处理模型,CAE软件毕竟不是专业的处理曲面和实体工具,所以可以说CAD软件的处理技术是必须要掌握的一项基本技能。
    现在CAD软件很多,像高端的CATIAPRO/E、UG;中端的有SolidWorks、Top-solid、Inventer等都可以满足CAE模型的处理。我个人比较喜欢用solidworks,对PRO/E也比较熟悉,一般都在SolidWorks下处理模型,有以下经验供大家借鉴:
    A:在CAD软件里将所需要的所有曲面都处理出来,尽量不要在CAE软件里处理模型,如OFFSET(偏置)、fillet(倒角)等。
如下图:die、punch、blank、holder都已经处理处理。


    B:冲压方向最好设置在Z轴上,(这点新手比较容易犯错误,默认的CAE软件都是Z轴向上的,也就是说,根据现实中模具的摆放位置,Z轴向上即可)虽然现在CAE软件都可以调整冲压方向,但是对DF来说,冲压方向在Z轴上设置上要省很多功夫,最好不要在CAE里调整模型方向;所以CAD中处理模型时,首先要调整零件的方向,然后再处理所需要的DIE、PUNCH、HOLDER、BLANK等曲面。
    C:对于板材一般要优化后分析,开始学仿真时,一般采用比较单一的板材,板材也基本不做优化(汽车模具除外,要根据实际情况处理);但是实际的冲压过程中都要对板材进行优化(一般将多余材料提前切除,提高材料的流动性),所以要养成优化板材的好习惯。
    在DynaForm中利用BSE模块,求出零件的展平时的外边线,然后导入CAD软件里生成曲面并做必要的处理。(以后的章节中将会做具体的说明。)
    在PAM中,有inverse模块可以使用,直接求解工件的展平时的外形边线。
    还有可以在CAD中也有工具可以直接展开工件,如SolidWorks中的BlankWorks,或者利用Logopress中的折弯展开模块和展平模块;QuickPress中的QuickForm等。
    在TopSolid的冲模设计模块中也有类似的展开模块。
    将工件直接展开(要做适当的处理),然后利用DynaForm、PAM-STAMP等进行精确模拟,然后根据仿真结果再修正展开的边线,在翻边等情况下,有时候可以直接利用展开结果进行模具设计。

责任编辑:杜凯
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