DYNAFORM在汽车覆盖件冲压成形模拟中的应用研究
应用Dynaform模拟冲压成形过程基础

– UG – Nastran文件 – LS-DYNA 输入文件 – LS-DYNA 模型文件 – LS-DYNA 输入文件 – LS-DYNA结果文件 – LS-DYNA重启动文件
*.df *.lin *.igs *.iges *.vda *.model&*.CATPart *.prt *.nas *.dat *.dyn *.mod *.blk dynain d3plotnn d3dumpnn runrsf
• 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
需要更多的设置时间
自动定义运动、载荷曲线等 手工定义运动、载荷曲线
接触等距方法
几何等距方法
模拟步骤(传统)
1. 读入凹模与板料的几何数模,可以读入iges、vda、lin、 dxf,stl,UG,CATIA及Pro/E等格式的数模文件
2. 将读入的几何模型划分网格,并检查网格质量 3. 利用凹模的网格生成凸模与压边圈 4. 定义板料材料属性及厚度 5. 定义冲压类型(单动or双动) 6. 模具自动定位 7. 定义模具运动和压边力 8. 提交求解器计算 9. 结果后处理
– CAD接口,IGES/VDA格式 – CAD模型整理 – 网格自动生成(模具/板料) – 网格修补 – 网格质量检查 – 工具定义 – 边界条件设置
• 求解 • 后处理
– 变形、云图 – 变形及云图的动画显示 – FLD – 接触力
基于 Dynaform 的汽车覆盖件冲压成型数值模拟及优化

基于 Dynaform 的汽车覆盖件冲压成型数值模拟及优化∗熊保玉【摘要】It has gradually been paid more attention to study forming law for automobile panel by applying numerical simulation.Left and right inner plates on automobile rear wheels are investigated,the stamping process of auto rear wheel is simulated based on Dynaform software.Simulation of stamping forming by changing magnitude of blank holder force and setting drawbead,predicting wrinkle,fracture,thinning,rebound and other defects is done.Blank holding force and draw-bead of process and technical parameters of left and right inner plates on automobile rear wheels are determined by compa-ring the simulation results,and it provides a scientific basis for the practical products shaping.%应用数值模拟技术对汽车覆盖件成型规律进行研究逐渐受到重视。
以汽车左、右后轮罩内板为研究对象,介绍了应用 Dynaform 软件对轮罩冲压成型进行数值模拟的步骤。
通过模拟产品在设置不同压边力数值及有、无拉延筋情况下的成型性能,预测板料成型中可能出现的如起皱、拉裂、变薄和回弹等缺陷问题。
Dynaform在冲压工艺中的应用

Dynaform在冲压工艺中的应用1. 简介- 研究Dynaform在冲压工艺中的应用的背景和目的。
2. Dynaform的基本原理和特点- Dynaform的模拟过程和模拟结果的可靠性;- Dynaform的使用范围和适用性;- Dynaform的优点和不足。
