1、UG NX6 Progressive Die Wizard One-Step Formability Analysis一步逆成形有限元法的簡單應用一步逆成形有限元法的簡單應用時間：時間：20112011年年0404月月l一步逆成形有限元法的基本思想及假設一步逆成形有限元法的基本思想及假設l對于金屬板料成形同時具有幾何、材料和接觸摩擦非線性的問題，對于金屬板料成形同時具有幾何、材料和接觸摩擦非線性的問題，一般需一般需要用增量方法來求解要用增量方法來求解。但在模具、毛坯和邊界條件不確定時，變形過程的。但在模具、毛坯和邊界條件不確定時，變形過程的加載路徑也是不確定的，增量方法就無法使用了。此時如果假

2、定成形過程加載路徑也是不確定的，增量方法就無法使用了。此時如果假定成形過程是比例加載的，僅僅考慮初始的毛坯和變形終了的狀態，不考慮變形的中是比例加載的，僅僅考慮初始的毛坯和變形終了的狀態，不考慮變形的中間狀態，就形成了與傳統增量法由坯料到沖壓件的成形順序相反，由制件間狀態，就形成了與傳統增量法由坯料到沖壓件的成形順序相反，由制件逆成形方向反推到坯料的一步逆成形有限元法。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是：一步逆成形的基本思想是：從產品的形狀從產品的形狀 C 出發，將其作為變形終了時工件的中面，通過有限元方法出發，將其作為變形終了時工件的中面，通過有限元方法確定在滿

3、足一定的邊界條件下工件中各個節點確定在滿足一定的邊界條件下工件中各個節點 P 在初始平板毛坯在初始平板毛坯 C0中的位中的位置置 P0，比較平板毛坯和工件中節點的位置可得到工件中應變，應力和厚度，比較平板毛坯和工件中節點的位置可得到工件中應變，應力和厚度的分布的分布，如圖，如圖 2 1 所示。所示。l在一步逆成形有限元方法中，有以下的假設：在一步逆成形有限元方法中，有以下的假設：1 平面應力狀態；平面應力狀態；2 彈塑性大變形，材料塑性變形體積不可壓縮；彈塑性大變形，材料塑性變形體積不可壓縮；3 變形過程是比例加載的，即基于塑性形變理論；變形過程是比例加載的，即基于塑性形變理論；4 模具的作用

4、表現為非均勻的沖頭法向壓力、沖頭、拉伸筋和壓邊圈下的摩擦力。模具的作用表現為非均勻的沖頭法向壓力、沖頭、拉伸筋和壓邊圈下的摩擦力。l一步逆成形有限元方法的特點在于有限元模型是建立在最終沖壓件一步逆成形有限元方法的特點在于有限元模型是建立在最終沖壓件形狀之上，表中列出了一步逆成形有限元方法中初始平板毛坯和最形狀之上，表中列出了一步逆成形有限元方法中初始平板毛坯和最終沖壓件中已知量和未知量。終沖壓件中已知量和未知量。UG一步逆成形分析一步逆成形分析lStep 1. 打開打開NX 文件文件“lingjian.prt”，查看鈑金零件料厚，查看鈑金零件料厚(分析分析-測量距離測量距離)為為2.5 mm。

5、lStep 2. 菜單菜單“開始開始-建模建模”，進入，進入NX 建模環境。下拉建模環境。下拉菜單菜單“插入插入-曲面曲面-中位面中位面”，抽取零件的中性層面，抽取零件的中性層面（NX一步可成形性分析是針對面的操作）。一步可成形性分析是針對面的操作）。使用偏置方使用偏置方法，選中目標體為實體零件，然后再確定種子面。法，選中目標體為實體零件，然后再確定種子面。（1.進入UG建模模塊下，調出曲面編輯菜單；2.點擊添加按鈕，將中位面圖標打上鉤；3.點擊中位面圖標，彈出中位面特征對話框；4.方法選擇：偏置，然后點擊要提取中面的模型；在對話框上切換至種子面選擇，再在模型上選擇一個基準面，應用即可。注:有

