用Fastform正確模擬鈑金拉深件成形

                  新科益系統(tǒng)與咨詢(上海)有限公司 李炳

    拉深方法因其生產(chǎn)效率高，材料消耗小，加工零件的強(qiáng)度、剛度及精度高等優(yōu)點(diǎn)在各種產(chǎn)品制造中均得到了廣泛應(yīng)用。本文利用Fastform軟件正確模擬了鈑金拉深件的成形，并介紹了Fastform軟件的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)，希望塑性成形模擬仿真軟件的出現(xiàn)可以為工程師提供較大的幫助。 

    拉深是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板毛坯制成各種形狀的開口空心件的沖壓工序，拉深又稱拉延、拉伸或引伸等。 

    由于用拉深方法制造薄壁空心件的生產(chǎn)效率高，材料消耗小，零件的強(qiáng)度和剛度高，而且加工精度也較高，因此，拉深件在航空、汽車、儀表、輕工及民用產(chǎn)品中均得到了廣泛應(yīng)用。用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、球形、錐形及拋物線形等旋轉(zhuǎn)體零件，也可制成方盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件，若將拉深與其他成形工藝（如脹形、翻邊等）復(fù)合，則可加工出形狀非常復(fù)雜的零件，如汽車車門等。由此可見，拉深的應(yīng)用范圍非常廣，是冷沖壓的基本工序之一。 

    在拉深成形過程中，材料的塑性變形規(guī)律、模具與工件之間的摩擦現(xiàn)象、材料中溫度和微觀組織的變化及其對(duì)制件質(zhì)量的影響等，都是十分復(fù)雜的問題。這使得塑性成形工藝和模具設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)的、精確的理論分析手段，而主要依靠工程師長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于復(fù)雜的成形工藝和模具，設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證。另外，一些關(guān)鍵參數(shù)要在模具設(shè)計(jì)制造后，通過反復(fù)地調(diào)試和修改才能確定，浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間。 

    隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，塑性成形模擬仿真軟件的大量出現(xiàn)為工程師提供了很大的幫助，F(xiàn)astform就是其中之一，它具有分析速度快、操作界面友好及分析結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。本文以Fastform為例介紹了如何使用分析軟件對(duì)鈑金塑性成形進(jìn)行仿真分析。  

    Fastform操作界面

    這時(shí)需要選擇正確的材料，F(xiàn)astform的材料庫是開放的，可以任意添加、修改及刪除。所有參數(shù)經(jīng)過核對(duì)，確保選擇了正確的材料，如圖2所示。  

    選擇正確的材料

    Fastform有較好的幾何修補(bǔ)工具，可對(duì)于讀入的CAD模型進(jìn)行編輯，成為分析所需要的模型。 

    Fastform的自動(dòng)網(wǎng)格劃分功能不需要工程師具備有限元分析的經(jīng)驗(yàn)即可使用，自動(dòng)劃分的網(wǎng)格符合鈑金塑性成形工藝的特點(diǎn)。同時(shí)，它的高級(jí)功能容許工程師對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行修復(fù)，只需設(shè)置網(wǎng)格的最大尺寸和最小尺寸，即可在1分鐘之內(nèi)完成網(wǎng)格劃分。  

    網(wǎng)格劃分

    完成網(wǎng)格劃分后，需要設(shè)置沖壓工藝，可以在軟件中完成對(duì)拉延筋、壓邊力、壓力墊、沖壓方向及毛胚等的設(shè)置，如圖4所示。  

   設(shè)置沖壓工藝

   設(shè)置完成后開始進(jìn)行計(jì)算，一般情況下，可在5分鐘內(nèi)得到計(jì)算結(jié)果，比較復(fù)雜的零件往往也不會(huì)超過10分鐘。得到的結(jié)果包括拉深件的毛胚、各部位厚度變化、撕破及起皺的部位和應(yīng)力狀況等。  

   計(jì)算結(jié)果 

   如果需要分析回彈狀況以及焊接件的拉深等問題，可以在高級(jí)功能中繼續(xù)分析，一般不會(huì)超過10分鐘就可得到分析結(jié)果�；貜椀慕Y(jié)果可以以任意比例顯示。  

   回彈結(jié)果

   以上是使用Fastform進(jìn)行分析的簡(jiǎn)單流程介紹。一般來說，即使遇到將不同材料焊接在一起的成形件，F(xiàn)astform同樣可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的分析。 

   Fastform還做到了與Solidwork、CATIA等三維設(shè)計(jì)軟件的無縫集成，工程師可以在CAD環(huán)境下完成對(duì)拉深成形件的分析過程。