3. Dynaform在冲压工艺优化中的应用- 冲压过程中的问题和需要解决的目标;- Dynaform在冲压工艺优化中的作用和应用方法;- 将Dynaform与其他冲压工艺优化方法对比。
4. 实例分析:Dynaform在冲压工艺中的应用- 对某一工件进行冲压工艺优化的案例分析;- 介绍具体的优化方法和Dynaform模拟结果;- 分析模拟结果并给出优化方案。
5. 结论- 总结Dynaform在冲压工艺中的应用优缺点;- 分析Dynaform在冲压工艺研究中的发展潜力;- 提出未来Dynaform在冲压工艺研究中的发展方向和应用前景。
第一章:简介随着工业生产的不断发展和科技水平的提高,冲压工艺作为重要的加工方法得到了广泛的应用。
而针对不同类型、大小、材料的零件,冲压工艺的优化则成为了提高生产效率和产品质量的重要方式之一。
此时,Dynaform这个虚拟成型仿真软件的出现,为冲压工艺的优化提供了一种全新的方法。
本文将深入探讨Dynaform在冲压工艺中的应用,为冲压工艺的研究提供了新的视角和方法。
第二章:Dynaform的基本原理和特点Dynaform是一个射出成型和锻造仿真软件。
除了冲压工艺外,它还可以模拟射出成型、锻造等各类成形工艺。
在冲压工艺方面,Dynaform能够进行虚拟成型仿真和工艺分析。
在进行虚拟成型仿真时,用户先选择需要仿真的工件,并输入其材料和几何参数。
然后,Dynaform会进行相关计算和模拟,并给出仿真结果,以供用户进行分析和优化。
Dynaform的特点在于其模拟过程和模拟结果的可靠性。
Dynaform采用了有限元法进行仿真计算,具有不可压缩精度,能够模拟材料的非线性变形和破裂过程。
基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究[1]
![基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/274dedc34028915f804dc27c.png)
基于Dynafo rm的汽车覆盖件冲压成形仿真的研究刘世豪,王东方,苏小平,徐 练(南京工业大学,江苏南京210009)摘 要:介绍了汽车覆盖件冲压成形仿真的研究背景,详细论述了板料冲压成形数值模拟的理论和主要步骤。
在Dynaform中对汽车行李箱门板进行了冲压成形过程的仿真,证明了仿真设计方法具有实用性,通过反复模拟,找出了合理的工艺参数,有利于优化冲压成形的过程及其结果。
关键词:汽车覆盖件;冲压成形;仿真;Dynaform中图分类号:T G386;T G115 文献标志码:A 汽车车身外形是由许多轮廓尺寸较大且具有空间曲面形状的覆盖件焊接而成,汽车覆盖件冲压成形质量的好坏直接关系到各部件的装配,从而影响到整车的质量。
可以说,汽车车身冲压成形一定程度上代表了整车的制造水平。
对于比较复杂的汽车覆盖件,特别是对成形质量要求较高的轿车外覆盖件,根据前人总结的经验公式很难满足这些成形零件的工艺要求。
因此,对制造出来的模具往往需要进行反复的试模和修模,这样无形中大大增加了产品的生产成本,增加了产品的研制开发周期,进而造成大量人力、财力和物力的浪费。
目前,对于模具设计员来说,大型汽车覆盖件模具的设计仍然是个难题。
因此,如何解决以上问题成为模具工业的迫切需要。
为了解决上述问题,基于现有的理论和方法,笔者尝试着以某汽车行李箱门板为研究对象,采用板料成形仿真软件D YNA FORM,应用数值模拟的方法对板料成形过程进行计算机模拟,以替代实际试模,为覆盖件工艺设计、模具设计提供可靠的判据和合理的工艺参数,为实际的汽车覆盖件模具冲压成形的优化提供参考。
1 板料冲压成形的数值模拟板料冲压计算机仿真的核心是应用数值方法来分析和研究金属板料塑性成形的问题。
作为数值分析方法中应用最广并且最具有生命力的一种方法,有限元法成为目前板料成形数值分析最有效的方法。
随着数值分析技术、塑性成形理论、计算机能力的发展以及对冲压过程越来越深刻的认识和理解,从上世纪70年代后期开始,经过20多年的发展,板料成形数值模拟逐步完善。