6、時候會出現提取錯誤，也許是你的陡角設置不合理，修改一下陡角的大小就可以了。 l其他選項設置如圖所示，“確定”后得到了零件的中性層面。lStep 3. 下拉菜單下拉菜單“分析分析-一步可成形性分析一步可成形性分析”，選擇展開區域面，框選全部零件中性層面。選擇展開區域面，框選全部零件中性層面。l定義展開的邊界約束條件為定義展開的邊界約束條件為“曲線至曲線曲線至曲線”，選擇零件，選擇零件端部邊為約束邊。端部邊為約束邊。l定義零件展開方向，選擇圖示零件面，該面的法向為鈑金沖壓方向。定義零件展開方向，選擇圖示零件面，該面的法向為鈑金沖壓方向。定義材料厚度信息，確定展開區域面類型為定義材料厚度信息，確定展

7、開區域面類型為“中位面中位面”，材料厚度，材料厚度為為“2.5mm”。l定義有限元網格的大小，網格單元類型為定義有限元網格的大小，網格單元類型為“三角形三角形”，勾選中，勾選中“自自動判斷單元大小動判斷單元大小”，然后在計算欄點擊，然后在計算欄點擊“網格網格”按鈕，劃分出零件按鈕，劃分出零件面網格單元如下。面網格單元如下。l成形后零件的厚度分布成形后零件的厚度分布l成形后零件的應力分布、應變分布成形后零件的應力分布、應變分布l零件展開的毛坯外形、毛坯外形輪廓線零件展開的毛坯外形、毛坯外形輪廓線lStep 4.點擊計算欄“報告”按鈕，系統自動抓取各個結果的插圖，生產網頁格式的一步成形分析報告。點

8、擊“確定”完成一步成形分析。DYNAFORM坯料展開坯料展開l一、坯料生成的流程:新建和保存數據庫導入零件幾何模型重命名零件層自動曲面網格剖分網格質量檢查和修補坯料展開計算li. 新建和保存數據庫a) 啟動Dynaform 5.7 對于PC用戶: 雙擊桌面上的圖標 ， 啟動Dynaform5.7b) 點擊File菜單，選擇Save As 子菜單(見圖1.1)c) 輸入“BSE_(user name)_(date).df” 作為文件名d) 點擊Save 按鈕保存數據庫lii. 導入幾何模型a) 點擊DFE 菜單(見圖1.2)b) 選擇Preparation子菜單c) 點擊IMPORT選項d) 選

9、擇文件位置: /DEMOe) 選取文件: hanger.igsf) 點擊Ok 導入零件層的幾何模型g) 點擊Exit 退出BSE Preparation 對話框liii. 重命名零件層a) 點擊Parts 菜單(如圖)b) 選擇Edit子菜單c) 雙擊Name 輸入框，選中零件層名字C001V000d) 輸入新的名字“HANGER”e) 點擊按鈕Modifyf) 點擊按鈕OK 退出零件層編輯對話框l自動曲面網格劃分a) 選擇PART MESH (如圖)b) 從Mesher下拉列表中 選擇Part Mesh c) 點擊按鈕Select Surfacesl自動曲面網格劃分（續）d) 點擊Displ

10、ayed Surf. 按鈕選擇所有的顯 示在屏幕上的所有曲目e) 點擊OK 按鈕確認所選擇的曲目f) 在參數組中輸入最大尺寸, 2.00 (mm)g) 點擊按鈕Apply進行網格劃分h) 點擊OK 退出MESH QUALITY CHECK 對話框i) 點擊按鈕Yes 接受劃分的網格j) 點擊按鈕Exit 退出曲面網格劃分對話框k) 網格劃分如圖l檢查和修補網格la) 關閉切換顯示選項“Surface”lb) 選擇MESH REPAIRlc) 點擊Boundary Display圖標ld) 關閉切換顯示選項“Elements” 和“Node”le) 點擊(自由旋轉) 來旋轉模型lf) 點擊(清除

11、高亮顯示)lg) 點擊以等軸視圖顯示模型ld) 點擊Auto Normal 圖標le) 選擇CURSOR PICK PARTlf) 移動光標來選擇模型上的一個單元l檢查和修補網格（續）g) 選擇No 反轉法線方向h) 點擊Exit 退出對話框i) 點擊OK 退出Mesh Repair 對話框j) 點擊Exit 退出BSE Preparation 對話框lvi. 坯料尺寸估算a) 點擊BSEb) 選擇Blank Size Estimatec) 點擊“NULL” 定義材料d) 點擊Material Librarye) 選擇CQ (mild) 作為材料lh) 輸入blank thickness, 2

