UG一步逆成形与DYNAFORM坯料反求

1、UG NX6 Progressive Die Wizard One-Step Formability Analysis 一步逆成形有限元法的简单应用 时间：2011年04月 一步逆成形有限元法的基本思想及假设 对于金属板料成形同时具有几何、材料和接触摩擦非线性的问题，一般需要用增量方法来求解。 但在模具、毛坯和边界条件不确定时，变形过程的加载路径也是不确定的，增量方法就无法使用 了。此时如果假定成形过程是比例加载的，仅仅考虑初始的毛坯和变形终了的状态，不考虑变形 的中间状态，就形成了与传统增量法由坯料到冲压件的成形顺序相反，由制件逆成形方向反推到 坯料的一步逆成形有限元法。一步逆成形的基本思想

2、是：从产品的形状 C 出发，将其作为变形 终了时工件的中面，通过有限元方法确定在满足一定的边界条件下工件中各个节点 P 在初始平 板毛坯 C0中的位置 P0，比较平板毛坯和工件中节点的位置可得到工件中应变，应力和厚度的 分布，如图 2 1 所示。 在一步逆成形有限元方法中，有以下的假设： 1 平面应力状态； 2 弹塑性大变形，材料塑性变形体积不可压缩； 3 变形过程是比例加载的，即基于塑性形变理论； 4 模具的作用表现为非均匀的冲头法向压力、冲头、拉伸筋和压边圈下的摩擦力。 一步逆成形有限元方法的特点在于有限元模型是建立在最终冲压件形状之上，表中列出 了一步逆成形有限元方法中初始平板毛坯和最终

3、冲压件中已知量和未知量。 UG一步逆成形分析 Step 1. 打开NX 文件“lingjian.prt”，查看钣金零件料厚(分析-测量距 离)为2.5 mm。 Step 2. 菜单“开始-建模”，进入NX 建模环境。下拉菜单“插入-曲 面-中位面”，抽取零件的中性层面（NX一步可成形性分析是针对面的 操作）。使用偏置方法，选中目标体为实体零件，然后再确定种子面。 （1.进入UG建模模块下，调出 曲面编辑菜单；2.点击添加按钮， 将中位面图标打上钩；3.点击中 位面图标，弹出中位面特征对 话框；4.方法选择：偏置，然后 点击要提取中面的模型；在对 话框上切换至种子面选择，再 在模型上选择一个基准

4、面，应 用即可。注:有时候会出现提取 错误，也许是你的陡角设置不 合理，修改一下陡角的大小就 可以了。 其他选项设置如图所示，“确定”后得到了零件的中性层面。 Step 3. 下拉菜单“分析-一步可成形性分析”， 选择展开区域面，框选全部零件中性层面。 定义展开的边界约束条件为“曲线至曲线”，选择零件端部边为约束边。 定义零件展开方向，选择图示零件面，该面的法向为钣金冲压方向。定义材料厚度信息， 确定展开区域面类型为“中位面”，材料厚度为“2.5mm”。 定义有限元网格的大小，网格单元类型为“三角形”，勾选中 “自动判断单元大小”，然后在计算栏点击“网格”按钮，划分 出零件面网格单元如下。 成

5、形后零件的厚度分布 成形后零件的应力分布、应变分布 零件展开的毛坯外形、毛坯外形轮廓线 Step 4.点击计算栏“报告”按钮，系统自动抓取各个结果的插图，生产网页格 式的一步成形分析报告。点击“确定”完成一步成形分析。 DYNAFORM坯料展开 一、坯料生成的流程: 新建和保存数据库 导入零件几何模型 重命名零件层 自动曲面网格剖分 网格质量检查和修补 坯料展开计算 i. 新建和保存数据库 a) 启动Dynaform 5.7 对于PC用户: 双击桌面上的图标 ， 启动Dynaform5.7 b) 点击File菜单，选择Save As 子菜单(见图1.1) c) 输入“BSE_(user nam

6、e)_(date).df” 作为文件名 d) 点击Save 按钮保存数据库 ii. 导入几何模型 a) 点击DFE 菜单(见图1.2) b) 选择Preparation子菜单 c) 点击IMPORT选项 d) 选择文件位置: /DEMO e) 选取文件: hanger.igs f) 点击Ok 导入零件层的几何模型 g) 点击Exit 退出BSE Preparation 对话框 iii. 重命名零件层 a) 点击Parts 菜单(如图) b) 选择Edit子菜单 c) 双击Name 输入框，选中零件层名字C001V000 d) 输入新的名字“HANGER” e) 点击按钮Modify f) 点击

