基于DYNAFORM的沖壓件坯料尺寸精確計算
崔柏偉
（常州機電職業技術學院，江蘇常州 213164 ）
摘要：以一沖壓件（測試件）為例，進行沖壓工藝分析后，對沖壓件建立三維曲面模型，然后導入DYNAFORM軟件進行坯料尺寸計算，得到坯料外形圖，將坯料有限元網格化后，再利用DYNAFORM軟件的測量功能得到具體尺寸，經實踐驗證這種方法得到的尺寸十分精確，給模具的設計與制造帶來極大方便。
關鍵詞：沖壓；坯料尺寸；計算； Dynaform軟件
中圖分類號：TG386．3+2 文獻標識碼：A
Accurate calculation of stamping part expanded dimension based on DYNAFORM software
Xu ting rui Shi cheng yi Wang jie
（Journal of Changzhou Institute of Mechatronic Technology，Changzhou213164，China）
Abstract：Use Pro/E software to make up the three dimension model ,and input it into DYNAFORM software to computer the expanded dimension，then get the outline of blank,put the outline into sizing grid,make use of the measure function of DYNAFORM software to get the dimensions,this method is very accurate by practice,this accurate dimension is propitious to the design and manufacturing of mould．
Keyword：finite element method; Dynaform; stamping part; rip
1 引言
隨著我國模具工業的不斷進步，越來越多的沖壓件開始使用先進的多工位級進模生產， 由于多工位級進模工位多，沖壓件需多次變形，坯料需要先沖出載體和搭口才能得到坯料外形尺寸，給坯料的尺寸計算帶來嚴格要求，否則將極大增加試模的工作量。
本文以測試件的模具設計涉及到的坯料展開尺寸計算為例，詳細論述了整個坯料尺寸精確計算的過程。測試件形狀較為復雜，成形過程不僅有一般拉深還有反拉深（見圖1），手工的坯料計算會由于材料的多次變形產生較大的誤差，直接影響模具的設計與制造，為此我們采用DYNAFORM軟件來進行分析計算，得到了精確的坯料尺寸，使模具一次試模成功。料帶見圖2，模具見圖3。
圖1 測試件零件圖
圖2 測試件料帶
圖3 測試件模具圖（上、下模）
2． 沖壓件沖壓工藝分析及三維模型建模
2.1沖壓件沖壓工藝分析
本產品（測試件）為小型拉深結構零件，材料為ST13，厚度為0.4mm。此測試件內形是反拉深結構，外形是拉深結構，中間為孔翻邊結構，是典型的多次拉深件結構零件。測試件的內孔是通過孔翻邊工序得到，翻孔的寬度窄且該孔與所在外形相比較大，由此判斷出該處的成形區為弱區，成形時不會引起整個沖壓件的收縮，故在進行坯料尺寸計算時可以將其簡化成平面考慮。
2.2 三維模型建模
首先在Pro/E三維軟件中建立測試件零件（如圖1）三維曲面模型（注意：取沖壓件料厚的中間面），得到prt格式的模型文件，然后轉換成IGES格式導入DYNAFORM軟件。對模型進行網格劃分，得到相應的有限元網格模型（如圖4）。
圖4 測試件網格模型（注：內孔已簡化為平面）
3.沖壓件坯料尺寸計算及結果分析
3.1利用板料尺寸估算工具（BSE）得到坯料外形的網格模型
對測試件零件的網格模型利用板料尺寸估算工具（BSE）進行計算可以得到坯料的外輪廓線，但為了測量的方便還需進行網格的劃分，得到坯料的網格模型(如圖5)。計算時材料使用ST13,其相關機械性能如圖6
圖5 坯料網格模型
圖6 測試件所用材料ST13的機械性能
3.2利用DYNAFORM軟件的測量功能得到具體尺寸
在坯料的網格模型上找到位于邊緣且對稱的2個結點，利用DYNAFORM軟件的測量功能測出直徑為Φ28.177mm。
圖7 測試件坯料尺寸的測量
3.3計算結果與分析
利用DYNAFORM軟件的測量功能測出坯料直徑應為Φ28.177mm，將該尺寸數據用到模具上后，經試模誤差在0.1mm以內，遠小于手工計算的誤差（約1mm）,完全滿足了模具的要求,試模一次成功。在另外幾次的其它沖壓件的實際模具設計與制造中，利用DYNAFORM軟件進行的坯料計算也相當成功，坯料計算結果與實際吻合的相當好，究其原因在于DYNAFORM軟件的逆向成形運算原理是在充分考慮金屬三維變形過程的基礎上進行，避免了手工計算只考慮面積不變而沒有考慮金屬在厚度方向上變形（及二維變形）的影響。
4 結束語
在分析出沖壓件變形規律的基礎上，使用三維造型軟件對沖壓件建立三維曲面模型，然后導入DYNAFORM軟件進行坯料外形尺寸計算，得到坯料外形圖，將其有限元網格化后，再利用DYNAFORM軟件的測量功能得到具體尺寸，這種方法得到的坯料尺寸十分精確，滿足了模具設計對坯料尺寸計算的需要，給模具設計與制造提供了一種精確適用的先進方法，值得在沖壓模具行業進行推廣和應用。
參考文獻
1 陳文亮.板料成形CAE分析教程[M].北京：機械工業出版社，2005
作者簡介：崔柏偉（1966~），男，江蘇徐州人。
通訊地址：江蘇省常州大學城常州機電職業技術學院模具技術學院模具教研室。
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