钣金模具综合实验报告(1)

1、钣金模具综合实验姓名：张兴亮班级：0512301学号：051230128指导教师：金霞时间：2015年12月24日1.1 实验过程和实验对象：整个钣金综合大实验包括两个部分：有限元模拟实验和冲压成形过程实验。有限元模拟实验采用ESI/PAM-STAMP2G软件，为标准的单动或双动冲压过程。对于本次模拟实验包含两个成形过程：压边（Closing）和拉延（Drawing）。有限元模拟过程为模拟盆形件（底部为圆形、矩形、梯形、外凸多边形都可以）的成形过程，整个模拟过程中包括了凸模(PUNCH)、凹模(DIE)、压边圈(HOLDER)，以及板料(BLANK)，有限元模拟板料的材料参数可以从PAM-ST

2、AMP2G软件的材料库中选取。有限元模型几何尺寸：1. 凹模腔体的尺寸：如图1140301304035R = 10100图1 凹模的几何形状 （mm）2. 初始平板料的几何尺寸及其单元尺寸：如图2100 图2 初始平板料的有限元网格（mm）1.2 钣金模具综合实验报告的基本内容：1. 有限元模拟实验基本过程：1.1CAD建模：采用DYNAFORM/DFE功能模块进行几何建模1.2CAE 建模：n 将DYNAFORM/DFE生成的凸模，凹模，压边圈等工具网格导入PAM-STAMP2G中；如图3n 图3n 有限元模拟参数基本设定过程说明：1. 创建板料：1.1在visibility窗口选中Prop

3、erty10，右击选中information,对选中的的部件进行重命名，并在对应的组中选择相应的的选项如图4，表1 图41.2 Project>Objects>Blank holder，单击Nodes 按钮，则视图窗口中出现各节点，单击Set-up>Blank，点击新建按钮，在弹出的 New object 中保持默认设置，单击 ok （图5）。在新建的Blank editor 中选择Four points，按 ABCD 的顺序在视图窗口中选择所需要生成的板料的四角点，将Automatic meshing前的对号去掉。 Open the mesh size wizard，输入最

4、小板料厚度和最小滑移半径，确定1.3切换到 Blank editor 的Material界面，在Material law中添加材料（图9），在Rolling ection 中选择X的正向，输入板料厚度，确定最后所创建的板料（图 10）。 2. 创建局部坐标系2.1单击 Set-up>Tools，点击 Global System 后面的 Frame（图11），在 New object 中重命名为forming，确定（图 12）。 图11 图123. 工具定位3.1在Geometry>Transformations>Auto positioning（图17）中对各部件进行定位，图

5、18为单动拉伸示意图，参照图 18对各部件定位后效果图如图 19，Die和 Blank间距为1.5mm，Blank和Blank holder间距为0.5mm，Blank holder和Punch 间存在一定的间距。4宏模板的引用4.1单击 Set-up>Process（图13），单击加号 Data setup macro，在High_Quality文件夹中选择 SingleAction.ksa，在 Customize 窗口中选择相应的选项如图 14。双击Blankholder stroke输入压边圈的行程 0.01mm（图 15），双击 Blankholder force 输入压边力20

6、KN（图16），保存。 单击Set-up>Process后的图标Objects attributes，复制Stamping>Die>Imposed velocity，粘贴到Stamping>Blank holder>Cartesian kinematics 下。点kinematics check 按钮进行运动核对，看各部件运动是否与所设定的一致，单击如图 18所示按钮开始运动校核。5求解器的设定5.1单击 Set-up>solver，单击hosts，再单击menu里的“+”，在 Label for this host 输入求解名，在configuration

7、 下Machine中如果系统是 64为的在Operating system 设定为64-bit，在solver里设定如图 19和 20，在 Launch 里Solvers launcher 选择求解器，如果软件安装的是64位，选择 Binary-64Bit>Solver>pamstamp.bat，其它为设置为默认。在单击Calculation host 中的OK，单击 hosts 里的 close，单击Start a calculation 中的OK进行求解6后处理6.1 厚度云图显示 计算完成后，结果文件有holding和 stamping部分，打开 stamping中的pre文

8、件,在Visibility中只显示blank，在点击project>results中的最后一步，显示板料最后冲压形成的状态。在Contours选择Thinckness>value显示板料厚度的变化如 21和 22所示 6.2 显示压边力和冲压力的曲线图 选择curves对话框，在History curve 中x 方向选择 time，y方向选择object>contact force，在entity中可以分别选择blank holder、die和punch，在value中选择 In direction，点击确定图23所示，图24所示压边力随时间的变化，选择不同的对象有不同的力随

