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用Fastform正确模拟钣金拉深件成形         
用Fastform正确模拟钣金拉深件成形

拉深是利用拉深模在压力机的压力作用下,将平板毛坯制成各种形状的开口空心件的冲压工序,拉深又称拉延、拉伸或引伸等。

    由于用拉深方法制造薄壁空心件的生产效率高,材料消耗小,零件的强度和刚度高,而且加工精度也较高,因此,拉深件在航空、汽车、仪表、轻工及民用产品中均得到了广泛应用。用拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、球形、锥形及抛物线形等旋转体零件,也可制成方盒形等非旋转体零件,若将拉深与其他成形工艺(如胀形、翻边等)复合,则可加工出形状非常复杂的零件,如汽车车门等。由此可见,拉深的应用范围非常广,是冷冲压的基本工序之一。

    在拉深成形过程中,材料的塑性变形规律、模具与工件之间的摩擦现象、材料中温度和微观组织的变化及其对制件质量的影响等,都是十分复杂的问题。这使得塑性成形工艺和模具设计缺乏系统的、精确的理论分析手段,而主要依靠工程师长期积累的经验,对于复杂的成形工艺和模具,设计质量难以保证。另外,一些关键参数要在模具设计制造后,通过反复地调试和修改才能确定,浪费了大量的人力、物力和时间。

    随着计算机模拟技术的发展,塑性成形模拟仿真软件的大量出现为工程师提供了很大的帮助,Fastform就是其中之一,它具有分析速度快、操作界面友好及分析结果准确等优点。本文以Fastform为例介绍了如何使用分析软件对钣金塑性成形进行仿真分析。

    Fastform可以读入IGES、STEP、FTI/FPO、LIN、Nastran或VDAFS文件,如图1所示。


图1 Fastform操作界面

    这时需要选择正确的材料,Fastform的材料库是开放的,可以任意添加、修改及删除。所有参数经过核对,确保选择了正确的材料,如图2所示。


图2 选择正确的材料

    Fastform有较好的几何修补工具,可对于读入的CAD模型进行编辑,成为分析所需要的模型。

    Fastform的自动网格划分功能不需要工程师具备有限元分析的经验即可使用,自动划分的网格符合钣金塑性成形工艺的特点。同时,它的高级功能容许工程师对网格进行修复,只需设置网格的最大尺寸和最小尺寸,即可在1分钟之内完成网格划分,如图3所示。


图3 网格划分<--#CutePage-->

    完成网格划分后,需要设置冲压工艺,可以在软件中完成对拉延筋、压边力、压力垫、冲压方向及毛胚等的设置,如图4所示。


图4 设置冲压工艺

    设置完成后开始进行计算,一般情况下,可在5分钟内得到计算结果,比较复杂的零件往往也不会超过10分钟。得到的结果包括拉深件的毛胚、各部位厚度变化、撕破及起皱的部位和应力状况等,如图5所示。


图5 计算结果

    如果需要分析回弹状况以及焊接件的拉深等问题,可以在高级功能中继续分析,一般不会超过10分钟就可得到分析结果。回弹的结果可以以任意比例显示,如图6所示。


图6 回弹结果

    以上是使用Fastform进行分析的简单流程介绍。一般来说,即使遇到将不同材料焊接在一起的成形件,Fastform同样可以进行一些简单的分析。

    Fastform还做到了与Solidwork、CATIA等三维设计软件的无缝集成,工程师可以在CAD环境下完成对拉深成形件的分析过程。

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