DYNAFORM_PC软件及其在钣金冲压中的应用

Prompt Window (提示窗口)
Display Option Window (显示选项窗口)
Status Bar (状态栏)
图 1 前处理器的窗口组成 Fig. 1 The components of t he pre2proccessor’s window
D YNAFORM 菜单栏有 File (文件) 、Check (检 查) 、B. Condition (边界条件) 、Set up (设定) 、Analysis (分析) 、Utility (实用工具) 等项目 ,以下分别介绍其 功能 :
[ 关键词 ] 钣金成形 ; 软件 ; 有限元 ; 数值模拟 ; 盒形件
[ 中图分类号 ] T G38 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1671 - 7775 (2002) 06 - 0051 - 05
板料冲压成形是现代工业中的一种重要加工方 法 ,在汽车 、航空航天等各个领域都有广泛的应用 , 它是一个同时包含几何 、材料和边界条件非线性的 非常复杂的力学过程 1 汽车覆盖件是板料冲压件的 典型代表 ,该类零件材料薄 、形状复杂 、结构尺寸大 、 表面质量要求高 1 如何保证成形件质量一直是塑性 成形领域的一个难题 1 随着计算机的应用和发展以 及有限元方法的成熟 ,近年来发展了板料成形数值 模拟技术 ,该技术在减少甚至取消试模过程 、缩短产 品开发周期 、降低开发成本方面发挥了越来越重要 的作用 1D YNAFORM2PC 软件是美国 ETA 公司与 L STC 公司合作推出的针对板料成形数值模拟的专 业化软件 ,该软件能提供丰富高效的单元类型 ,接触 和交界面的处理技术处于同类软件领先水平 ,上百 种材料模型扩大了程序的应用范围 ,能模拟简单的 拉延筋和多步冲压成形 ,能确定冲压件的最大应力 (变) 部位 、输出厚向应变图 、成形极限图和具有真实 感的成形过程动画等 1
基于Dynaform的汽车覆盖件拉深成形分析

基于Dynaform的汽车覆盖件拉深成形分析摘要:随着我国汽车产业的快速发展,车辆车身开发也越来越注重性能、装饰等细节,对于较为复杂的造型,零件拉延成形的难度也较大,在模具试冲压以及调试、验证过程中产生的各种问题也引起了设计人员的重视。
本文基于Dynaform软件,对汽车覆盖件拉深成形进行数字模拟仿真,并对相关工艺参数进行优化,以期提高模具制造的经济性和汽车覆盖件的质量。
关键词:Dynaform;汽车覆盖件;拉深成形汽车车身开发的基础是覆盖件模具的设计和制造,这也是开发新型车面临的主要瓶颈之一,汽车覆盖件冲压成形取决于覆盖件设计要求及结构特点,这实际上是一个涵盖几何、边界和材料非线性的大变形、大挠度的弹塑性变形过程。
然而,在实际设计和生产过程中,因模具设计不合理而引发的成形缺陷问题时有发生。
如果借助常规试错法进行纠正,不仅对资源造成了严重的浪费,也难以适应产品快速更新的发展要求。
基于Dynaform软件,对汽车覆盖件拉深成形进行数字模拟仿真,有助于模具的开发,且能够为生产实践提供一定的指导。
1.Dynaform软件及在汽车覆盖件方面的应用1.1 Dynaform软件Dynaform是当前较为流行的一款板料成形分析软件,具备强大的分析和处理功能,这些功能实现主要基于动力显式积分算法、板壳有限元理论、网格细化自适应技术、多工步成形模拟技术以及有限元模型建立的若干技巧。
该软件可以对设计的数值进行模拟,将板料变形过程中的应变和应力分布显示出来,便于对各种成形缺陷进行准确的预测。
1.2基于有限元的汽车覆盖件冲压工艺数据模拟技术在国内模具工业的应用还相对不足,与发达国家相比还存在很大差距,从目前覆盖件冲压工艺的发展情况来看,模具设计制造中,新模式正在逐渐取代旧模式,数字化塑性成形已经成为一种发展趋势,就拉延方案而言,最先要解决的问题就是拉延方向的确定,即要适当改变凹形及反拉延的形状,然后再在后续工序中对改变的部分进行调整,以达到覆盖件设计要求。