12、.50 (mm) li) 點擊Apply 開始運行BSElj) 點擊Exit 退出BSE Preparation 對話框lk) 點擊打開零件顯示對話框ll) 選擇HANGER 點擊OKlm) 點擊以等軸視圖來顯示坯料輪廓ln) 點擊保存數據庫lo) 點擊File Save as 將數據庫保存為 BlankDevelopment.df ，這個數據庫將用于Tutorial IIlp) 點擊File Save as 將數據庫保存為 BlankNesting.df這個數據庫將用于Tutorial IIIl另也可以直接用另也可以直接用Mstep進行展料，首先劃分網格，指定進行展料，首先劃分網格，指定sh

13、eet（包括（包括選定材料和確定厚度）后提交任務即可。選定材料和確定厚度）后提交任務即可。l二、坯料設計流程:i. 新建和保存數據庫ii. 矩形包絡iii. 坯料網格生成iv. 坯料外邊界光順v. 生成新的坯料輪廓和網格li. 打開和保存數據庫a) 打開在Tutorial I中保存的數據庫BlankDevelopment.df ， 點擊File 選擇Save As 另存數據庫b) 輸入“BlankDevelop_(user name)_(date).df” 作為文件名c) 點擊Save 保存數據庫lii. 矩形包絡a) 點擊顯示頂視圖b) 點擊BSEc) 選擇Developmentd) 選擇R

14、ECTANGULAR FITTING e) 打開“Manual Fit” 選項f) 點擊Select Lineg) 選擇坯料輪廓線h) 點擊OK 退出Select Line 對話框i) 點擊Apply 創建包絡坯料輪廓的包絡矩形j) 點擊Close 退出Rectangular Fitting 對話框k) 點擊保存數據庫liii. 坯料網格生成a) 從屏幕右下角打開“Elements” and “node”顯示選項b) 點擊BSEc) 選擇Developmentd) 選擇BLANK GENERATIONe) 選擇由BSE展開得到的坯料輪廓線f) 輸入Min Radii, 2.00 (mm) g)

15、 點擊OKh) 點擊Yes 接受生成的坯料網格結果liv. 坯料網格外邊界光順a) 選擇OUTER SMOOTHb) 選擇Roller c) 輸入Roll Radius, 300.00 (mm) d) 點擊Create Boundarye) 點擊Fill Boundaryf) 選擇Expand g) 點擊Boundary Expand 圖標h) 輸入Extension, 5.0 (mm)i) 點擊Boundary Expandj) 點擊Fill Boundaryk) 點擊Exit 退出Outer Smooth 對話框l) 點擊Exit 退出BSE Development 對話框lv. 生成新的

16、坯料輪廓線和網格la) 點擊Preprocesslb) 選擇Line/Pointslc) 點擊FE Boundary Line 圖標ld) 打開“In New Part” 選項le) 輸入Split Angle, 0lf) 輸入“BLANK” 作為新的New Part Namelg) 點擊Ok 來生成新的坯料輪廓線lh) 關閉除了BLANK外的所有顯示的零件li) 點擊Tools 菜單，選擇Blank Generatorlj) 選擇BOUNDARY LINE lk) 在圖形區選擇坯料輪廓線ll) 點擊OK 退出Select Line 對話框lm) 輸入Radii, 3.00 (mm)lj) 點

17、擊OK 生成新的網格lk) 點擊Yes 接受新生成的坯料網格結果新坯料輪廓DYNAFORM基本操作基本操作文件管理：導入/導出數據，打開/保存/創建/打印數據庫文件零件層的控制:組織零件層前處理:點/線、單元、節點檢查的功能，模型的檢查和修復的功能，以及邊界條件的設置模面工程:提供建立工藝補充面和壓料面坯料工程：坯料大小預估，基于逆算法(一步法)的展開功能，坯料開發和排樣功能快速設置：快速設置菜單提供流水線式的簡單方法來設置預定范圍內的標準沖壓仿真功能工具定義：創建、定義和修改工具選項菜單：包含各種選項來控制網格和文件窗口類型輔助工具：為識別實體提供的幾種輔助功能分析:定義控制參數，提交分析工

