基于DYNAFORM的板料成形研究
应用Dynaform模拟板料成形过程FS
New 创建一个工具 Delete 删除选择的工具
2021/5/5
定义工具
为选定的工具添加零件 层 定义工具的工作方向 Working direction 定义摩擦
定位
成形步骤列表
增加一个新 步骤
删除一个步 骤
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定义冲压过程
定义步骤名称
显示所有工具不管在本步骤当中使 用与否 工具的间隙 设定该步骤输出文件帧数
应用DYNAFORM模拟板料 成形过程
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内容
1. Dynaform软件简介 2. 前处理(Pre-process) 3. 求解器(LS-DYNA) 4. 结果后处理(Post-Process) 5. 练习:
– WK#1: S-Rail 倒装冲压模拟(请参考 Training Manual)
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递交求解
• Analysis/Analysis
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自动设置
• 网格划分 • 选择Autosetup
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确定坐标等基本信息
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定义板料及其相关参数
显示定义为 板料的零件 层
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工具名称 Name
工具列表 List
工作方向上运动的距离 为工具定义等距
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t+10% t
单元等距
Die
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Punch Binder
自动调整Punch和Binder的单元 法向量
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边界检查
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工具定义
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坯料定义
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工具自动定位
基于Dynaform软件的板料冲压成形仿真操作指引
基于Dynaform 软件的板料冲压成形仿真操作指引1 常用仿真术语定义：冲压成形：用模具和冲压设备使板材产生塑性变形获得形状、尺寸、性能合乎要求的冲压件的加工方法。
多在室温下进行。
其效率高，精度高，材料利用率也高，可自动化加工。
冲压成形工序与工艺：剪切：将板材剪切成条料、块料或具有一定形状的毛坯的加工工序称为剪切。
分平剪、斜剪和震动剪。
冲裁：借助模具使板材分离的工艺。
分为落料和冲孔。
落料--从板料上冲下所需形状尺寸坯料或零件的工序；冲孔-- 在工件上冲出所需形状孔的工序。
弯曲：在弯曲力矩作用下，使平板毛坯、型材、管材等产生一定曲率和角度，形成一定形状冲压件的方法。
拉深：冲裁得到的平板毛坯成形成开口空心零件的冲压加工方法。
拉伸参数：• 拉深系数m ：拉深零件的平均直径 d 与拉深前毛坯 D 之比值m, m = d/D ；• 拉深程度或拉深比：拉深系数 m 的倒数 1/m ；• 极限拉深系数：毛坯直径 D 确定下，能拉深的零件最小直径 d 与D 之比。
胀形：指将材料不向变形区转移，只在变形区内产生径向和切向拉深变形的冲压成形方法。
翻边：在毛坯的平面或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。
板材冲压成形性能评价指标：硬化指数n 、厚度方向系数γ、成形极限图。
成形极限：是指冲压加工过程中所能达到的最大变形程度。
2 Dynaform 仿真分析目的及流程ETA/DYNAFORM 5.7是由美国工程技术联合公司(ENGINEERING TECHNOLOGY ASSOCIALTES, INC.)开发的一个基于LS-DYNA 的板料成形模拟软件包。
作为一款专业的CAE 软件，ETA/DYNAFORM 综合了LS-DYNA 强大的板料成形分析功能以及强大的流线型前后处理功能。
