1、鈑金模具綜合實驗姓名：張興亮班級：0512301學號：051230128指導教師：金霞時間：2015年12月24日1.1 實驗過程和實驗對象：整個鈑金綜合大實驗包括兩個部分：有限元模擬實驗和沖壓成形過程實驗。有限元模擬實驗采用ESI/PAM-STAMP2G軟件，為標準的單動或雙動沖壓過程。對于本次模擬實驗包含兩個成形過程：壓邊（Closing）和拉延（Drawing）。有限元模擬過程為模擬盆形件（底部為圓形、矩形、梯形、外凸多邊形都可以）的成形過程，整個模擬過程中包括了凸模(PUNCH)、凹模(DIE)、壓邊圈(HOLDER)，以及板料(BLANK)，有限元模擬板料的材料參數可以從PAM-ST

2、AMP2G軟件的材料庫中選取。有限元模型幾何尺寸：1. 凹模腔體的尺寸：如圖1140301304035R = 10100圖1 凹模的幾何形狀 （mm）2. 初始平板料的幾何尺寸及其單元尺寸：如圖2100 圖2 初始平板料的有限元網格（mm）1.2 鈑金模具綜合實驗報告的基本內容：1. 有限元模擬實驗基本過程：1.1CAD建模：采用DYNAFORM/DFE功能模塊進行幾何建模1.2CAE 建模：n 將DYNAFORM/DFE生成的凸模，凹模，壓邊圈等工具網格導入PAM-STAMP2G中；如圖3n 圖3n 有限元模擬參數基本設定過程說明：1. 創建板料：1.1在visibility窗口選中Prop

3、erty10，右擊選中information,對選中的的部件進行重命名，并在對應的組中選擇相應的的選項如圖4，表1 圖41.2 Project>Objects>Blank holder，單擊Nodes 按鈕，則視圖窗口中出現各節點，單擊Set-up>Blank，點擊新建按鈕，在彈出的 New object 中保持默認設置，單擊 ok （圖5）。在新建的Blank editor 中選擇Four points，按 ABCD 的順序在視圖窗口中選擇所需要生成的板料的四角點，將Automatic meshing前的對號去掉。 Open the mesh size wizard，輸入最

4、小板料厚度和最小滑移半徑，確定1.3切換到 Blank editor 的Material界面，在Material law中添加材料（圖9），在Rolling ection 中選擇X的正向，輸入板料厚度，確定最后所創建的板料（圖 10）。 2. 創建局部坐標系2.1單擊 Set-up>Tools，點擊 Global System 后面的 Frame（圖11），在 New object 中重命名為forming，確定（圖 12）。 圖11 圖123. 工具定位3.1在Geometry>Transformations>Auto positioning（圖17）中對各部件進行定位，圖

5、18為單動拉伸示意圖，參照圖 18對各部件定位后效果圖如圖 19，Die和 Blank間距為1.5mm，Blank和Blank holder間距為0.5mm，Blank holder和Punch 間存在一定的間距。4宏模板的引用4.1單擊 Set-up>Process（圖13），單擊加號 Data setup macro，在High_Quality文件夾中選擇 SingleAction.ksa，在 Customize 窗口中選擇相應的選項如圖 14。雙擊Blankholder stroke輸入壓邊圈的行程 0.01mm（圖 15），雙擊 Blankholder force 輸入壓邊力20

6、KN（圖16），保存。 單擊Set-up>Process后的圖標Objects attributes，復制Stamping>Die>Imposed velocity，粘貼到Stamping>Blank holder>Cartesian kinematics 下。點kinematics check 按鈕進行運動核對，看各部件運動是否與所設定的一致，單擊如圖 18所示按鈕開始運動校核。5求解器的設定5.1單擊 Set-up>solver，單擊hosts，再單擊menu里的“+”，在 Label for this host 輸入求解名，在configuration

7、 下Machine中如果系統是 64為的在Operating system 設定為64-bit，在solver里設定如圖 19和 20，在 Launch 里Solvers launcher 選擇求解器，如果軟件安裝的是64位，選擇 Binary-64Bit>Solver>pamstamp.bat，其它為設置為默認。在單擊Calculation host 中的OK，單擊 hosts 里的 close，單擊Start a calculation 中的OK進行求解6后處理6.1 厚度云圖顯示 計算完成后，結果文件有holding和 stamping部分，打開 stamping中的pre文

8、件,在Visibility中只顯示blank，在點擊project>results中的最后一步，顯示板料最后沖壓形成的狀態。在Contours選擇Thinckness>value顯示板料厚度的變化如 21和 22所示 6.2 顯示壓邊力和沖壓力的曲線圖 選擇curves對話框，在History curve 中x 方向選擇 time，y方向選擇object>contact force，在entity中可以分別選擇blank holder、die和punch，在value中選擇 In direction，點擊確定圖23所示，圖24所示壓邊力隨時間的變化，選擇不同的對象有不同的力隨

