应用Dynaform模拟板料成形过程FS
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
Dynaform钣金冲压成形工艺仿真软件
先进的网格处理功能
简捷实用的拉延筋 自动化的工具及接触定义
并行计算
© 2012 Pera Corporation Ltd. All rights reserved.
DYNAFORM的功能特色
工艺化风格
强大的求解器LS-DYNA 丰富的材料数据库
强大便捷的坯料、模具网格划分功能；
DYNAFORM 钣金冲压工艺仿真软件
姓 时 名： 间：
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目录
1 产品简介 2 功能特色 3 应用价值
4 用户案例
并行计算
© 2012 Pera Corporation Ltd. All rights reserved.
DYNAFORM的功能特色
工艺化风格
强大的求解器LS-DYNA 丰富的材料数据库
材料库拥有众多的美国、日本、欧洲、
中国的常用金属板材数据；
材料库是开放的，用户可以添加、修 改、删除等。
DYNAFORM的模块介绍
BSE DFE FS SCP DSA
成形性分析坯料设计模面设计成形模拟
生产制造
BSE：坯料工程。
DFE：模面工程。
FS：成形模拟。 SCP：回弹补偿。
DSA：模具结构分析、冲压产线分析、废料去向分析。
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目录
2 功能特色
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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。
基于DYNAFORM的板料成形研究
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。
板料成形脸盆的DYNAFORM模拟分析报告
脸盆的零件图1、导入模型启动dynaform5.6后，选择菜单栏“File/Import”命令，依次将之前用UG建立的“DIE.igs”下模模型文件和"BLANK.igs"坯料轮廓文件导入到数据库中，如图1-1所示。
完成导入文件后，观察模型显示如图1-2所示。
图1-1 导入文件对话框图1-2 导入模型文件2、编辑零件选择菜单“Part/Edit”命令，弹出如图2-1所示的“Edit Part”对话框，修改各零件层的名称、编号和颜色，将毛坯层命名为“BLANK”，将下模层命名为“DIE”，修改后如图2-2所示，单击OK按钮确定。
图2-1 零件编辑对话框图2-2 编辑零件3、参数设定选择”Tool/Analysis Steup“命令，弹出“Analysis Steup”对话框在成型类型Draw Type的下拉菜单中选择双动（Double action),按照图3-1更改相应设置，点击“OK”按钮退出对话框。
图3-1 分析参数设置对话框4、网格划分（1）DIE层网格的划分设定当前零件层为DIE层，在工具栏中点击按钮，弹出如图4-1所示的对话框，点击“BLANK 2”将BLANK层关闭。
图4-1 关闭零件“BLANK”对坯料零件“DIE”进行网格划分，选择菜单中的“Preprocess/Element”命令，弹出“Element”对话框，如图4-2所示。
然后选择按钮，弹出4-3所示的对话框，设置成图4-3所示的参数。
点击“Select Surfaces”按钮，在弹出的对话框中点击“Displayed Surf”按钮选择需要划分的曲面，如图4-4所示，此时“DIE”将高亮显示，点击“OK”按钮选择完毕自动退回到Surface Mesh 对话框中，依次单击“Apply”“Yes”“Exit”“OK”按钮完成网格的划分，划分完后，效果如图4-5所示图4-2“Element ”对话框 图4-3 “Surface Mesh ”对话框图4-4“Select Surfaces ”对话框图4-5 DIE划分网格单元结果图（2）BLANK层网格的划分在工具栏中点击按钮，弹出如图4-6所示的对话框。
自己总结的用dynaform作模拟的步骤
自己总结的用dynaform作模拟的步骤自己总结的用dynaform作模拟的步骤希望版主加分！66页1.打开名称blank.lin和die.lin的文件2.进行网格的划分。
首先进行毛料的网格划分。
利用tool/the Blank Generator可以。
然后选择boundaryline 和surface中的surface，设置坯料半径为6.0（默认）。
其次进行凹模的网格划分。
利用Preprocess/Elements /Surface Mesh可以完成。
3.网格检查。
首先进行Auto Plate Normal。
利用Preprocess/Model Check 对话框可以完成。
再次进行Display Model Boundary。
clear掉边界曲线。
4.快速设置a.利用下模具分离出压边圈。
b.定义拉深模具定义凹模压边圈和毛料及其厚度，材料。
5.后处理POST PROCESSING (with PostGL)I. Reading the Results File into the Post Processor(*.dyn)II. Animating Deformation动画显示变形过程III. Animating Thickness and FLD观察随着拉深的进行，零件厚度和FLD(forming limiting diagram)的变化动画。