Dynaform软件在冲压工艺及模具设计教学中的应用

Dynaform软件在冲压工艺及模具设计教学中的应用摘要:本文以不规则曲面拉深件毛坯尺寸计算为例,介绍了dynaform有限元分析软件在冲压工艺及模具设计课程教学中的应用,将冲压工艺及模具设计的教学与dynaform的数值模拟技术紧密结合在一起,从而让学生更好地理解和掌握相关理论和基本概念,较大地提高了教学质量。
关键词:冲压工艺及模具设计;dynaform;拉深中图分类号:g642.4 文献标志码:a 文章编号:1674-9324(2013)20-0084-02一、dynaform软件dynaform软件能真实模拟板料成形中各种复杂问题,可以直观地动态显示各种分析结果。
因此,dynaform软件具有广泛的应用前景,目前已应用于多个工程领域,如汽车和航天航空工业,以及生产生活的多个方面,如家用电器和厨卫工具等产业。
dynaform可用于评估材料在成形过程中的一系列反应,如预测板料的表面质量、部件壁厚减薄,以及加工过程中出现的开裂和起皱等问题,同时还可以评估板料的成形性能。
通过dynaform还可以有效地实现对冲压生产的全过程进行模拟。
冲压工艺及模具设计课程的教学目标就是通过教学使学生掌握冲压工艺的制定方法,并能通过所掌握的知识而自行设计一般的冲压模具的结构和几何参数。
在传统的工艺计算过程中,工艺参数基本都是由工具书上查取表格或由经验公式获得,但是这些经验公式只是适宜一些较简单的规则形状。
随着现代生产技术的进步,零件的形状逐渐多样化、复杂化,很多参数已难以由工具书上直接获得。
而dynaform软件可以容易地完成上述计算,这是常规计算公式所无法实现的。
因此,在课程中,尝试使用dynaform软件进行计算和分析可以使学生们尽早接触先进设计思想、方法和工具,为将来的科研与工作打下良好基础。
拉深件毛坯展开尺寸计算是拉深工艺设计的第一步,也是最基本的一步。
下面就以不规则拉深件毛坯尺寸计算为例,探讨一下dynaform软件在冲压工艺及模具设计中的应用。
基于Dynaform的车身覆盖件成形数值模拟

基于Dynaform 的车身覆盖件成形数值模拟陈桂华,张群威(漯河职业技术学院,河南漯河462002)作者简介:陈桂华(1982-),女,河南周口人,本科,讲师,主要研究方向:机械制造。
摘要:文章概括了动态仿真在冲压成型中的应用,介绍了动态仿真模拟软件Dynaform 在板料成形中的使用功能和在车身覆盖件成形中的应用。
分析了Dynaform 在应用研究中仍存在的问题和进一步的研究发展方向。
关键词:动态仿真;材料模型;单元模型;Dynaform随着车型更新换代的速度加快,依靠经验的车身覆盖件冲压模具设计方法已无法满足实际生产的需要。
塑性成形理论的飞速发展以及计算机技术的广泛应用使冲压仿真作为一个有力工具进入工业界。
冲压仿真使汽车模具生产由经验上升到理论,大大缩短了车身覆盖件的成型周期、提高了车身覆盖件设计质量,为加速车型更新换代创造了很好的条件。
1动态仿真系统的关键技术发展有限元法是一种高效的用于数值计算的方法,用近似函数插值表示未知场函数在各个节点的数值,进而把连续的无限自由度问题转换成了离散有限自由度问题。
1.1求解格式冲压成型时一个及其复杂的力学过程,为实现动态仿真通过以下两种途径建立有限元格式:完全的La-grangian 格式(即T.L.格式)和更新的Lagrangian 格式(即U.L.格式)。
针对冲压成型过程的特点采用U.L.格式来建立有限元列式比较合适。
不管用哪种格式,最后的坯料运动方程都一样:M u +C u +f i =f e (1)其中:M —质量矩阵;C —阻尼矩阵;u —节点位移矢量;f i —等效内力矢量;f e —等效节点力矢量。
1.2材料模型冲压过程是通过冲压模具对板料施加压力实现变形过程的。
要分析冲压成型过程中的力学特性,就要建立对应材料的力学模型,这里称其为材料模型。
