沖壓模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：寒寒boy 創(chuàng)建時(shí)間：2017-12-22
沖壓模擬的視頻教程
基于Abaqus模擬高強(qiáng)度鋼板的熱力耦合沖壓成型仿真（附帶詳細(xì)cae模型）
本實(shí)例是基于Abaqus仿真模擬高強(qiáng)度鋼板的熱成型沖壓過程 ,本期視頻所用的模型網(wǎng)格為溫度-位移耦合線性單元,本視頻包含全流程建模步驟涉及到分析步的設(shè)置,材料截面的設(shè)置,邊界載荷施加等.主要難點(diǎn)在于非線性材料參數(shù)的設(shè)置(借鑒其他模型材料參數(shù)),熱傳遞設(shè)置,熱空氣輻射設(shè)置,預(yù)定義場(chǎng)溫度設(shè)置等,結(jié)果處理方面包含提交計(jì)算,結(jié)果查看等,附帶詳細(xì)涉及的模型,有需要的同學(xué)可自行下載查看。
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DYNAFORM 6.1 坯料及修邊線優(yōu)化計(jì)算
沖壓模擬過程完全以實(shí)際沖壓流程為基礎(chǔ)，只需要很少的CAE知識(shí)，很少的幾何操作，就能領(lǐng)略到DYNAFORM分析的魅力。 屆時(shí)，DYNAFORM技術(shù)專家徐金波，將為大家?guī)硇掳姹?.1的坯料及修邊線優(yōu)化功能介紹，并就一個(gè)典型的多工序零件為例，向大家介紹DF6.1 在坯料及修邊線優(yōu)化上的應(yīng)用。
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沖壓模擬的實(shí)例教程
摩擦系數(shù)對(duì)沖壓件的影響
分別用 0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12的摩擦系數(shù)進(jìn)行沖壓模擬，模擬結(jié)果如圖6所示。
圖5 不同模具間隙對(duì)沖壓件的影響
圖6 摩擦系數(shù)對(duì)沖壓件的影響
通過模擬可以看出，隨著摩擦系數(shù)的增加，減薄區(qū)域呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，摩擦系數(shù)越小，減薄區(qū)域越小，但實(shí)際生產(chǎn)中模具摩擦系數(shù)很難達(dá)到非常光滑的程度，結(jié)合實(shí)際情況及相關(guān)文獻(xiàn)，將摩擦系數(shù)選定為0.08是合理的。
壓邊力對(duì)沖壓件的影響
分別采用1000N、1500N、2000N、4000N、6000N、8000N、10000N、12000N的壓邊力進(jìn)行沖壓過程模擬，模擬結(jié)果如圖7所示。
通過模擬可以看出，在一定范圍內(nèi)壓邊力對(duì)成形件影響不大，但當(dāng)壓邊力小于1500N時(shí)，零件起皺非常嚴(yán)重；當(dāng)壓邊力為2000～12000N時(shí)，對(duì)沖壓結(jié)果幾乎無影響。所以采用4000N的壓邊力進(jìn)行沖壓模擬是合理的，如圖8所示。
圖7 壓邊力對(duì)沖壓件的影響
(a)壓力邊＜1500N
(b)壓力邊＞2000N
圖8 不同壓邊力下零件厚度分布
不同材料參數(shù)對(duì)沖壓結(jié)果的影響
⑴屈服強(qiáng)度對(duì)沖壓件的影響。以原始電池殼鋼的力學(xué)性能為基準(zhǔn)，在保證r值和n值不變的情況下，沿彈性段斜率上下平移調(diào)整屈服強(qiáng)度使其在170～240MPa之間進(jìn)行沖壓模擬，模擬結(jié)果如圖9所示。通過模擬可以看出，在n值和r值不變的前提下，屈服強(qiáng)度波動(dòng)不影響零件壁厚。
圖9 屈服強(qiáng)度對(duì)零件壁厚的影響
圖10 n值對(duì)零件壁厚的影響
⑵加工硬化指數(shù)n對(duì)沖壓件影響。采用Krupskowsky law 硬化準(zhǔn)則 [σ=K(ε0+ε）n，其中ε0為屈服強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值]，在0.16～0.26范圍內(nèi)調(diào)整n值進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果如圖10所示。
展開 我做的平板沖壓模擬
沖壓模擬.rar