9、時間的變化。 1.3CAE分析結果顯示：1.3.1沖壓成形后最終零件的厚度分布云圖；如圖23圖23-合格件厚度分布云圖1.3.2凸模在沖壓方向Z向的沖頭力-時間曲線圖；如圖24 圖24-沖頭力-時間曲線圖1.3有限元模擬成形分析：采用預估的壓邊力進行仿真，得出初始工藝參數的有限元模擬成形結果圖（起皺、破裂和合格），并分析產生的原因。然后從下節的材料參數和工藝參數兩種類型參數中各挑出一種參數，一共兩個參數，結合沖壓成形有限元模擬結果，分析該材料或工藝參數對沖壓成形結果的影響規律。（1） 材料參數（選擇其中一個參數）：選擇強化系數 K和硬化指數 n 值對沖壓模擬結果的影響;K值從0.7變為0.1時

10、。硬化指數n保持不變如圖-25,圖-26圖-25厚度變化率分布云圖圖-26沖頭力-時間曲線圖結論：從仿真模擬結果可以看出，當K值變小時，最薄處的厚度變??；從沖頭力變化圖可以看出，沖頭力顯著增大的時間節點往后延遲；從沖壓成形及材料力學可以知道，材料的硬化系數，影響的是材料發生塑性變形時需要進一步變形時，所需的力的大小，K值越大，所需的沖頭力大小也變大；,（2）工藝參數（選擇其中一個參數）：選擇壓邊力和摩擦系數對沖壓模擬結果的影響；依然采用控制變量法，先研究摩擦系數對沖壓結果的影響，保持壓邊力F=30KN,合格件的摩擦系數u=0.18,現在將摩擦系數減小為u=0.05（如圖-28 ），模擬計算得到

11、厚度分布云圖和沖頭力-時間曲線圖（圖-29 和圖-30）圖-28 摩擦系數改變圖圖29-減小摩擦系數后的厚度分布云圖圖-30減小摩擦系數后沖頭力-時間曲線圖結論：當保持合理壓邊力F不變的時候，摩擦系數由0.18變為0.05，從模擬仿真結果圖看出，在該參數條件下，最薄處的厚度由0.753變為0.757，可以發現摩擦系數越小，對板料的流動越有利；沖壓出的零件最薄處的厚度會變厚，零件越不容易損壞；反之，摩擦系數越大，對板料的流動越不利，零件容易損壞；可以推知，當摩擦系數很大時，板料會發生拉裂研究壓邊力對沖壓結果的影響，保持摩擦系數u=0.18,壓邊力分別為F=25KN，F=30KN和F=40KN時候

12、，成形結果如圖-31，圖-32，圖-33，圖-34,圖=35，圖-36所示； 圖-31 壓邊力為25KN時厚度分布云圖圖-32壓邊力為25KN沖頭力-時間曲線圖圖-33-壓邊力為30KN厚度分布云圖圖-34壓邊力為30KN沖頭力-時間曲線圖圖-35壓邊力為40KN厚度分布云圖圖-36壓邊力為40KN沖頭力-時間曲線圖結論：當找到一個合理的壓邊力值，以此為基礎，調整壓邊力。如果取值過大，阻礙材料流動，使得板料法蘭邊的材料無法向內部流動，進而產生拉裂；如果取值過小，以至于低于板料法蘭邊法向的反力，進而產生起皺現象；1.3沖壓成形過程實驗：一樓實驗室沖壓成形實驗用板材為：鋁合金 LY12M，板料厚度

13、：0.3 mm。基本材料屬性為：密度： = 2.7E-6 Kg/mm3；楊氏模量：E = 78000 MPa；泊松比：v = 0.33。根據材料成形性能試驗，獲得材料的基本力學成形性能參數：材料加工強化系數： K = 273 MPa；材料加工硬化指數： n = 0.23；平均厚向各項異性指數： ravg = 1.53。1.3.1基本過程1. 用沒有經過退火處理的鋁合金進行沖壓過程：擦拭干凈凸模和凹模，以及法蘭邊，然后從小到大依次調整壓邊力，具體的是調整壓邊圈與凹模的距離，每次向上擰1/4圈；結果：沖壓出來的零件剛開始有很明顯的起皺 現象，然后隨著壓邊力的增大，起皺現象小變小，但是始終存在；因此

14、，該材料不適合進行拉伸試驗；2.用實驗板料進行拉伸試驗過程：第一步：未加潤滑劑進行拉伸試驗先用白紙放到沖壓處，多次沖壓是的模具出的潤滑油全 部轉移到白紙上；完成上述步驟后，擦拭干凈模具，然后進行拉伸試驗，調整法蘭邊到凹模的距離，使得壓邊力由小依次變大，每次向上擰1/4圈；直到零件產生開裂；結果：剛開始零件起皺，然后起皺逐漸消失，直至產生合格的零件，隨著壓邊力的繼續增大，零件最薄處的厚度減小，最終產生裂紋；結論：如果壓邊力取值過大，阻礙材料流動，使得板料法蘭邊的材料無法向內部流動，進而產生拉裂；如果取值過小，以至于低于板料法蘭邊法向的反力，進而產生起皺現象；，第二步：加潤滑油進行拉伸試驗過程：用棉簽均勻的在法蘭邊涂潤滑油，然后進行試驗，每次均勻減小壓邊力，即每次擰松1/8圈，每次沖壓后要清干凈模具；結果：當加潤滑油后，在上次產生裂紋的壓邊力條件下，裂紋沒有產生；繼續減小壓邊力，零件產生起皺現象