模具工艺面快速设计案例八冲压系统CAE介绍板料成形CAE

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1、冲压CAE何军十堰职业技术学院机电系内容纲要(1)第－部分模具制造流程传统模具开发引入冲压CAE数值仿真的模具开发覆盖件模具制造业的发展CAE作用第二部分冲压件的不良缺陷开裂起皱回弹变形不足表面缺陷第三部分冲压成形有限元法简介有限元法简介冲压CAE有限元法关键技术冲压CAE有限元法的计算冲压成形CAE软件介绍第四部分板料成形数值模拟有限元基础成形分析基础显式算法，隐式算法，一步算法板料CAE数值仿真技术在工艺与模具设计中所能解决的问题板料CAE数值仿真技术的实施和作用第五部分一步成形及其应用案例第六部分增量法计算及其案列第七部分模具工艺面的快速设计第八部分冲压系统CAE介绍板料成形

2、CAE模具结构CAE冲压线运动分析CAE废料流动分析CAE第一部分模具开发流程传统模具开发产品设计成形仿真(CAE)生产REDESIGN模具设计产品分析REDESIGN调试模具模具设计及加工DieProcessDesignCADBasedHardwareTryout“SKIPPED”引入CAE数值仿真的模具开发模具行业发展开发产品更新快开发日程缩短消费者对产品品质需求日益提高WTO竞争更加激烈模具复杂度及品质要求相对提高降低成本压力模具行业要求缩短日程迈向国际化模具对产品上市时间影响最大开发时模具成本最高板料CAE数值模拟在模具开发中的作用大量降低实际试模时间、次数缩短产品设计到生

3、产的时间允许多种设计优化设计提高产品创新分析数据验证产品设计品质专业知识和经验快速积累数字模具开发板料冲压CAE困难成形问题解决策略研究研究材料对成形影响及采用对策资料数字化方便经验积累传递第二部分板料成形过程的常见缺陷及产生原因开裂/减薄起皱/折料回弹扭曲变形不足表面缺陷……开裂/减薄产生场合深冲工艺小半径区域，凸模圆角处（材料的抗拉弯强度）侧壁中心（材料延展性，塑性失稳）材料通过拉伸筋进入凹模，流动局部化。分类——按程度不同分微观拉裂工件中已产生肉眼难以看清的裂纹，一部分材料已失效单纯的拉胀或单纯的弯曲引起局部拉应变过大宏观拉裂工件已出现肉眼可见的裂纹或断裂通常主要由薄板平面内

4、的过度拉胀引起局部拉应变过大开裂原因在拉伸的过程中，应变超过其极限，而形成的失稳。开裂/减薄应对措施解决办法改变法向接触力和切向摩擦力的分布，降低拉裂区的拉应变值调整压边力改善润滑条件增加辅助工序（改变产品圆弧或斜度，增加整形）调整拉延筋变换材料或者调整板料尺寸多步拉延起皱和叠料产生原因由于局部压应力过大导致薄板失稳所致，正好与拉裂的产生原因相反两种应力状态容易起皱环向应力:法向起皱与侧壁起皱失稳当冲压件的周长不断减少,此时只要板料中未受支撑区域的长度与厚度之比较大就会起皱.后果影响零件的精度和美观性影响下一道工序的正常进行起皱和叠料一般解决方法解决办法增加起皱处的法向接触力（有导

5、致其他部位被拉裂的危险）准确预测材料的流动情况产品形状和模具形状增大压边力增加拉延筋数量或者增加高度5kN50kN10kN回弹及扭曲产生原因二维纯弯曲回弹计算公式弹性回弹:屈服应力,模具间隙,板料厚度塑性回弹：塑性变形区释放残余应力的卸载过程—成形后，冲压材料由于弹性卸载，导致局部或整体发生变形。后果导致冲压件的尺寸和模具的工作表面尺寸不符回弹应对措施解决方法调整产品设计(圆角等,产品均衡等)调整模具圆角和尺寸调整工艺方法(变压边力)模具结构方法回弹补偿材料变形不足产生原因材料没有足够拉伸，没有达到一定的变形量后果回弹产品刚度不足(软)hardeningruptureonsetof

6、necking变形不足应对措施解决办法调整压边或者拉延筋等，使产品均匀变形调整拉延模设计（工艺补充面）表面缺陷产生原因滑移线：产品或者模具设计不合理，导致材料弯曲滑移，产生滑移线材料本身：材料单拉应力应变曲线上有屈服点伸长外部约束回弹等原因造成产品扭曲，形成凸凹不平后果(外观零件)影响产品美观表面缺陷应对措施解决办法调整冲压工艺方案，使成形过程中，表面区域的材料滑动和摩擦减小主要不平度要求部位及相关特征造成的回弹影响第三部分冲压成形有限元法简介有限元法简介板料成形FEM简介冲压有限元法关键技术冲压有限元法计算冲压CAE软件介绍有限元法起源有限元法是随着计算机技术发展而出现的一种基于

7、变分原理来求解骗微分方程的有效数值计算方法。起源于20世纪40年代的结构力学的矩阵算法。1960年Clough提出”有限元法“术语。单元数目和节点数目均有限，称为有限元法FEM(FiniteElementMethod)基本思路把连续体视为离算单元的集合体”化整为零“，将连续体分解为有限个形态比较简单的”单元“。对这些单元分别进行分析。”积零为整“，将各个单元重新组合为原来的连续体的简化”模型“，根据变形谐调条件求解得到基本未知量（位移）在若干离算点的数值解。根据数值解