顯示沖壓計(jì)算后之材料厚度變化分布圖。IGES 和 VDAF 曲面可以在數(shù)秒時(shí)間內(nèi)自動(dòng)網(wǎng)格劃分和修補(bǔ)。網(wǎng)格修補(bǔ)系統(tǒng)也可處理導(dǎo)入的網(wǎng)格 ( NASTRAN 格式) 以達(dá)到與CAD及其它CAE程序之間的柔性接口。如下圖6所示為在FastForm中模擬沖壓拉伸成型過程的厚度分布、平均應(yīng)變、成型區(qū)域分布與三維回彈分析模擬結(jié)果，其沖壓成型噸位為232.6噸。
圖6 基于Fastform的網(wǎng)格筋殼片成型模擬
4.2基于FASTAMP的沖壓成型模擬
一步法應(yīng)用于網(wǎng)格筋殼片的沖壓拉伸成型模擬，其分析速度和計(jì)算精度足以滿足工程應(yīng)用，如下圖應(yīng)用Fastamp軟件平臺(tái)對(duì)1.6mm厚的該網(wǎng)格筋殼片進(jìn)行模擬分析的結(jié)果，從模擬成型過程的應(yīng)變應(yīng)力分布、減薄率與厚度分布、成型極限圖的模擬結(jié)果來看，該產(chǎn)品在產(chǎn)品延伸率范圍內(nèi)是能夠滿足成型要求的，其制造工藝性是合理可行的。
圖7基于Fastamp網(wǎng)格筋殼片成型模擬
四、小結(jié)
本文通過對(duì)某大型鋁合金網(wǎng)格筋殼片的沖壓拉伸成型過程中，分別采用基于動(dòng)態(tài)顯式核心算法的Dynaform軟件、一步法為核心算法的Fastform和Fastamp軟件平臺(tái)，對(duì)拉伸成型后的減薄率與厚度分布、應(yīng)力應(yīng)變分布與成型極限進(jìn)行了有限元模擬分析計(jì)算。該模擬分析的計(jì)算結(jié)果表明，該網(wǎng)格筋殼片的制造工藝性是合理可行的，該計(jì)算模擬分析過程與結(jié)論對(duì)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝和模具設(shè)計(jì)起到了較好的指導(dǎo)作用。
展開 Dynaform教育版試用申請(qǐng)表格.xlsx
Dynaform是美國(guó)工程技術(shù)聯(lián)合公司（ETA）開發(fā)的全球知名鈑金沖壓成型仿真軟件。自1983年成立以來至今已有36年歷史。Dynaform在中國(guó)用戶遍布各大汽車主機(jī)廠，模具及零部件供應(yīng)商、鋼鐵公司、家電、航空航天、摩托車、船舶、儀表、重型機(jī)械等眾多行業(yè)。是行業(yè)內(nèi)首屈一指的鈑金成型CAE分析軟件，不僅僅兼顧精度，同時(shí)使用十分便捷。
Dynaform其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不僅在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域擁有良好的口碑和廣大用戶群，在各大高校中也有較高的知名度。學(xué)術(shù)界發(fā)表和沖壓相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，多以Dynaform軟件為首選工具。
沖壓CAE數(shù)值分析能力越來越受到企業(yè)界的重視，鈑金成型專業(yè)類學(xué)生在就業(yè)階段如果掌握沖壓CAE分析能力，會(huì)大大提升職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為了幫助高校學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握沖壓數(shù)值模擬技能，ETA公司聯(lián)合技術(shù)鄰平臺(tái)，推出面向全國(guó)的高校的Dynaform認(rèn)證教學(xué)合作計(jì)劃。
本計(jì)劃以培養(yǎng)學(xué)生教學(xué)為目的，幫助學(xué)校開設(shè)沖壓數(shù)值模擬課程、部署Dynaform教學(xué)版軟件，提供免費(fèi)的講師培訓(xùn)認(rèn)證、提供官方的教學(xué)課件、授予Dynaform認(rèn)證培訓(xùn)考點(diǎn)，頒發(fā)官方Dynaform認(rèn)證工程師證書，推薦學(xué)生就業(yè)等一系列完整的合作計(jì)劃。面向全國(guó)的高校開放申請(qǐng)，第一批名額100所，只要開設(shè)鈑金沖壓類專業(yè)（或相關(guān)專業(yè)），并且有意向開設(shè)沖壓成型數(shù)值模擬課程的高校都可以申請(qǐng)。
扶持政策：
1.ETA公司免費(fèi)對(duì)報(bào)名老師進(jìn)行Dynaform教育版講師培訓(xùn)（每個(gè)學(xué)校限2位老師）。
2.贈(zèng)送一學(xué)期的30套Dynaform教育版軟件。