它主要应用于板料成形工业中模具的设计和开发，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间和试模周期。
基于Dynaform 软件的仿真结果，可以预测板料冲压成形中出现的各种问题，如破裂、起皱、回弹、翘曲、板料流动不均匀等缺陷，分析如何及时发现问题，并提供解决方案。
应用Dynaform模拟冲压成形过程基础
10 kN
成形力的确定
Dynaform模块
BSE
前处理：
模面工程
DYNAFORM
DFE
求解器： MSTEP/FTI
Input File *.dyn *.mod
求解器： LS-DYNA
d3plot, dynain rcforce, glstat…
后处理： ETA/Post
Dynaform模块
▪ 前处理
▪ 依赖于经验及“试错法”：设计→试模→修模 ▪ 这类经验的积累需要几年至十几年，以时间、
金钱为代价；并且不断重复 ▪ 模具开发的周期长，成本高 ▪ 模具及工艺只是“可行”的，而非“优化”的 ▪ 市场需求的变化会使原来的经验失去作用 ▪ 市场经济使得传统的设计方法逐步丧失竞争力
汽车覆盖件CAE技术在国外已日趋成熟
▪ 求解器
采用业界著名、功能最强的LS-DYNA，是动态非线性显式 分析技术的创始和领导者，解决最复杂的金属成形问题。
▪ 工艺化的分析过程
o 囊括影响冲压工艺的 60 余个因素 o 以DFE为代表的多种工艺分析模块 o 友好的工艺风格界面，易学易用
▪ 固化丰富的实际工程经验 ▪ 二次开发
传统的模具设计方法
Cursor Zoom
Active Window
Left view
Clear highlight
Open Database Print
Rotate model about virtual X
Rotate model about screen X
Free Rotation Window Zoom Fill screen Rear view Redreaw
N
Energy
模具设计制造DYNAFORM实验指导书
板料成形CAE分析及排样上机指导书黄玉萍编王菲茹审南昌航空大学飞行器制造工程系二○一零年十月板料成形CAE分析及排样一、实验目的和要求：1、认识板料成形CAE软件Dyanform的操作界面；2、了解板料成形CAE分析的基本方法和思路；3、掌握坯料排样的基本方法，输出排样报告。
二、实验设备计算机、DYNAFORM（V5.2）三、实验内容1、板料成形CAE分析2、坯料排样四、实验步骤练习一、板料成形CAE分析1、Dynaform界面简介在桌面上双击DF5.2图标，进入Dyanform操作界面（如图1）。
图1 Dynaform界面快捷键：CTRL+鼠标左键旋转；CTRL+鼠标右键缩放2、导入零件模型，保存文件打开下拉菜单File->Import，如图2所示，在F:\dynaform\BLANK_CAE目录下分别导入文件punch.igs,binder.igs,die.igs和bl an k.igs。
图2 导入、保存文件菜单导入上述文件后，点击Save As 在F:\BLANK_CAE\STU目录下,以姓名作为文件名,保存文件*.df。
图3 导入文件窗口图4 库文件保存窗口3、更改零件层名打开下拉菜单Parts－>Edit,对应不同的零件更改层名，改好层名后保存文件。
图5 修改层名窗口4、进行网格划分打开DFE-->Preparation菜单（如图6所示），进入模面工程界面，点击MESH TOOL,进入网格划分窗口，如图7所示，修改相应的参数，点击OK后点击Apply按钮进行网格划分。
依次对Punch，Die，和Binder进行网格划分。
打开BSE--> Preparation菜单,进入坯料工程界面，点击PART MESH进行坯料网格划分，经网格划分后的零件如图8所示。
图6 DFE菜单图7 网格划分操作界面图8 网格化后的零件5、定义工具和坯料材料（1）定义工具打开Tools-->Define Tools菜单,进入工具定义窗口(如图9所示)。
dynaform成型研究分析
计算机仿真技术研究报告论文(设计)题目计算机仿真技术研究报告作者所在系别材料工程系作者所在专业材料成型及控制工程作者所在班级B09811作者姓名宋明明作者学号200940xxxxx指导教师姓名赵军指导教师职称讲师完成时间2012 年12 月北华航天工业学院教务处制目录一、喷雾器滤液槽成型研究•••••••••••••• 1二、厨房洗菜盆成型研究••••••••••••••• 5三、自拟件成型研究•••••••••••••••••9四、小轴套成型研究•••••••••••••••••13五、钣金反拉深件成型研究••••••••••••••17六、自拟二次拉深件成型研究•••••••••••••22七、冲压弯曲件成型研究•••••••••••••••26八、液压胀形件成型研究•••••••••••••••30一、喷雾器滤液槽成型研究1.1零件结构分析1.1.1建立三维模型图1为零件的三维模型图图11.1.2结构分析此件名为喷雾器滤液槽，底部有许多小孔，后侧壁上有两个大孔，厚度为1mm，材料为铝材，适合拉深成形。