依据塑性流动理论,对于板料成形来说塑性特性是各向异性的。
板料成形通常采用以下几种材料模型。
(1)Hill 各向异性弹塑性模型依据Hill 的各向异性材料理论,如果体内有相互正交的各向异性主轴,而且坐标轴于各向异性主轴是互相平行的,则屈服准则为:F (σy-σz )2+G (σz-σx )2+H (σx-σy )2+2Lσ2yz +2Nσ2xy -1(2)式中,F 、G 、H 、L 、M 、N 为各向异性常数。
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2.4等效拉延笳模型 在有限元模拟中精确模拟拉延筋的影
响比较困难,主要是因为拉延筋尺寸较小,
造冲压模具之前就可以在虚拟的环境中对
准备实行的冲压工艺和模具进行考查和验
DYNAFORM在国内的长安汽车、南京汽 车、上海宝钢、中国一汽、上海汇众汽车公
司等知名企业得到应用。
证.帮助技术人员发现一些考虑不周的问
对于摩擦问题通常采用经典库仑摩擦 定律确定摩擦力。但覆盖件冲压成形中的 摩擦问题不仅涉及板料与模具问的相对运 动,还涉及复杂的方向反转。在板料成形分
能有效地减少调试修模工作量,缩短开发
周期、降低模具成本。随着冲压技术、数值 分析技术、塑性成形理论和计算机技术的 发展,数值模拟逐渐应用于汽车覆盖件冲 压成形的工艺和模具的优化设计,这对提 高车身覆盖件模具的研发能力具有重大意 义。冲压过程是一个复杂的多体接触的力 学分析问题,单凭经验很难预先估计,致使 模具设计正确性也难以评价,问题只有在
和单元尺寸等因素。板料成形问题通常选
寸,由软件计算出对应的拉延筋阻力。 3结语
利用数值模拟技术对汽车覆盖件进行 冲压成形的过程仿真,可以预知金属的流 动、应力应变、温度分布、模具受力、可能的 缺陷及失效形式。这为优化工艺参数和模
具结构提供了极为有力的工具,对保证工
件质量、减少材料消耗,缩短产品开发周 期、降低制造成本具有重要的意义,对提高 我国企业汽车产品的开发制造能力,提高
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 刘丹丹, 郭庆时 长江大学机械工程学院,湖北荆州,434023 科技创新导报 SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD 2009(13)
本文链接:/Periodical_kjzxdb200913001.aspx
除了拉裂及起皱现象。并对吉林轻型汽车 公司微型客车左/右后立柱外板的拉延过
条件处于连续变化之中,由此产生的接触 面间的相互作用也是复杂的和动态变化 的。在板料变形过程中,接触发生的时间和
科技创新导报Science
end
Technology
Innovation
Herald
1
万方数据
DYNAFORM在汽车覆盖件冲压成形模拟中的应用研究
厚度图。刘全刚利用DYNAFORM研究了汽 车覆盖件安装板和汽车覆盖件中的引擎盖 内板。 通过DYNAFORM预测覆盖件冲压成
形的变形规律,利用后处理优选工艺方案,
可方便、快捷,准确地提供设计依据,有利 于在实际的模具制造过程中大大地减少试
模和修模的时间,减少设计缺陷,降低劳动
析中若采用经典的库仑摩擦定律,会影响 接触状态和接触点摩擦力方向变化的确
!Q塑世Q:!;
Sc|er)ce
研究报告
and Technology
Innovation Herald
DY NAFOR
M在汽车覆盖件冲压成形模拟中的应用研究
刘丹丹 (长江大学机械工程学院 郭庆时 湖北荆州434023)
摘要:介绍了利用DYNAFORM甘汽车晨工件进行冲压囊形蕞拟曩内的研完进展,井一连了板井^彩数值模拟中涉友的几个关冀技术。 关键词:汽车童工件DYNAFORM 板料冲压威形 中图分类号:TG386 文献标识码:A 文章编号}1674一098x(2009)05“)一0001—01
研究进展