3.官方輔助編寫Dynaform教育版沖壓成型數(shù)值模擬課程講義。
4.配套官方Dynaform教育版軟件手冊(cè)。
展開 Dynaform 是美國(guó)工程技術(shù)聯(lián)合公司（ETA）開發(fā)的全球知名鈑金沖壓成型仿真軟件。自1983 年成立以來至今已有 36 年歷史。
Dynaform 在中國(guó)用戶遍布各大汽車主機(jī)廠，模具及零部件供應(yīng)商、鋼鐵公司、家電、航空航天、摩托車、船舶、儀表、重型機(jī)械等眾多行業(yè)。是行業(yè)內(nèi)首屈一指的鈑金成型 CAE 分析軟件，不僅僅兼顧精度，同時(shí)使用十分便捷。
Dynaform其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不僅在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域擁有良好的口碑和廣大用戶群，在各大高校中也有較高的知名度。學(xué)術(shù)界發(fā)表和沖壓相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，多以 Dynaform 軟件為首選工具。
沖壓 CAE 數(shù)值分析能力越來越受到企業(yè)界的重視，鈑金成型專業(yè)類學(xué)生在就業(yè)階段如果掌握沖壓 CAE 分析能力，會(huì)大大提升職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為了幫助高校職校學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握沖壓數(shù)值模擬技能，ETA 公司聯(lián)合技術(shù)鄰平臺(tái)，推出面向全國(guó)的高職校的 Dynaform 認(rèn)證教學(xué)合作計(jì)劃。
本計(jì)劃以培養(yǎng)學(xué)生教學(xué)為目的，幫助學(xué)校開設(shè)沖壓數(shù)值模擬課程、部署 Dynaform 教學(xué)版軟件，提供免費(fèi)的講師培訓(xùn)認(rèn)證、提供官方的教學(xué)課件、授予 Dynaform 認(rèn)證培訓(xùn)考點(diǎn)，頒發(fā)官方 Dynaform 認(rèn)證工程師證書，推薦學(xué)生就業(yè)等一系列完整的合作計(jì)劃。
面向全國(guó)的高職校開放申請(qǐng)，第一批名額 100 所，只要開設(shè)鈑金沖壓類專業(yè)（或相關(guān)專業(yè)），并且有意向開設(shè)沖壓成型數(shù)值模擬課程的高職校都可以申請(qǐng)。
扶持政策
1.ETA 公司免費(fèi)對(duì)報(bào)名老師進(jìn)行 Dynaform 教育版講師培訓(xùn)（每個(gè)學(xué)校限 2 位老師）。
2.贈(zèng)送一學(xué)期的 30 套 Dynaform 教育版軟件。
3.官方輔助編寫 Dynaform 教育版沖壓成型數(shù)值模擬課程講義。
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沖壓模擬的最新內(nèi)容
我可以告訴你同樣的問題，25年前當(dāng)我在做制造業(yè)的時(shí)候，我用沖壓分析軟件對(duì)沖壓進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)問題。我不得不去沖壓廠的車間去畫設(shè)計(jì)圖，一開始他們不相信模擬，他們說我們有很多經(jīng)驗(yàn)，后來慢慢地開始理解CAE是什么，他們遇到問題后會(huì)打電話給我來尋求我用CAE來支持。我對(duì)當(dāng)時(shí)的沖壓分析經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)是：如果你得不到好的數(shù)據(jù)，就得不到好的結(jié)果。
同樣情況也適用于AI應(yīng)用，你需要有好的質(zhì)量的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練它。
deform模擬，坯料是板材，沖壓成型方式，凹模是從動(dòng)輪設(shè)計(jì)，凸模在下行時(shí)，凹模旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾動(dòng)的形式進(jìn)行折彎成型
[7] 李琦，紀(jì)沙沙，王章忠，等.22MnB5超高強(qiáng)度鋼防撞梁的冷沖壓成形數(shù)值模擬[J].冶金與材料，2019,39(4):78-80.