7、按钮OK 退出零件层编辑对话框 自动曲面网格划分 a) 选择PART MESH (如图) b) 从Mesher下拉列表中 选择Part Mesh c) 点击按钮Select Surfaces 自动曲面网格划分（续） d) 点击Displayed Surf. 按钮选择所有的显 示在屏幕上的所有曲目 e) 点击OK 按钮确认所选择的曲目 f) 在参数组中输入最大尺寸, 2.00 (mm) g) 点击按钮Apply进行网格划分 h) 点击OK 退出MESH QUALITY CHECK 对话框 i) 点击按钮Yes 接受划分的网格 j) 点击按钮Exit 退出曲面网格划分对话框 k) 网格划分如图 检

8、查和修补网格 a) 关闭切换显示选项“Surface” b) 选择MESH REPAIR c) 点击Boundary Display图标 d) 关闭切换显示选项“Elements” 和“Node” e) 点击(自由旋转) 来旋转模型 f) 点击(清除高亮显示) g) 点击以等轴视图显示模型 d) 点击Auto Normal 图标 e) 选择CURSOR PICK PART f) 移动光标来选择模型上的一个单元 检查和修补网格（续） g) 选择No 反转法线方向 h) 点击Exit 退出对话框 i) 点击OK 退出Mesh Repair 对话框 j) 点击Exit 退出BSE Preparati

9、on 对话框 vi. 坯料尺寸估算 a) 点击BSE b) 选择Blank Size Estimate c) 点击“NULL” 定义材料 d) 点击Material Library e) 选择CQ (mild) 作为材料 h) 输入blank thickness, 2.50 (mm) i) 点击Apply 开始运行BSE j) 点击Exit 退出BSE Preparation 对话框 k) 点击打开零件显示对话框 l) 选择HANGER 点击OK m) 点击以等轴视图来显示坯料轮廓 n) 点击保存数据库 o) 点击File Save as 将数据库保存为 BlankDevelopment.df

10、 ，这个数据库将用于Tutorial II p) 点击File Save as 将数据库保存为 BlankNesting.df这个数据库将用于Tutorial III 另也可以直接用Mstep进行展料，首先划分网格，指定sheet（包括选定材料和确定厚 度）后提交任务即可。 二、坯料设计流程: i. 新建和保存数据库 ii. 矩形包络 iii. 坯料网格生成 iv. 坯料外边界光顺 v. 生成新的坯料轮廓和网格 i. 打开和保存数据库 a) 打开在Tutorial I中保存的数据库BlankDevelopment.df ， 点击File 选择Save As 另存数据库 b) 输入“BlankD

11、evelop_(user name)_(date).df” 作为文件名 c) 点击Save 保存数据库 ii. 矩形包络 a) 点击显示顶视图 b) 点击BSE c) 选择Development d) 选择RECTANGULAR FITTING e) 打开“Manual Fit” 选项 f) 点击Select Line g) 选择坯料轮廓线 h) 点击OK 退出Select Line 对话框 i) 点击Apply 创建包络坯料轮廓的包络矩形 j) 点击Close 退出Rectangular Fitting 对话框 k) 点击保存数据库 iii. 坯料网格生成 a) 从屏幕右下角打开“Eleme

12、nts” and “node”显示选项 b) 点击BSE c) 选择Development d) 选择BLANK GENERATION e) 选择由BSE展开得到的坯料轮廓线 f) 输入Min Radii, 2.00 (mm) g) 点击OK h) 点击Yes 接受生成的坯料网格结果 iv. 坯料网格外边界光顺 a) 选择OUTER SMOOTH b) 选择Roller c) 输入Roll Radius, 300.00 (mm) d) 点击Create Boundary e) 点击Fill Boundary f) 选择Expand g) 点击Boundary Expand 图标 h) 输入Ex

