沖裁模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：韓碩 創(chuàng)建時(shí)間：2016-02-28
沖裁模擬的實(shí)例教程
完整沖裁過程模擬
—— 實(shí)體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換分析既可以單獨(dú)求解，也可以耦合在成形模擬中進(jìn)行分析。
—— FLOWNET和點(diǎn)跡示蹤、變形、云圖、矢量圖、力-行程曲線等后處理功能。
—— 程序具有多聯(lián)變形體處理能力，能夠分析多個(gè)塑性工件和組合模具應(yīng)力。
—— FEM引擎中集成了基于損傷因子的斷裂萌生和裂紋擴(kuò)展模型，應(yīng)用于剪斷、沖孔、機(jī)加工和沖裁模擬。
—— 自接觸邊界狀態(tài)處理能力能夠自我修正接觸邊界。
—— 自定義過程可用于計(jì)算流動應(yīng)力、沖壓系統(tǒng)響應(yīng)、斷裂判據(jù)和一些特別的處理要求，如：金屬微結(jié)構(gòu)，冷卻速率、機(jī)械性能等。
DEFORM -2D 是一套基于工藝模擬系統(tǒng)的有限元系統(tǒng)(FEM)，專門設(shè)計(jì)用來分析各種金屬成形過程中的二維 (2D) 流動。提供極有價(jià)值的工藝分析數(shù)據(jù)。DEFORM -2D 幾十年來一直被世界范圍內(nèi)的企業(yè)用于分析鍛造、擠壓、拉拔、鐓頭、鐓粗、和其它成形手段。DEFORM-2D 提供了最現(xiàn)代的工藝模擬技術(shù)。DEFORM –2D強(qiáng)大的模擬引擎能夠分析金屬成形過程中，多個(gè)材料特性不同的關(guān)聯(lián)對象耦合作用下的大變形和熱特性。以此能夠保證金屬成形過程中的模擬精度，使得分析模型和模擬環(huán)境和實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境高度一致。任何需要時(shí)，能夠自行觸發(fā)高級自動網(wǎng)格重劃生成器，生成優(yōu)化的網(wǎng)格系統(tǒng)。
DEFORM-2D 圖形界面，既強(qiáng)大又靈活。為用戶準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果數(shù)據(jù)提供了有效工具。
根據(jù)每個(gè)求解特性，在要求精度較高的區(qū)域，可以劃分較細(xì)密的網(wǎng)格，從而降低題目的規(guī)模，并顯著提高計(jì)算效率。DEFORMTM-2D 采用了SFTC公司數(shù)十年來一直代表國際領(lǐng)先水平的核心技術(shù)。在產(chǎn)品開發(fā)和模具設(shè)計(jì)中，有數(shù)不清的成功范例報(bào)道。
展開 送料方向位移模擬
不合理夾持位置的抬起姿態(tài)模擬
合理夾持位置的抬起姿態(tài)模擬
空拋產(chǎn)品與模具定位情況的模擬
產(chǎn)品跌落至傳送帶及傳輸?shù)?em>模擬
仿真3：沖裁模擬 對于薄板來說其意義不大、最多也就是識別下立切位置毛刺情況，或者是刃口較弱區(qū)域模具的受力狀態(tài)。但對于內(nèi)高壓成性進(jìn)行模內(nèi)沖孔、 就管類產(chǎn)品空切應(yīng)該有一定的指導(dǎo)意義。
切邊 仿真
管腔無內(nèi)壓狀態(tài)沖孔
管腔內(nèi)壓150MPA 時(shí)沖孔
實(shí)際模內(nèi)沖孔時(shí)由于內(nèi)壓波動造成孔邊塌陷
空切矩形管材
小結(jié)：沖裁仿真對于管材 內(nèi)高壓沖孔、空切及厚板（3MM）沖切、精沖等工況具有一定指導(dǎo)意義。
階段三：模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段
仿真1：模具結(jié)構(gòu)變形仿真 隨著沖壓高強(qiáng)鋼大量的使用、且客戶對研合率、研合效率的要求越來越高、模具結(jié)構(gòu)變形仿真的意義就不言而喻了。
作用1： 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度快速識別、避免由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足造成量產(chǎn)時(shí)局部鑲塊結(jié)構(gòu)在大的循環(huán)載荷沖擊出現(xiàn)疲勞損傷。
上圖為一個(gè)底盤件的案例 ：翻邊與翻孔間距只有9MM 產(chǎn)品料厚3MM 。如規(guī)劃工藝為先翻邊再翻孔、其凹模最邊緣壁厚僅9MM ，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能否滿足量產(chǎn)使用？？？
展開 swift硬化形式簡介明了，參數(shù)可以通過拉伸實(shí)驗(yàn)和origin擬合輕松獲取
基于視頻提供的內(nèi)容，假設(shè)0°，45°，90°屈服應(yīng)力比為1：0.85：0.95，swift屈服函數(shù)對應(yīng)的參數(shù)為文獻(xiàn)304鋼的參數(shù)：
E=195.161GPa，μ=0.3，σ0=244.93MPa，N=0.24，K=708MPa
