1、UG NX6 Progressive Die Wizard One-Step Formability Analysis一步逆成形有限元法的簡(jiǎn)單應(yīng)用一步逆成形有限元法的簡(jiǎn)單應(yīng)用時(shí)間：時(shí)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(shè)一步逆成形有限元法的基本思想及假設(shè)l對(duì)于金屬板料成形同時(shí)具有幾何、材料和接觸摩擦非線性的問題，對(duì)于金屬板料成形同時(shí)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(shí)，變形過程的。但在模具、毛坯和邊界條件不確定時(shí)，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(shí)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(shí)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(tài)，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(tài)，不考慮變形的中間狀態(tài)，就形成了與傳統(tǒng)增量法由坯料到?jīng)_壓件的成形順序相反，由制件間狀態(tài)，就形成了與傳統(tǒng)增量法由坯料到?jīng)_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(chǎn)品的形狀從產(chǎn)品的形狀 C 出發(fā)，將其作為變形終了時(shí)工件的中面，通過有限元方法出發(fā)，將其作為變形終了時(shí)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(gè)節(jié)點(diǎn)確定在滿足一定的邊界條件下工件中各個(gè)節(jié)點(diǎn) 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(jié)點(diǎn)的位置可得到工件中應(yīng)變，應(yīng)力和厚度，比較平板毛坯和工件中節(jié)點(diǎn)的位置可得到工件中應(yīng)變，應(yīng)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(shè)：在一步逆成形有限元方法中，有以下的假設(shè)：1 平面應(yīng)力狀態(tài)；平面應(yīng)力狀態(tài)；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(xiàn)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(xiàn)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(diǎn)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(diǎn)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“l(fā)ingjian.prt”，查看鈑金零件料厚，查看鈑金零件料厚(分析分析-測(cè)量距離測(cè)量距離)為為2.5 mm。

5、lStep 2. 菜單菜單“開始開始-建模建模”，進(jìn)入，進(jìn)入NX 建模環(huán)境。下拉建模環(huán)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(duì)面的操作）。一步可成形性分析是針對(duì)面的操作）。使用偏置方使用偏置方法，選中目標(biāo)體為實(shí)體零件，然后再確定種子面。法，選中目標(biāo)體為實(shí)體零件，然后再確定種子面。（1.進(jìn)入U(xiǎn)G建模模塊下，調(diào)出曲面編輯菜單；2.點(diǎn)擊添加按鈕，將中位面圖標(biāo)打上鉤；3.點(diǎn)擊中位面圖標(biāo)，彈出中位面特征對(duì)話框；4.方法選擇：偏置，然后點(diǎn)擊要提取中面的模型；在對(duì)話框上切換至種子面選擇，再在模型上選擇一個(gè)基準(zhǔn)面，應(yīng)用即可。注:有

6、時(shí)候會(huì)出現(xiàn)提取錯(cuò)誤，也許是你的陡角設(shè)置不合理，修改一下陡角的大小就可以了。 l其他選項(xiàng)設(shè)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(qū)域面，框選全部零件中性層面。選擇展開區(qū)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?yàn)殁k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?yàn)殁k金沖壓方向。定義材料厚度信息，確定展開區(qū)域面類型為定義材料厚度信息，確定展

7、開區(qū)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(wǎng)格的大小，網(wǎng)格單元類型為定義有限元網(wǎng)格的大小，網(wǎng)格單元類型為“三角形三角形”，勾選中，勾選中“自自動(dòng)判斷單元大小動(dòng)判斷單元大小”，然后在計(jì)算欄點(diǎn)擊，然后在計(jì)算欄點(diǎn)擊“網(wǎng)格網(wǎng)格”按鈕，劃分出零件按鈕，劃分出零件面網(wǎng)格單元如下。面網(wǎng)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(yīng)力分布、應(yīng)變分布成形后零件的應(yīng)力分布、應(yīng)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(diǎn)擊計(jì)算欄“報(bào)告”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)抓取各個(gè)結(jié)果的插圖，生產(chǎn)網(wǎng)頁(yè)格式的一步成形分析報(bào)告。點(diǎn)

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(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入零件幾何模型重命名零件層自動(dòng)曲面網(wǎng)格剖分網(wǎng)格質(zhì)量檢查和修補(bǔ)坯料展開計(jì)算li. 新建和保存數(shù)據(jù)庫(kù)a) 啟動(dòng)Dynaform 5.7 對(duì)于PC用戶: 雙擊桌面上的圖標(biāo) ， 啟動(dòng)Dynaform5.7b) 點(diǎn)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(diǎn)擊Save 按鈕保存數(shù)據(jù)庫(kù)lii. 導(dǎo)入幾何模型a) 點(diǎn)擊DFE 菜單(見圖1.2)b) 選擇Preparation子菜單c) 點(diǎn)擊IMPORT選項(xiàng)d) 選