IV. Plotting Single Frames观测单帧动画V. Writing an AVI File输出动画显示文件6.传统设置a.利用lowtool偏置出uptoolb.利用lowtool偏置出lowringc. Separate LOWRING and LOWTOOLd.Tool Definition 凸凹模设置和压边圈设置e.Defining the Blank and Setting up Processing Parameters 定义毛料和拉深参数f. Tools Summary查看已经定义了的模具零件g.VIII. Auto Positioning the Toolsh. Measuring the Punch Travel Distance测量凸模拉深距离i. Define Punch Velocity Curvej.Defining the Binder (LOWRING) Force Curvek. Preview Tool Animation 动画预览l. Running the Analysis。
Dynaform_基本功能和应用
模面工程（DFE）实施过程
产品
产生压料面
计算工艺补充
模面生成完成
DFE案例 - Fender
模面工程（DFE）
应用实例
Door inner
模面工程（DFE）
Body side Outer
Cow lower
Manifold
Hinge
模面工程（DFE）
模块化技术
根据工程经验，总结出四种压料面模块和六种工艺补充面模块。 压料面类型
(一) ETA公司介绍
(一) ETA公司介绍
国内汽车模具及钢铁行业用户
• 天津汽车模具有限公司 • 福田汽车潍坊模具公司 • 六丰模具（昆山）有限公司 • 河北兴林模具公司 • 上海千缘模具公司 • 普什模具有限公司 • 上海宏旭模具公司 • 安徽福臻模具公司 …
． 宝钢集团公司用户中心 ． 攀钢集团公司研究院 ． 鞍钢技术中心 ． 武钢技术中心 ． 包钢技术中心 …
(一) ETA公司介绍
国内其他行业用户
• 安特精密机械有限公司（精密冲压） • 广东凌丰集团公司（精密厨具） • 富士康科技集团（深圳、昆山）公司 • 上海锻造厂（轮毂锻压） • 内蒙古包头第一机械集团公司（军工） • 长春轨道客车股份有限公司（轨道客车） • 北车集团齐齐哈尔铁路车辆公司（轨道货车） •…
应力,所以不可能准确预测起皱
仿真模块（FS）
回弹分析（Numisheet2005）
位移分布图
Kesu Liu (ETA kliu@) Weili Xu (Baosteel weilixu@)
网格参数 排样方式 材料设置 排样参数
文件导入
坯料尺寸工程（BSE）
• 冲压件的成形性快速分析，自动生成成形性分析报告
DYNAFORM软件功能、案例介绍
DYNAFORM软件功能、案例介绍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。
DYNAFORM的模块包含：冲压过程仿真(Formability)；模具设计模块(DFE)；坯料⼯程模块(BSE)；精确求解器模块(LS-DYNA)。
功能介绍FS－Formability-Simulation成形仿真模块可以仿真各类冲压成形：板料成形，弯管，液压涨形可以对冲压⽣产的全过程进⾏模拟：坯料在重⼒作⽤下形、液压成形、弯管成形，还可以仿真超塑性成形过程，热成形等适⽤的设备有：单动压⼒机、双动压⼒机、⽆压边压⼒世界各⼤汽车公司、家电、电⼦、航空航天、模具、零配件等领域得到⼴泛的应⽤。
通过成形仿真模块，可以预测成形缺形的压⼒曲线，材料性能评估等.本模块中的主要功能特⾊有：可以允许三⾓形、四边形⽹格混合划分，可以⽤最少的单元最⼤程度的逼近模具的形状，并可⽅便进⾏⽹格修剪；⼯具⽹格2）等效拉延筋的定义通过拾取凹模（或下压边圈）上的节点（线）⽣成拉延筋（多种截⾯），可以⽅便分段，合并，修改拉延筋及其阻⼒。
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坯料网格
工具网格划分
工具网格划分
• 要能精确地描述模具的几何形状，导角或曲率大的区域 要采用较密的网格；
• 要能高效地划分模具的型面，如比较平的面可以采用较 稀疏的网格；
• 曲面网格划分参数:
– Max. size: 单元最大尺寸 – Min. size: 单元最小尺寸 – Chordal: 弦高 – Angle: 相邻单元边的夹角
在分析时，应采用一致的单位系统，
一般情况下，请采用缺省的单位：
时间
ms
s
长度
mm
mm
质量
Kg
Ton
力
KN
N
能量
J
N.mm
应力 加速度
GPa mm/ms2
MPa(N/mm2) mm/s2
提示: 强烈推荐长度单位采用 mm
• FileImport…
读入模型文件
网格划分
• Blank Mesh: Preprocess/Element/4 Line Mesh
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
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
网格细分参数 隐式计算参数
定义控制参数
时间步长和CPU数量
• 尽量避免退化单元和重叠单元出现
Eta/Post
后处理
变形
厚度分布
动画显示
FLD
最大、最小主应变
最大主应变
最小主应变
圆栅格
• eta/Graph—rcforc （slave 1 & z 向）
成形力
– WK#1: S-Rail 倒装冲压模拟(请参考 Training Manual)
分离
Die
Binder