9、时间的变化。 1.3CAE分析结果显示：1.3.1冲压成形后最终零件的厚度分布云图；如图23图23-合格件厚度分布云图1.3.2凸模在冲压方向Z向的冲头力-时间曲线图；如图24 图24-冲头力-时间曲线图1.3有限元模拟成形分析：采用预估的压边力进行仿真，得出初始工艺参数的有限元模拟成形结果图（起皱、破裂和合格），并分析产生的原因。然后从下节的材料参数和工艺参数两种类型参数中各挑出一种参数，一共两个参数，结合冲压成形有限元模拟结果，分析该材料或工艺参数对冲压成形结果的影响规律。（1） 材料参数（选择其中一个参数）：选择强化系数 K和硬化指数 n 值对冲压模拟结果的影响;K值从0.7变为0.1时

10、。硬化指数n保持不变如图-25,图-26图-25厚度变化率分布云图图-26冲头力-时间曲线图结论：从仿真模拟结果可以看出，当K值变小时，最薄处的厚度变小；从冲头力变化图可以看出，冲头力显著增大的时间节点往后延迟；从冲压成形及材料力学可以知道，材料的硬化系数，影响的是材料发生塑性变形时需要进一步变形时，所需的力的大小，K值越大，所需的冲头力大小也变大；,（2）工艺参数（选择其中一个参数）：选择压边力和摩擦系数对冲压模拟结果的影响；依然采用控制变量法，先研究摩擦系数对冲压结果的影响，保持压边力F=30KN,合格件的摩擦系数u=0.18,现在将摩擦系数减小为u=0.05（如图-28 ），模拟计算得到

11、厚度分布云图和冲头力-时间曲线图（图-29 和图-30）图-28 摩擦系数改变图图29-减小摩擦系数后的厚度分布云图图-30减小摩擦系数后冲头力-时间曲线图结论：当保持合理压边力F不变的时候，摩擦系数由0.18变为0.05，从模拟仿真结果图看出，在该参数条件下，最薄处的厚度由0.753变为0.757，可以发现摩擦系数越小，对板料的流动越有利；冲压出的零件最薄处的厚度会变厚，零件越不容易损坏；反之，摩擦系数越大，对板料的流动越不利，零件容易损坏；可以推知，当摩擦系数很大时，板料会发生拉裂研究压边力对冲压结果的影响，保持摩擦系数u=0.18,压边力分别为F=25KN，F=30KN和F=40KN时候

12、，成形结果如图-31，图-32，图-33，图-34,图=35，图-36所示； 图-31 压边力为25KN时厚度分布云图图-32压边力为25KN冲头力-时间曲线图图-33-压边力为30KN厚度分布云图图-34压边力为30KN冲头力-时间曲线图图-35压边力为40KN厚度分布云图图-36压边力为40KN冲头力-时间曲线图结论：当找到一个合理的压边力值，以此为基础，调整压边力。如果取值过大，阻碍材料流动，使得板料法兰边的材料无法向内部流动，进而产生拉裂；如果取值过小，以至于低于板料法兰边法向的反力，进而产生起皱现象；1.3冲压成形过程实验：一楼实验室冲压成形实验用板材为：铝合金 LY12M，板料厚度

13、：0.3 mm。基本材料属性为：密度： = 2.7E-6 Kg/mm3；杨氏模量：E = 78000 MPa；泊松比：v = 0.33。根据材料成形性能试验，获得材料的基本力学成形性能参数：材料加工强化系数： K = 273 MPa；材料加工硬化指数： n = 0.23；平均厚向各项异性指数： ravg = 1.53。1.3.1基本过程1. 用没有经过退火处理的铝合金进行冲压过程：擦拭干净凸模和凹模，以及法兰边，然后从小到大依次调整压边力，具体的是调整压边圈与凹模的距离，每次向上拧1/4圈；结果：冲压出来的零件刚开始有很明显的起皱 现象，然后随着压边力的增大，起皱现象小变小，但是始终存在；因此

14、，该材料不适合进行拉伸试验；2.用实验板料进行拉伸试验过程：第一步：未加润滑剂进行拉伸试验先用白纸放到冲压处，多次冲压是的模具出的润滑油全 部转移到白纸上；完成上述步骤后，擦拭干净模具，然后进行拉伸试验，调整法兰边到凹模的距离，使得压边力由小依次变大，每次向上拧1/4圈；直到零件产生开裂；结果：刚开始零件起皱，然后起皱逐渐消失，直至产生合格的零件，随着压边力的继续增大，零件最薄处的厚度减小，最终产生裂纹；结论：如果压边力取值过大，阻碍材料流动，使得板料法兰边的材料无法向内部流动，进而产生拉裂；如果取值过小，以至于低于板料法兰边法向的反力，进而产生起皱现象；，第二步：加润滑油进行拉伸试验过程：用棉签均匀的在法兰边涂润滑油，然后进行试验，每次均匀减小压边力，即每次拧松1/8圈，每次冲压后要清干净模具；结果：当加润滑油后，在上次产生裂纹的压边力条件下，裂纹没有产生；继续减小压边力，零件产生起皱现象