18、作視圖選項：顯示選項及視圖操作后處理:查看分析結果第二章第二章 應用實例應用實例 S梁梁一.導入模型文件二.保存文件三.編輯數據庫中的零件層四.網格劃分五.偏移出punch六.創建壓邊圈七.分離壓邊圈和凹模八.拉延類型設置九.工具定義十.定義板料十一.工具摘要十二.自動定位工具十三.測量運動行程十四.定義運動模具行程路線十五.定義壓邊圈壓邊力曲線十六.預覽工具的運動十七.設置分析參數，求解計算十八.應用post進行后處理操作目錄操作目錄添加數據到零件層(addto part) 用戶可以使用此功能沿選定的線自動劃分一維單元（如：梁或桿單元）。輸入要創建單元的尺寸或數量，點擊OK$ 選擇一條線$在

19、圖 所示的對話框中選擇NODE/POINT（節點、點）或ORIENTATION VECTOR（方向矢量）。$如果選擇的是 NODE/POINT（節點、點）顯示對話框為您提供不同的選項來選擇適當的 NODES/POINTS（節點/點）。5.3.6 線點網格 （2 LINE POINT MESH） 設計此功能的目的是快速的去除拉延筋網格。它是根據選定線上的點在兩條線間生成網格。 1. 在屏幕上選擇兩條線。 2. 輸入這兩條線間的層數。 3. 確認接受產生網格。5.3.7 拉伸網格 （DRAG MESH） 此功能可以在選定單元的基礎上生成單元。一維單元可以被拖拉成平面單元，兩維單元（平面）可以被拖拉

20、成實體單元（棱柱）。5.3.8 創建單元 （CREATE ELEMENT）此菜單列出了通過選定節點/點來創建單元的選項。5.3.9 粗化單元 （COARSE ELEMENT） 兩、三或四個四邊形單元粗化成一個四邊形單元，將兩個三角形單元粗化成一個四邊形單元，或是將一個四邊形或三角形合并成一個四邊形單元。 用戶使用SELECT ELEMENT（選擇單元）對話框中的選項來選擇兩個、三個或四個單元后，一個更大的單元將被生成。 1.選擇兩個鄰近的單元平面，再在SELECT ELEMENT（選擇單元）對話框中選擇OK（確認）或點擊鼠標中鍵 。如果選擇了四個鄰近的四邊形單元，程序將會把他們合并為一個四邊形

21、單元。 2.重復前面的步驟，可以粗化更多單元。 3.在SELECT ELEMENT（選擇單元）對話框中選擇DONE（確認），每兩個被選擇的單元會聯合成一個單元。5.3.10 分割單元 （SPLIT ELEMENT） 根據以下講述的選項用戶可以將殼體或是實體分割成多個單元。選項如圖所示。SPLIT SHELL 分割殼體1.選擇 SHELL SPLIT OPTION（殼體分割選項）旁邊的按鈕來激活殼體選項見圖QUAD TO 2 QUADS 一個四邊單元分割成兩個四邊單元QUAD TO 4 QUADS 一個四邊單元分割成四個四邊單元QUAD TO 2 TRIAS 一個四邊單元分割成兩個三角單元TRI

22、A TO 2 TRIAS 一個三角單元分割成兩個三角單元TRIA TO TRI/QUA 一個三角單元分割成一個三角單元和一個四邊單元TRIA TO 4 TRIAS 一個三角單元分割成四個三角單元ARBITRARY LOCATION 任意位置先選擇一個單元，在單元的邊界線上任意選擇兩個節點/點。2. 選擇 一種方式來進行分割。3.選擇 SELECT ELEMENTS（選擇單元）打開SELECT ELEMENT（選擇單元）對話框。4.選擇單元好后，選擇 DONE（確認）返回SPLIT ELEMENT（分割單元）對話框。5.選擇 APPLY（應用）來分割選定的單元。選定的單元被分割后用戶可以選擇 UNDO（取消）來取消分割操作或選擇REVERSE（反向）來改變分割方向。5.3.11 投影單元 （PROJECT ELEMENT） 將一個零件層上的所有單元投影到另一個已存在的零件層網格上，投影方向為用戶自定義的LCS（局部坐標系）的W方向。 1.使用SELECT PART（選擇零件層）對話框中的選項來選擇目標零件層。