盖发动机,底盘,构成驾驶室和车身的异形 体表面零件和内部零件,如轿车的车身、农 用车的驾驶室、载货汽车的车头等零部件 都是由覆盖件与一般冲压件装、焊构成的。 随着冲压成形有限元技术研究的蓬勃 发展,研究者用DYNAFORM对汽车覆盖件
若所研究模型的几何形状和所受载荷 是对称的,则其变形和应力会具有同样的 对称性,因此利用对称性能大量地减少未 知量和方程的数目,从而减少总的计算置。 对称性要考虑轴对称,旋转对称,平面对 称,镜面对称,重复对称或平移对称. 2.2单元模型和划分网格 单元模型的选取要兼顾计算精度和计 算效率两方面,应考虑单元类型、单元数目
定。采用库仑定律,通过合理的规划可解决 接触状态的确定。但由于库仑定律的不连
强度,减少模具的设计周期。有效降低设计 和制造成本,缩短生产周期,改善车身质
量,提高企业的市场竞争力。目前,
续性,无法处理速度方向反转问题。通常采 用修正的库仑摩擦定律可以确定切向摩擦
力。
模具加工以后才能暴露出来,给模具调试 造成极大的困难。甚至导致楱具报废。 DYNAFORM可以预测成形过程中板料的
择壳体单元,复杂形状零件经常需采用自 适应网格剖分技术,在计算过程中根据变 形情况自动细化网格。模具网格的密度以 曲面的曲率为准则,网格能较好地模拟零
件的几何形状和同板料接触部位的网格尺
汽车产品的质量。降低产品成本,提高国际 竞争力具有重大意义。
寸相适应。对于一般曲率的曲面,网格尺寸 在10~25mIl'l范围l曲面曲率高时,网格尺
冲压成形的模拟不断取得成功。南京工业 大学殷晨波等人采用DYNAFORM对某型 号轿车的内覆盖件行李箱内板进行拉延成
形过程的数值仿真分析。为覆盖件的冲压 制遗确定合适的冲压工艺参数,并为冲压 工艺的规划和模具的设计提供指导。刘世 豪等人应用DYNAFORM对汽车右侧壁上 外板进行仿真研究,直观地了解了其冲压 成形的过程和结果,并且提出了改进冲压
寸细密。
工艺参数的措施,经过反复模拟达到了优
化成形结果的目的。韦东来利用 DYNAFORM对丰田普通型轿车前围板进 行拉延过程的模拟,针对压边力、凸凹模圆 角、拉延筋设置及板坯形状进行了优化,消
2。3接触与摩擦 在覆盖件冲压成形过程中,由于模具 刚体型面的复杂性,使得板料与模具表面
之间的接触|’口J题变得非常复杂,接触边界
题,把一些容易出现的隐患消除在设计阶
形状复杂。要精确考虑板料与拉延筋的接 触,则必须将拉延筋曲面划分成非常细小 的单元网格,这会大大增加计算工作量,同 时对模具几何形状的修改也极其不利,因 此这种做法是不现实的。目前通常的做法
是采用等效拉延筋模型,将拉延筋复杂的
段,从而提高设计的可靠性,减少模具制造 中的问题,缩短生产准备周期.
位置随着接触体在板料成形中的变形情况
而改变。对接触的处理方法大致分成罚函 数法、Lagrange乘子法和±l广Lagrange法。
等参数,确定合理的模具、设备以及坯料参 数。黄庆宝等人采用DYNAFORM研究了汽
车后围零件的成形极限图,应力一应变图和
在冲压成形中,认为罚函数法是最有效的 接触问题处理方法。
1
2利用DYNAFORIV研究汽车覆盖件冲压成
形过程的关键技术
2.1建立几何模型
几何形状抽象为一条附着在模具表面能承 受一定约束力的拉延筋线。在冲压成形模 拟中。拉延筋的阻力可直接输入确定拉廷
筋阻力的参数,也可给出拉廷筋的剖面尺
DYNAFORIVI模拟汽车覆盖件冲压成形的
汽车覆盖件是指用薄板冲压成形的覆
汽车整车产品中,覆盖件的市场生命 周期最短,变化最频繁。汽车开发周期主要
取决于覆盖件的开发时间,在制造费用上 汽车覆盖件占整个汽车制造费用的70%以 上。从模具开发的整个过程来看,设计初期 模具工艺结构、冲压工艺参数的合理选择
程进行动态模拟,通过调整拉延筋布局、优
化坯料外形尺寸、凸凹模圆角以及压边力
破裂、起皱、减薄、划痕、回弹,评估板料的
成形性能,从而为板料成形工艺及模具设
计提AFORM已在世界各大汽车、航空,钢 铁公司以及众多的高校和科研单位得到广 泛的应用,DYNAFORM在国外汽车工业的 重要用户有德国的奔弛,沃尔沃,美国的
cHRYsLER,日本的TOYOTA等。