根據(jù)教程得到F，G，H，L，M，N分別為：0.8404，0.7324，0.2677，1.9814，1.9814，1.9814
使用拉伸試樣分別模擬0°，45°，90°試樣的拉伸結(jié)果并與mises屈服+swift硬化進(jìn)行對比
結(jié)果如下（左側(cè)Hill48+swift（應(yīng)力+等效塑性應(yīng)變），右側(cè)mises+swift（應(yīng)力+等效塑性應(yīng)變））：
Hill48+swift力位移曲線0°和90°
Mises+swift力位移曲線0°和90°
可以看到Hill48 屈服能更好地描述不同方向加載條件下材料的屈服行為
這對顯著各項(xiàng)異性材料在模擬沖裁，軋制等提供更高的精度
展開 由于考慮到實(shí)際生產(chǎn)過程中板料會有同板差，實(shí)際板厚會在一定范圍內(nèi)波動；沖裁刃口工作一段時(shí)間后會因逐漸磨損而變鈍，沖裁力會隨之增大；由于沖裁間隙分布不合理、不均勻，以及材料力學(xué)性能的波動等因素，實(shí)際沖裁力會比計(jì)算的理論沖裁力增加10%～30%，所以要在理論計(jì)算沖裁力F0的基礎(chǔ)上，增加安全系數(shù)來計(jì)算平均沖裁力，即
式中，K是安全系數(shù)，通常K值為1.1～1.3。
根據(jù)式（1）～式（3）進(jìn)行計(jì)算可得：模具在工作中所受的沖孔總沖裁力為1140401.93N；落料時(shí)所受的總沖裁力為1083853.08N。
4 有限元模擬分析
由模具結(jié)構(gòu)可知，模具工作中上墊板9主要受沖孔時(shí)的沖裁力作用，且在受力方向上沒有支承零件，為懸空結(jié)構(gòu)；推料板受到沖裁力時(shí)有凸模固定板10等零件支承，可以近似假設(shè)為剛體。利用NX NASTRAN模擬軟件對上墊板9所受的沖裁力進(jìn)行有限元模擬分析。
4.1 模具零件受力分析
上墊板零件如圖3所示，材料為45鋼，熱處理硬度為42～47HRC。上墊板主要受垂直向上的應(yīng)力，范圍在φ90mm圓內(nèi)，材料的物理性質(zhì)見表1，網(wǎng)格劃分及邊界條件加載如圖4、圖5所示。
圖3 上墊板零件
表1 45鋼的物理性質(zhì)
圖4 上墊板網(wǎng)格劃分
圖5 上墊板邊界條件加載
4.2 模擬結(jié)果說明
應(yīng)力、應(yīng)變模擬計(jì)算結(jié)果分別如圖6、圖7所示。由計(jì)算結(jié)果可知，上墊板在沖孔時(shí)所受的最大應(yīng)力為3468.484MPa，最大位移量為1.335mm，應(yīng)力集中于孔位置，應(yīng)變最大處位于零件中心。
圖6 應(yīng)力模擬計(jì)算結(jié)果
圖7 應(yīng)變模擬計(jì)算結(jié)果
4.3 實(shí)際照片
模具制作后進(jìn)行試沖驗(yàn)證，試沖后的上墊板零件如圖8所示。
展開 
沖裁模擬的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
沖裁模擬的最新內(nèi)容
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì);落料沖孔;墊片;有限元;NX NASTRAN;模擬;沖裁力計(jì)算;
1 序言
計(jì)算機(jī)輔助工程和有限元分析技術(shù)在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和減輕勞動強(qiáng)度等方面都具有極大的優(yōu)越性[1]，隨著我國模具行業(yè)的高速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)人員素質(zhì)不斷提高，對模具設(shè)計(jì)的要求也不斷提高，結(jié)合有限元分析做模具設(shè)計(jì)成為從業(yè)人員的必備技能。
送料方向位移模擬
不合理夾持位置的抬起姿態(tài)模擬
合理夾持位置的抬起姿態(tài)模擬
空拋產(chǎn)品與模具定位情況的模擬
產(chǎn)品跌落至傳送帶及傳輸?shù)哪M
仿真3：沖裁模擬 對于薄板來說其意義不大、最多也就是識別下立切位置毛刺情況，或者是刃口較弱區(qū)域模具的受力狀態(tài)。
mises屈服+swift硬化進(jìn)行對比
結(jié)果如下（左側(cè)Hill48+swift（應(yīng)力+等效塑性應(yīng)變），右側(cè)mises+swift（應(yīng)力+等效塑性應(yīng)變））：
Hill48+swift力位移曲線0°和90°
Mises+swift力位移曲線0°和90°
可以看到Hill48 屈服能更好地描述不同方向加載條件下材料的屈服行為
這對顯著各項(xiàng)異性材料在模擬沖裁
完整沖裁過程模擬
—— FEM引擎中集成了基于損傷因子的斷裂萌生和裂紋擴(kuò)展模型，應(yīng)用于剪斷、沖孔、機(jī)加工和沖裁模擬。
—— 自接觸邊界狀態(tài)處理能力能夠自我修正接觸邊界。
—— 自定義過程可用于計(jì)算流動應(yīng)力、沖壓系統(tǒng)響應(yīng)、斷裂判據(jù)和一些特別的處理要求，如：金屬微結(jié)構(gòu)，冷卻速率、機(jī)械性能等。
