DYNAFORM在冲压成形中的应用VIP免费

-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...