三大主流的冲压分析软件,都有快速展开(一步展开)功能,主要用于产品的报价和试模等,对于拉延件,一般只需要快速展开后,略微修正一下,就可以拿去试模了,但是如果是翻边件,由于不需要后工序的切除和修正,所以要求展开的零件的边线一定要准确,这样才能保证零件的要求,这就需要对快速展开的边线进行精确的校正,下面以下图的所示的产品为例,进行展开及精确的主要过程。
1/4模型如下:
图1 1/4模型
产品的材质:SUS304
工艺:单步一次成型。
1 快速展开尺寸与实际尺寸对比
结果说明,从下图看,宽度方向差了10mm,长度方向差了8.5mm左右;快速展开的尺寸是用DynaForm做的,其实笔者做过测试,用5种软件对比过,快速展开尺寸大同小异,没有太大的差别,因为这个产品受工艺的影响比较大,所以需要进行进一步的处理。
图2 快速展开尺寸与实际尺寸对比图
从以上的结果看,快速展开难以满足实际的生产要求,那是不是数值模拟就没有意义了?答案是否定的,因为快速展开一般不能完全的考虑实际的冲压工艺,而冲压工艺对零件的成型有致命的影响,所以对于翻边的零部件,如果需要精确的展开尺寸,必须得进行拉延分析,然后根据拉延分析的结果,进行毛坯的校政,下面将使用3大主流的冲压软件,予以说明整个过程,笔者拉延后校正出来的毛坯与实际就不会有太大的差异了,最后也就1-2m,要求不高的零件可以一次通过,要气较高的零件基本修正一次就可以通过了,大大的减少了试模的次数(不能完全一样?分析的限制因素很多比如材料的参数,摩擦系数等等,有误差是一定的,不能吹毛求疵)。
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2 使用DynaForm对零件快速展开及精确修正
首先选需要对零件的成型工艺进行设计,此零件使用一步翻边成型,凸模在上,凹模在下,没有压边;在三维软件中,根据工艺设计,绘制凸模和凹模的曲面(凸模直接偏执1mm边上曲面延伸10mm,凹模增加3mm的圆角,适当延长置料面),由于零件是对称零件,所以只做1/4即可;笔者使用SolidWorks进行曲面的处理,效果如下:
图3 使用SolidWorks进行曲面处理效果图
2.1 使用MSTEP模块对1/4端盖零件进行快速展开
导入上图所示的端盖零件曲面、上下模具曲面,然后对端盖零件零件进行快速展开,基本步骤如下:导入曲面→划分网格→使用MSTEP模块展开
2.1.1 导入曲面
图4 导入曲面
2.1.2 划分网格
图5 划分网格
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2.1.3 使用MSTEP快速求解
定义材质为SUS304、厚度为2mm、约束对称关系、精确求解。
图6 定义材质
在MSTEP高级界面中,选择精确计算;点下方的约束,将对称点进行约束。
图7 约束
点击运行,求解结果如下: 求解的结果,跟第一节中的结果类似。
长度方向:307.229*2=614.5 宽度方向:183.444*2=366.8
图8 求解结果
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2.2 使用计算所得到的结果,进行拉延计算
设置详细过程省略,大体参数:
材料:SUS304 初始网格大小:1.5mm 细化层数:3 时间步长:7e-08对称设置。
图9 参数设置
使用自动设置,设置完毕后,提交分析。
2.3 使用拉延结果校正快速展开料片结果
计算结果如下:
图10 计算结果
DynaForm没有自动优化边线功能,新版本的5.9已经有了,不过还没有发布,所以5.8.1之前的版本只能手动优化边线,将展开时用的iges文件导入后处理结果,查看实际模型和分析结果之间的差异。
2.3.1 导入实际模型
在后处理中,文件-导入,选择类型为IGS,选择展开前的PART零件。
2.3.2 查看拉延后结果与实际模型之间的差异
图11 查看拉延后结果与实际模型之间的差异
从上图的结果看,快速展开结果:
宽度方向可以优化:3.32*2=6.65mm 优化后宽度为:360.15mm(实际尺寸356.6)
长度方向可以优化:3.037*2=6.06mm 优化后长度为:608.44mm(实际尺寸605)
从以上的步骤可以看出,通过一次拉延后,重新校正后,尺寸与实际用尺寸还是有差异,但是误差明显减小,这个可以再做第二次模拟,进一步校正,这里就不不再重复了,之所以还有这么大的差异,是因为笔者使用的是DynaForm自带的材料库数据,如果使用的是实际产品的材料数据,那么此数值会进一步更精确。
DynaForm的边线只能手动优化,这个比较麻烦,如果形状复杂的零件,效果会很差,使用PAM-STAMP的自动边线修正功能就会好很多,PAM-STAMP的整个过程跟DynaForm一样,但是在后处理中有专用的工具可以将优化后边线自动成型出来,所以期待DynaForm的新版本5.9尽快发布。