在进行dynaform划分网格时需要把这些孔进行填补修整。
1.2模具设计下图2为喷雾器滤液槽的拉深模具及压边圈（外围很大的一片即为压边圈）。
压边圈很大是为了保证能够完全压住坯料，防止其起皱。
划分网格后的模具如图3。
图2 图31.3冲压工艺分析1.3.1材料特性分析此材料为AA6009，属于铝材，主要应用在汽车车身板上。
6×××系列铝板材主要含有镁和硅两种元素，故集中了4×××系列和5×××系列的优点。
铝是一种轻金属，其化合物在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为8％（重量），仅次于氧和硅，居第三位。
在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。
铝的导电性、延展性良好，应用范围十分广泛。
铝及铝合金与其它一般特性，铝及铝合金其它金属材料相比，具有以下一些特点：1、密度小。
基于Dynaform软件的汽车内衬板冲压成形模拟
图 2 由凹模单元偏置生成凸模 F ig12 Genera tion of punch w ith offset of d ie un it
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Abstract: Fo r the w rink ling and c rack ing p rob lem s of au tom ob ile cove ring p ane l sub jec ted to stam p ing p rocess, the s tam p ing s im u la tion of the au tom ob ile cove ring p ane l w e re ca rried ou t based on D ynafo rm 516 sof tw a re. The bas ic p rocedu res and m od ify ing m e thod to rea lize the f in ite e lem en t s im u la tion of shee t s tam p ing w as desc ribed. The sim u la tion resu lt show s tha t bo th w rink ling defec t and th icken ing ra te a re ove r the to le rance. A nd thus, a m od ify ing m e thod to ba lance the inf low quan tity of m a te ria l by se tting the d raw 2beads a t the d ie en trance w as p rop osed. The s im u la tion resu lt is sa itsf ied by using th is m e thede. The p resen t stam p ing s im u la tion m e thod m ay p rov ide a refe rence fo r d ie des ign ing, and can reduce the p rocess ing cost and sho rten the m anufac tu ring cyc le s ign if ican tly.
材料成型成型课程设计(dynaform软件)
Dynaform模拟设计说明书姓名：班级：学号：指导老师：目录一，导入文件 (4)二，划分网格 (5)三，检查网格并修补网格 (6)四，定义工具 (7)五，定义毛坯 (11)六，定义成形参数和控制参数 (13)七，提交工作到求解器进行计算 (14)八，后处理分析 (15)九，小结 (17)十，致谢 (18)绪论冲压成形是塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。
冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。
当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。
许多金属冲压件具有外形尺寸较大，材料比较薄，型面起伏复杂，尺寸精度与表面质量要求较高，在拉伸成形过程中容易出现拉裂、起皱现象。