13、tension, 5.0 (mm) i) 点击Boundary Expand j) 点击Fill Boundary k) 点击Exit 退出Outer Smooth 对话框 l) 点击Exit 退出BSE Development 对话框 v. 生成新的坯料轮廓线和网格 a) 点击Preprocess b) 选择Line/Points c) 点击FE Boundary Line 图标 d) 打开“In New Part” 选项 e) 输入Split Angle, 0 f) 输入“BLANK” 作为新的New Part Name g) 点击Ok 来生成新的坯料轮廓线 h) 关闭除了BLANK外的所

14、有显示的零件 i) 点击Tools 菜单，选择Blank Generator j) 选择BOUNDARY LINE k) 在图形区选择坯料轮廓线 l) 点击OK 退出Select Line 对话框 m) 输入Radii, 3.00 (mm) j) 点击OK 生成新的网格 k) 点击Yes 接受新生成的坯料网格结果 新坯料轮廓 DYNAFORM基本操作 文件管理：导入/ 导出数据，打开/ 保存/创建/打印 数据库文件 零件层的 控制:组织 零件层 前处理:点/ 线、单元、 节点检查的 功能，模型 的检查和修 复的功能， 以及边界条 件的设置 模面工 程:提供 建立工 艺补充 面和压 料面 坯料工

15、程： 坯料大小预 估，基于逆 算法(一步法) 的展开功能， 坯料开发和 排样功能 快速设置： 快速设置菜 单提供流水 线式的简单 方法来设置 预定范围内 的标准冲压 仿真功能 工具定义： 创建、定义 和修改工具 选项菜 单：包 含各种 选项来 控制网 格和文 件窗口 类型 辅助工 具：为 识别实 体提供 的几种 辅助功 能 分析:定 义控制 参数， 提交分 析工作 视图选 项：显 示选项 及视图 操作 后处理: 查看分 析结果 第二章 应用实例 S梁 一.导入模型文件 二.保存文件 三.编辑数据库中的零件层 四.网格划分 五.偏移出punch 六.创建压边圈 七.分离压边圈和凹模 八.拉延类型

16、设置 九.工具定义 十.定义板料 十一.工具摘要 十二.自动定位工具 十三.测量运动行程 十四.定义运动模具行程路线 十五.定义压边圈压边力曲线 十六.预览工具的运动 十七.设置分析参数，求解计算 十八.应用post进行后处理 操作目录操作目录 添加数据到零件层(addto part) 用户可以使用此功能沿选定的线自动划分 一维单元（如：梁或杆单元）。输入要创建单 元的尺寸或数量，点击OK $ 选择一条线 $在图 所示的对话框中选择NODE/POINT （节点、点）或ORIENTATION VECTOR （方向矢量）。 $如果选择的是 NODE/POINT（节点、点） 显示对话框为您提供不同的

17、选项来选择适当 的 NODES/POINTS（节点/点）。 5.3.6 线点网格 （2 LINE POINT MESH） 设计此功能的目的是快速的去除拉延筋网格。它是根据选定线上 的点在两条线间生成网格。 1. 在屏幕上选择两条线。 2. 输入这两条线间的层数。 3. 确认接受产生网格。 5.3.7 拉伸网格 （DRAG MESH） 此功能可以在选定单元的基础上生成单元。一维单元可以被拖拉成 平面单元，两维单元（平面）可以被拖拉成实体单元（棱柱）。 5.3.8 创建单元 （CREATE ELEMENT） 此菜单列出了通过选定节点/点来创建单元的选项。 5.3.9 粗化单元 （COARSE EL

18、EMENT） 两、三或四个四边形单元粗化成一个四边形单元，将两个三角形单元粗 化成一个四边形单元，或是将一个四边形或三角形合并成一个四边形单元。 用户使用SELECT ELEMENT（选择单元）对话框中的选项来选择两 个、三个或四个单元后，一个更大的单元将被生成。 1.选择两个邻近的单元平面，再在SELECT ELEMENT（选择单元） 对话框中选择OK（确认）或点击鼠标中键 。如果选择了四个邻近的四 边形单元，程序将会把他们合并为一个四边形单元。 2.重复前面的步骤，可以粗化更多单元。 3.在SELECT ELEMENT（选择单元）对话框中选择DONE（确 认），每两个被选择的单元会联合成一

