-127-DYNAFORM在冲压成形中的应用黄艳松,潘光奇(海军驻某地区航空军事代表室,湖南株洲412002)【摘要】DYNAFORM在冲压成形中的应用能够有效提高生产效率、节约生产成本。文章以典型冲压成形件为例,论述了DYNAFORM数值模拟技术具体的应用方法,探讨了DYNAFORM使用中的常见技术问题。【关键词】DYNAFORM;冲压;航空制造;优化参数【中图分类号】TG38【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2009)12-0127-03(一)冲压数值模拟软件系统概述板材成形有限元分析技术起源于20世纪70年代初期,在近20年内得到了迅速发展。由于其高效的计算功能使它的应用范围不断扩大,目前已用于分析复杂三维板材成形的过程,包括成形缺陷分析,如破裂、起皱和回弹等。这一技术既可应用于模具设计阶段,也可应用于分析和解决实际生产中出现的产品质量问题。有限元模拟技术涉及到数值方法、力学、材料科学、计算机技术以及塑性加工技术等多门学科,是当今比较前沿的研究领域之一。国外开发的板料成形模拟商品软件已经达到了工程实用的阶段,获得越来越广泛的应用,并收到了很大的经济效益。国内外知名的飞机、汽车制造厂家在虚拟制造领域已经有了多年的应用历史,也从冲压成形数值模拟技术中获得了丰厚的经济回报。我国近几年来在湖南大学、南昌航空大学、北京航空航天大学等一些院校及一汽集团、海尔集团等企业中也进行了这方面的应用研究。目前,已经达到实用阶段的数值模拟软件有法国的OPTRIS软件和美国ANSYS公司代理的eta/DYNAFORM软件,另外还有欧洲著名软件公司QuantechATZ公司的Stempackâ软件。以上3种软件都是专业的钣金成形数值模拟软件,是真正的面向工程实际的钣金成形仿真系统,具有功能强大、操作流程自动化、界面友好等特点。钣金零件是以板材、型材、管材为毛坯,用冷压(压制)方法制造的飞机零件。航空发动机的机匣、管路、叶片等零件多数为钣金件,均须通过冲压成形加工制造。钣金冲压成形需要冲压模具,模具设计、制造的质量好坏,直接影响着钣金件加工的质量和生产效率。而传统的模具设计主要靠设计人员的经验,并须通过反复实际冲压试验,不断进行改进来保证模具的质量,这样就造成了制造成本的增加和生产进度的延长,降低了效率。为改变当前航空发动机钣金件的加工现状,本文结合实际,应用eta/DYNAFORM软件,开展了冲压成形模拟技术应用研究工作,力求提高冲压成形的生产效率,确保产品质量。(二)eta/DYNAFORM数值模拟分析系统简介DYNAFORM软件是由ETA公司研制的基于LS-DYNA的钣金冲压分析软件,它把LS-DYNA、LS-NIKE3D强大的分析能力与eta/FEMB的流程化前后处理功能结合起来。eta/DYNAFORM分析的求解器是LS-DYNA和LS-NIKE3D,这两个程序是通用的、非线性的、动态的有限元分析程序,利用显式和隐式计算方法来解决结构及流体等问题,已经成功地应用于钣金成形的数值模拟。DYNAFORM的主要功能包括分析拉伸、成形、弯曲、翻边、切边等板料成形过程中的不同工序,也可以进行多步成形(或多工序加工)分析。通过用户已定义好的冲压工艺及模具曲面形状来预测成形状态,其中包括减薄拉裂、起皱、回弹等各种问题;同时可以对成形力、压边力、拉伸筋、模具磨损等各种工艺问题进行分析,以便优化工艺和模具设计。DYNAFORM的核心技术包括以下几个方面:(1)动力显式积分算法;(2)板壳有限元理论的研究;(3)本构理论和屈服准则(材料模型);(4)接触判断算法和网格细化自适应技术;(5)多工步成形模拟技术;(6)CAD/CAM软件和成形过程模拟CAE软件之间的数据转换技术;(7)建立有限元模型的若干技巧;(8)板材冲压成形模拟的一般过程。作为专业化的钣金成形数值模拟软件,DYNAFORM具有界面友好和方便以及操作流程自动的特点。例如,在做冲压数值模拟分析时,用户只需要控制重力载荷(GravityLoading)、多工序加工(DANAIN)、自适应网格(AdaptiveMesh)、回弹(SpringBack)等开关,即可实现所需要的功能。(三)典型冲压件成形过程的数值模拟研究结合生产中的实际需要,本文对典型冲压件进行了大量的数值模拟研究,预测和验证冲压成形结果,解决冲压成形过程中的质量问题,并参照...