模具调试过程中需要浪费大量的人力、物力和财力。
近年来随着计算机技术的不断发展，CAE（计算机辅助工程）技术目前已经在各大模具厂广泛用于产品模拟分析、冲压板材成形过程分析。
通过提前对产品可能出现的成形缺陷进行研究，预示冲压件冲压成形的可行性。
根据理论上的模拟分析结果，提高产品工艺补充设计的合理性，减少模具实际调试次数，近而达到缩短模具制造周期、降低生产调试成本，提高企业生产效能，保证新产品及时投放市场。
本说明书利用Dynaform分析软件,以一U形件冲压成型分析为例，介绍CAE技术在金属件冲压成形的应用。
一导入文件1.1导入文件选择“File”→“Import”菜单项，将需要分析的U型件及坯料的IGS格式的模型文件导入到数据库中，如图1所示。
图11.2保存数据库点击下拉菜单“File”→“Save as”，然后命名为“v001.df”，点击“保存”。
二网格划分2.1曲面网格划分依次点击下拉菜单“BSE”→“Preparation”→“PART MESH”，打开对话框，各参数设置如图2。
依次点击“Select Surfaces”→“Displayed Surf”→“OK”→“Apply”→“OK”→“Yes”，完成网格化分，结果如图3。
Presentation—Dynaform在板料液压成形中的应用
Dynaform软件简介 软件简介
该部分内容上次课已有介绍，在此不再赘述。具 该部分内容上次课已有介绍，在此不再赘述。 体信息可以查阅本次课的讲义第一章和Dynaform 体信息可以查阅本次课的讲义第一章和Dynaform 用户手册。 用户手册。 Dynaform的模拟设置菜单中 的模拟设置菜单中， Dynaform的模拟设置菜单中，包含了两种类型的成 形模拟设置：一种为传统设置 另一种为自动设置 传统设置， 自动设置。 形模拟设置：一种为传统设置，另一种为自动设置。 传统设置通过菜单栏上的一个“Tools” 传统设置通过菜单栏上的一个“Tools”选项及其子 选项菜单来帮助用户对成形中的所用到的工具模型 进行逐一设置进而模拟仿真其成形过程； 进行逐一设置进而模拟仿真其成形过程；而自动设 置模块则从实际工艺出发， 置模块则从实际工艺出发，帮助用户一步一步地按 照成形工序来设置成形过程。两者的对比如表1所示： 照成形工序来设置成形过程。两者的对比如表1所示：
2.2 板料液压成形的分类
板料液压成形根据液体代替模具不同部分分为主 动式【又叫软凸模成形】 如图2.1所示 所示） 动式【又叫软凸模成形】（如图 所示）和被动 式【又叫软凹模成形或充液拉深成形】（如图2.2 又叫软凹模成形或充液拉深成形】 如图 所示）。其中被动式的成形过程如下： ）。其中被动式的成形过程如下 所示）。其中被动式的成形过程如下：首先将板 料放置于凹模的上方，压边圈下行压边， 料放置于凹模的上方，压边圈下行压边，然后凸 模下行拉深，同时液压室加压直至结束， 模下行拉深，同时液压室加压直至结束，最终板 料完全贴合在凸模上得到成形零件。 料完全贴合在凸模上得到成形零件。
传统设置时液压力加载曲线的操作步骤
选择Utilities∣Load Cure∣Create Load Cure菜 选择Utilities∣Load Cure菜 单项，设置曲线编号同上文的编号一致， 单项，设置曲线编号同上文的编号一致，为曲线命 并设置关键点的时间和压力值。如下图3.3 3.3所示 名，并设置关键点的时间和压力值。如下图3.3所示
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基于DYNAFORM的板料成形研究基于DYNAFORM的板料成形研究摘要板料拉深成形是现在工业领域中一种重要的加工方法。
在拉深成形的过程中，零件容易出现开裂，起皱等问题。
随着计算机模拟和仿真技术的发展，板料拉深成形过程的分析、缺陷分布等问题都可以通过有限元模拟软件预测分析。
针对这些问题，用PRO/ENGINEER软件将零件进行三维建模，导入DYNAFORM，进行初步模拟，设置模拟控制参数，主要是修改板料厚度、板料性能、冲压速度、模具圆角半径等参数。
找出模具倒角、材料厚度、冲压速度对材料成形性能的影响，从而对于指导成形工艺的设计具有重要的意义。