[8] 張清郁.車用DP780高強(qiáng)鋼板熱沖壓成形數(shù)值模擬及模具磨損[J].鍛壓技術(shù)，2022,47(8):35-40.
[9] 馬聞?dòng)睿瑮罱槪σ埃?熱沖壓工藝參數(shù)對(duì)零件成形性影響規(guī)律分析[J].中國(guó)冶金，2021,31(11):29-33.
[8] 林方敏，武學(xué)俊，章小峰，等.Fe-12Mn-2Al-0.1C冷軋鋼板沖壓成形數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2023,30(1):42-48.
[9] 朱文昌，何雅娟，王建波，等.基于高維隨機(jī)矩陣特征值之差的滾動(dòng)軸承狀態(tài)異常檢測(cè)算法[J].振動(dòng)與沖擊，2022,41(4):14-20.
圖7 沖壓試制
5 結(jié)語
使用Dynaform軟件，對(duì)汽車消聲器連結(jié)法蘭盤零件模擬沖壓，獲取27組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反歸一化后的預(yù)測(cè)值作為適應(yīng)度函數(shù)來找到最優(yōu)值以及實(shí)現(xiàn)最優(yōu)值的試驗(yàn)條件為： 壓邊力68kN ,凸模圓角半徑12mm, 摩擦系數(shù)0.12,凸凹模間隙2.5mm。
COLDFORM? 沖壓模擬使用 Z-mat 庫中實(shí)施的 Bron-Besson 各向異性塑性屈服準(zhǔn)則，專用于鋁板。
輕松查看材料屬性
所有 Transvalor 解決方案都提供了一種專為所有應(yīng)用程序讀取和編輯材料文件而設(shè)計(jì)的新工具。材料數(shù)據(jù)工具允許從頭開始為冷成型和熱鍛造、熱處理、感應(yīng)創(chuàng)建材料文件（圖 6）。用戶可以編輯和可視化材料屬性和流動(dòng)曲線。
圖 6.
COLDFORM? 沖壓模擬使用 Z-mat 庫中實(shí)施的 Bron-Besson 各向異性塑性屈服準(zhǔn)則，專用于鋁板。
輕松查看材料屬性
所有 Transvalor 解決方案都提供了一種專為所有應(yīng)用程序讀取和編輯材料文件而設(shè)計(jì)的新工具。材料數(shù)據(jù)工具允許從頭開始為冷成型和熱鍛造、熱處理、感應(yīng)創(chuàng)建材料文件（圖 6）。用戶可以編輯和可視化材料屬性和流動(dòng)曲線。
圖 6.
基于HUANG晶體塑性板材沖壓成型模擬------案例十四
案例教學(xué)如下
1，分別建立板料半徑80mm的1/4圓環(huán)，厚度0.65，夾具和沖頭模型并裝配
沖壓的模型
2，分配材料屬性：板材采用晶體塑性本構(gòu)，夾具沖頭采用純彈性屬性，并且在沖壓過程形狀中形狀保持不變（約束成剛體）
3，建立接觸條件，建立板料與上下夾具，以及沖頭的接觸
接觸屬性的建立
4，建立合適的約束條件，夾具完全固定
圖4 側(cè)圍后流水槽區(qū)域優(yōu)化后結(jié)構(gòu)
CAE 沖壓仿真分析
對(duì)側(cè)圍和后流水槽兩個(gè)零件進(jìn)行沖壓仿真模擬優(yōu)化分析：側(cè)圍尾部產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可實(shí)施正修工藝方案，無需側(cè)修，減少了側(cè)翻整區(qū)域，降低了側(cè)圍模具復(fù)雜程度和生產(chǎn)制造成本，也減少了調(diào)試難度和時(shí)間；后流水槽工藝方案經(jīng)過多種方案對(duì)比優(yōu)化分析，確定拉延成形+后序上整形的工藝方案為最合理工藝方案。
電磁成型
旋壓成型
片材卷繞
碳纖維編織
LS-FORM，a pre-post tool forforming
- 降低應(yīng)用技術(shù)門檻
-
更加友好的用戶界面
-
多階段沖壓過程模擬