• 定义Draw Type • 指明模面的类型 • 定义工具 • 定义板料
定义成形类型和相应工具
• 定义材料属性和板料厚 度
• 定义对工具的控制状况 （缺省或指定力）
• 定义约束（需要约束的 情况）
材料信息和运动过程
等效拉延筋骨
• 如果用等效拉延筋来模拟成形状况
• Apply(自动定位 和工具等距的实 现）
传统模拟步骤
1. 读入凹模与板料的几何数模，可以读入iges、vda、lin、dxf及 stl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 / 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
网格要求
模型检查
Auto Plate Normal 自动调整单元的法线方向
Boundary Display 检查模型内部的自由边界
Aspect Ratio
检查单元的长宽比（Blank）
Interior Angle
检查单元内角
Overlap Element 检查重叠的单查
练习
Element Size
检查单元的最小尺寸
Tape
单元锥度检查
Wrapage
单元翘曲度检查
Feature Line 特征线检查
Die Lock
检查模具的负角
Time Step 检查坯料时间步长
Section Cut 生成截面线
自动调整单元的法线方向
模型修复
修改单元
创建单元 移动节点 重合节点检查
• Submit Job
提交计算
• Analysis/Analysis
递交求解
• 网格划分 • 选择Autosetup
自动设置
确定坐标等基本信息
定义板料及其相关参数
显示定义为 板料的零件 层
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
(通过接触的方式完成)
New 创建一个工具 Delete 删除选择的工具
Click the Write dyna… button on the bottom of the mainly GUI and output to a dyn file
Click the Submit Job… button, the Submit Job box will pop-up
Die
Punch Binder
自动调整Punch和Binder的单元法向量
边界检查
工具定义
坯料定义
工具自动定位
• 测量模具行程
– Tools/Position Tools/Min. Distance
定义工具行程
凹模行程
行程曲线
压边力
压边力曲线
• Analysis/Analysis
转换开关
常见错误、警告和建议
• “Couldn’t define normal for element ####” 这个问题一般是由于模型中存在退化的单元，需要重 新检查尺寸过小的单元。
• “Stopped due to mass increase”
这个问题一般是由于坯料中存在过小的单元，需要修改
新建一个工程
• 启动DYNAFORM； • 选择File 菜单下的Save As ，选择合适的路径，将
数据库保存为dftrain.df； • 此时数据库是一个空的数据库，其中没有任何数据
参数设置
• 缺省的参数可以根据需要调整DYNAFORM安装目录下的配 置文件DynaformDefault来实现
应用DYNAFORM模拟板料成形过程
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)
三种建模方式
Set the directory of both the dyna file and the solver
Click the Submit button to run the job
输出或者计算
Submit job
求解信息
估计计算时间 输出计算结果
• Ctrl +C 中断计算
– sw1: 写出重启动文件，并且停止计算 – sw2: 刷新显示时间和周期信息 – sw3: 写出重启动文件，并且继续计算 – sw4: 写出结果文件，并且继续计算
删除单元 分割单元 在两节点间增加节点
• 为Binder创建一个Part:BINDER • Preprocess/Element/Copy
创建Binder
t+10% t
• 为Punch创建一个Part:PUNCH • Preprocess/Element/Copy
创建Punch
t+10% t
单元等距
递交求解
Quick Setup成形分析建模步骤
• File/Import 文件roof.igs
• Mesh Tooling and Mesh Blank
网格划分
Tool Mesh
Blank Mesh
网格划分
• 模型检查 • 模型修改
网格检查和修改
• 分离Part
分离
• Split Part
<20o
<0.15mm
工具网格
• 模具单元
– 不能有重叠单元、退化的单元。
网格要求
1
2 退化
1
4
3
4
1
25
6 重叠
1
2
4
38
7
1 (4) 3(2)
1(5)
1(2)
4(8)
2 (3) 2(6) 3(7)
• 板料单元
– 尽可能采用尺寸均匀的正方形单元 – 如果三角形单元不可避免，尽量放在板料的外围 – 板料内部没有自由边界 – 不能有重叠单元、退化的单元。
• Ending time is very long. 这个问题一般是由于工具的速度定义不合理，合理的速度范围如 下：punch 5,000~8,000 mm/s, binder 1,000~5,000 mm/s 此外， 单位的错误设置，比如用inch代替mm，也会导致网格划分 失败或者不合理的求解时间。