关键词：DYNAFORM，拉深，模拟，参数Based on the dynaform plate formingresearchAbstract：Deep drawing of sheet metal industry is now an important processing method. In the drawing forming process, the parts prone to cracking, wrinkling and other problems.Along with the computer simulation and the simulation technology development, the process of sheet forming analysis, defects distribution problems can be simulated by FEM software prediction analysis. To solve these problems, PRO / ENGINEER software part three-dimensional modeling, import on DYNAFORM, a preliminary simulation, set the parameters of analog control, primarily to modify the sheet thickness, sheet performance, pressing speed, die fillet radius and other parameters.Identify mold chamfer, material thickness, speed of pressing forming properties of the material, which for the guidance of the design of the forming process of great significance.Key words: DYNAFORM, drawing, simulation, parameter目录第1章前言 (1)1.1学术背景及理论与实际意义 (1)1.2课题来源及主要研究内容 (1)第2章拉深与软件介绍 (2)2.1 板料拉深成形技术 (2)2.2 DYNAFORM软件介绍 (3)2.2.1基本资料 (3)2.2.1 DYNAFORM的主要特色 (3)2.2.3 DYNAFORM功能介绍 (4)2.2.4 DYNAFORM的主要应用 (6)第3章前处理 (7)3.1三维建模 (7)3.2 读入零件模型 (7)3.3 确定冲压方向 (8)3.4 创建零件的单元模型 (8)3.4.1 创建零件网格 (8)3.4.2 创建Blank (9)3.4.3 创建Punch (11)3.4.4 创建凹模DIE (13)3.4.5 创建BINDER (14)3.4.6 网格模型检查 (19)3.4.7 参数设置 (19)第4章计算与后处理 (26)4.1计算 (26)4.4.1 计算前设置 (26)4.4.2 计算 (27)4.2 后处理 (27)4.2.1 成形极限图和厚度分布云图 (28)4.2.2 对比分析 (29)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第1章前言1.1学术背景及理论与实际意义随着现代经济的迅速发展，制造业企业在新的历史条件下面临着更多的压力。
需要最大程度地减少研发、生产的成本。
计算机辅助模拟技术就是在这一背景下产生的，它为降低成本创造了条件。
并在实际生产中得到愈来愈广泛的应用。
板料成形是现代工业一种重要的加工方法.而拉深是其中典型的工艺,有着广泛的应用。
汽车产品中,冲压成形件约占总重量的50%～60%[1]。
在实际金属板料冲压件的设计和生产过程中,由于模具设计和成形工艺方案的不合理,常常导致冲压件出现损伤断裂、起皱缺陷。
锻造模拟技术是指利用计算机对锻造成形过程进行仿真计算。
从而可以降低生产成本，缩短折产品的开发周期，提高产品质量，为企业带来巨大的经济利益，提高企业的市场竞争能力，推进加工制造业的发展，而DYNAFORM软件正是此类软件中的佼佼者。
1.2课题来源及主要研究内容本课题是由指导老师拟定，主要研究针对板料成形时，拉伸变形出现的不均匀及易断裂等负面情况，将零件三维建模，导入dynaform，进行模拟计算，找出零件的缺陷即零件有开裂、起皱等时的成形极限，分析材料因素、模具圆角半径、板料厚度等方面对板料成型的影响。
第2章拉深与软件介绍2.1 板料拉深成形技术板料拉深成形是汽车、航空工业领域中一种重要的加工方法。
板料拉深成形中经常产生起皱、破裂、残余应力、回弹等问题.这些问题主要是受材料的成形性能、压边力、毛坯的形状和尺寸以及模具的几何形状等因素的影响.采用传统的实验方法逐一分析各种因索对板料成形的影响将耗费大量的时间和人力物力。
随着计算机模拟和仿真技术的发展，板料拉深成形过程的分析、缺陷分布等问题都可以通过有限元模拟软件预测分析。
拉深时，平板坯料受凸模向圆筒侧壁传递的拉力，由四周向中心移动，直径逐渐缩小，这部分金属互相受压。
当板坯的厚度小﹑拉深变形程度大时，在压应力作用下，圆筒工件的平面法兰部分会出现失稳起皱现象[2]。