19、个单元。 5.3.10 分割单元 （SPLIT ELEMENT） 根据以下讲述的选项用户可以将壳体或是实 体分割成多个单元。选项如图所示。 SPLIT SHELL 分割壳体 1.选择 SHELL SPLIT OPTION（壳体分割选项） 旁边的按钮来激活壳体选 项见图 QUAD TO 2 QUADS 一个四边单元分割成两个四边单元 QUAD TO 4 QUADS 一个四边单元分割成四个四边单元 QUAD TO 2 TRIAS 一个四边单元分割成两个三角单元 TRIA TO 2 TRIAS 一个三角单元分割成两个三角单元 TRIA TO TRI/QUA 一个三角单元分割成一个三角单元和一个四边单

20、元 TRIA TO 4 TRIAS 一个三角单元分割成四个三角单元 ARBITRARY LOCATION 任意位置 先选择一个单元，在单元的边界线上任意选择两个节点/点。 2. 选择 一种方式来进行分割。 3.选择 SELECT ELEMENTS（选择单元）打开SELECT ELEMENT （选择单元）对话框。 4.选择单元好后，选择 DONE（确认）返回SPLIT ELEMENT（分割单 元）对话框。 5.选择 APPLY（应用）来分割选定的单元。选定的单元被分割后用 户可以选择 UNDO（取消）来取消分割操作或选择REVERSE（反 向）来改变分割方向。 5.3.11 投影单元 （PROJ

21、ECT ELEMENT） 将一个零件层上的所有单元投影到另一个已存在的零件层网格上，投 影方向为用户自定义的LCS（局部坐标系）的W方向。 1.使用SELECT PART（选择零件层）对话框中的选项来选择目标零 件层。 2.使用LCS（局部坐标系）对话框中的选项来定义局部坐标。 3.选择一个原始零件层，此零件层上的单元将被投影到目标零件上。 5.3.12 将单元反向 （REVERSE ELEMENT） 用户可以使用此功能来改变除质量单元之外的所有单元的法向方向。 使用SELECT ELEMENT（选择单元）对话框中的选项来选择一系列单 元，同时被选定单元的法向方向就会自动反向。 5.3.13

22、镜像单元 （MIRROR ELEMENT） 此功能允许用户生成选定单元的镜向单元 5.3.14 复制单元 （COPY ELEMENT） 此功能允许用户生成一系列复制单元。用户可以同时平移、旋转、等 距偏移（沿法向）或映射复制单元。 关于MAPPING（映射），用 户只能定义两个坐标系统。选定的 单元将被从第一个坐标系统的某一 位置映射到第二个坐标系统中的同 一位置。 5.3.15 修改单元 （MODIFY ELEMENT） 此功能允许用户重新创建一个选定的单元。重新创建的单 元将和原始单元一样具有同样的单元编号。 5.3.16 改变单元的编号 （CHANGE ELEMENT NUMBER） 此

23、功能可以用来改变单元的ID 编号。 5.3.17 单元重新编号 （RENUMBER ELEMENT） 此功能允许用户为数据库中的所有单元重新编号。 5.3.18 删除单元 （DELETE ELEMENT） 此功能允许用户删除模型上的单元。 显示SELECT ELEMENT（选择单元）对话框 ，选定 OK 后选定的单元被自动删除。 5.3.19 识别单元 （IDENTIFY ELEMENT） 通过鼠标选择来识别单元号和构成单元的节点号。选定单元的编号 和构成单元的节点的编号会被加亮显示。提示窗中的详细信息会显示单 元的编号、零件层的名称及编号和它所含节点的编号。 另也可以直接用Mstep进行展料

24、，首先划分网格，指定sheet（包括选定材料和确定厚 度）后提交任务即可。 i. 打开和保存数据库 a) 打开在Tutorial I中保存的数据库BlankDevelopment.df ， 点击File 选择Save As 另存数据库 b) 输入“BlankDevelop_(user name)_(date).df” 作为文件名 c) 点击Save 保存数据库 ii. 矩形包络 a) 点击显示顶视图 b) 点击BSE c) 选择Development d) 选择RECTANGULAR FITTING e) 打开“Manual Fit” 选项 f) 点击Select Line g) 选择坯料轮廓线 h) 点击OK 退出Select Line 对话框 i) 点击Apply 创建包络坯料轮廓的包络矩形 j) 点击Close 退出Rectangular Fitting 对话框 k) 点击保存数据库 v. 生成新的坯料