为了防止起皱现象和保证拉深件质量，在拉深模中常设有压边装置(压边圈)。
简单的压边圈是靠弹簧或压缩空气压住坯料周边的。
大型件拉深时，常采用双动压力机，利用外滑块的作用压边。
当毛坯的厚度较大﹑零件的尺寸较小时，不用压边装置也可以进行拉深。
压边圈的作用力在保证板坯不起皱前提下，应选取尽量小的数值。
拉深件各部位的厚度因受力不同有所不同。
一般是底部中心厚度不变。
底部周边和侧壁下部受拉力作用，厚度稍减少。
侧壁上部和平面法兰部分受压力作用，厚度稍增加[3]。
若拉深模与压边圈之间的间隙稍大于坯料的厚度，则制成的拉深件的壁厚基本上等于初始的板料厚度。
如果拉深模与压边圈之间的间隙小于坯料的厚度，拉深件的侧壁就会受模具间隙的作用而变薄，这种方式称为变薄拉深。
用变薄拉深法可以制成底厚、壁薄、高度大的零件，如深筒食品罐等。
在拉深的实际生产中，拉深工艺参数对拉深变形以及拉深件的质量的影响十分明显。
合理的工艺参数，可以提高拉深变形的均匀性，降低对材料性能的过高要求，从而降低拉深件的生产成本。
2.2 DYNAFORM软件介绍DYNAFORM软件是美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成形数值模拟的专用软件，是LS-DYNA求解器与ETA/FEMB前后处理器的完美结合，是当今流行的板料成形与模具设计的CAE工具之一。
2.2.1基本资料在其前处理器(Preprocessor)上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。
求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用显示动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。
后处理器(Postprocessor)通过CAD技术生成形象的图形输出，可以直观的动态显示各种分析结果。
Dynaform 软件基于有限元方法建立, 被用于模拟钣金成形工艺。
Dynaform软件包含BSE、DFE、Formability三个大模块，几乎涵盖冲压模模面设计的所有要素，包括：定最佳冲压方向、坯料的设计、工艺补充面的设计、拉延筋的设计、凸凹模圆角设计、冲压速度的设置、压边力的设计、摩擦系数、切边线的求解、压力机吨位等。
Dynaform软件可应用于不同的领域，汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。
可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。
Dynaform软件设置过程与实际生产过程一致，操作上手容易。
来设计可以对冲压生产的全过程进行模拟：坯料在重力作用下的变形、压边圈闭合过程、拉延过程、切边回弹、回弹补偿、翻边、胀形、液压成形、弯管成形。
Dynaform软件适用的设备有：单动压力机、双动压力机、无压边压力机、螺旋压力机、锻锤、组合模具和特种锻压设备等。
2.2.1 DYNAFORM的主要特色1．集成操作环境，无需数据转换完备的前后处理功能，实现无文本编辑操作，所有操作在同一界面下进行2．求解器采用业界著名、功能最强的LS-DYNA，是动态非线性显示分析技术的创始和领导者，解决最复杂的金属成形问题。
3．工艺化的分析过程囊括影响冲压工艺的60余个因素以DFE为代表的多种工艺分析模块有好的工艺界面，易学易用4．固化丰富的实际工程经验2.2.3 DYNAFORM功能介绍1. 基本模块DYNAFORM提供了良好的与CAD软件的IGES、VDA、DXF，UG和CATIA等接口, 以及与NASTRAN, IDEAS, MOLDFLOW等CAE软件的专用接口，以及方便的几何模型修补功能。
自动消除各种孔DYNAFORM的模具网格自动划分与自动修补功能强大，用最少的单元最大程度地逼近模具型面。
比通常用于模具网格划分的时间减少了99%[4]。
初始板料网格自动生成器，可以根据模具最小圆角尺寸自动确定最佳的板料网格尺寸，并尽量采用四边形单元，以确保计算的准确性。
Quick Set-up,能够帮助用户快速地完成分析模型的设置，大大提高了前处理的效率。
与冲压工艺相对应的方便易用的流水线式的模拟参数定义，包括模具自动定位、自动接触描述、压边力预测、模具加载描述、边界条件定义等等。
用等效拉延筋代替实际的拉延筋，大大节省计算时间，并可以很方便地在有限元模型上修改拉延筋的尺寸及布置方式。
多工步成形过程模拟:网格自适应细分，可以在不显著增加计算时间的前提下提高计算精度。
显、隐式无缝转换，eta/DYNAFORM允许用户在求解不同的物理行为时在显、隐式求解器之间进行无缝转换，如在拉延过程中应用显式求解，在后续回弹分析当中则切换到隐式求解[5]。