9、擇文件位置: /DEMOe) 選取文件: hanger.igsf) 點(diǎn)擊Ok 導(dǎo)入零件層的幾何模型g) 點(diǎn)擊Exit 退出BSE Preparation 對(duì)話框liii. 重命名零件層a) 點(diǎn)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(diǎn)擊按鈕Modifyf) 點(diǎn)擊按鈕OK 退出零件層編輯對(duì)話框l自動(dòng)曲面網(wǎng)格劃分a) 選擇PART MESH (如圖)b) 從Mesher下拉列表中 選擇Part Mesh c) 點(diǎn)擊按鈕Select Surfacesl自動(dòng)曲面網(wǎng)格劃分（續(xù)）d) 點(diǎn)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(diǎn)擊OK 按鈕確認(rèn)所選擇的曲目f) 在參數(shù)組中輸入最大尺寸, 2.00 (mm)g) 點(diǎn)擊按鈕Apply進(jìn)行網(wǎng)格劃分h) 點(diǎn)擊OK 退出MESH QUALITY CHECK 對(duì)話框i) 點(diǎn)擊按鈕Yes 接受劃分的網(wǎng)格j) 點(diǎn)擊按鈕Exit 退出曲面網(wǎng)格劃分對(duì)話框k) 網(wǎng)格劃分如圖l檢查和修補(bǔ)網(wǎng)格la) 關(guān)閉切換顯示選項(xiàng)“Surface”lb) 選擇MESH REPAIRlc) 點(diǎn)擊Boundary Display圖標(biāo)ld) 關(guān)閉切換顯示選項(xiàng)“Elements” 和“Node”le) 點(diǎn)擊(自由旋轉(zhuǎn)) 來旋轉(zhuǎn)模型lf) 點(diǎn)擊(清除

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

12、.50 (mm) li) 點(diǎn)擊Apply 開始運(yùn)行BSElj) 點(diǎn)擊Exit 退出BSE Preparation 對(duì)話框lk) 點(diǎn)擊打開零件顯示對(duì)話框ll) 選擇HANGER 點(diǎn)擊OKlm) 點(diǎn)擊以等軸視圖來顯示坯料輪廓ln) 點(diǎn)擊保存數(shù)據(jù)庫(kù)lo) 點(diǎn)擊File Save as 將數(shù)據(jù)庫(kù)保存為 BlankDevelopment.df ，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)將用于Tutorial IIlp) 點(diǎn)擊File Save as 將數(shù)據(jù)庫(kù)保存為 BlankNesting.df這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)將用于Tutorial IIIl另也可以直接用另也可以直接用Mstep進(jìn)行展料，首先劃分網(wǎng)格，指定進(jìn)行展料，首先劃分網(wǎng)格，指定sh

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

14、ECTANGULAR FITTING e) 打開“Manual Fit” 選項(xiàng)f) 點(diǎn)擊Select Lineg) 選擇坯料輪廓線h) 點(diǎn)擊OK 退出Select Line 對(duì)話框i) 點(diǎn)擊Apply 創(chuàng)建包絡(luò)坯料輪廓的包絡(luò)矩形j) 點(diǎn)擊Close 退出Rectangular Fitting 對(duì)話框k) 點(diǎn)擊保存數(shù)據(jù)庫(kù)liii. 坯料網(wǎng)格生成a) 從屏幕右下角打開“Elements” and “node”顯示選項(xiàng)b) 點(diǎn)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(diǎn)擊OKh) 點(diǎn)擊Yes 接受生成的坯料網(wǎng)格結(jié)果liv. 坯料網(wǎng)格外邊界光順a) 選擇OUTER SMOOTHb) 選擇Roller c) 輸入Roll Radius, 300.00 (mm) d) 點(diǎn)擊Create Boundarye) 點(diǎn)擊Fill Boundaryf) 選擇Expand g) 點(diǎn)擊Boundary Expand 圖標(biāo)h) 輸入Extension, 5.0 (mm)i) 點(diǎn)擊Boundary Expandj) 點(diǎn)擊Fill Boundaryk) 點(diǎn)擊Exit 退出Outer Smooth 對(duì)話框l) 點(diǎn)擊Exit 退出BSE Development 對(duì)話框lv. 生成新的

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

17、擊OK 生成新的網(wǎng)格lk) 點(diǎn)擊Yes 接受新生成的坯料網(wǎng)格結(jié)果新坯料輪廓DYNAFORM基本操作基本操作文件管理：導(dǎo)入/導(dǎo)出數(shù)據(jù)，打開/保存/創(chuàng)建/打印數(shù)據(jù)庫(kù)文件零件層的控制:組織零件層前處理:點(diǎn)/線、單元、節(jié)點(diǎn)檢查的功能，模型的檢查和修復(fù)的功能，以及邊界條件的設(shè)置模面工程:提供建立工藝補(bǔ)充面和壓料面坯料工程：坯料大小預(yù)估，基于逆算法(一步法)的展開功能，坯料開發(fā)和排樣功能快速設(shè)置：快速設(shè)置菜單提供流水線式的簡(jiǎn)單方法來設(shè)置預(yù)定范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)沖壓仿真功能工具定義：創(chuàng)建、定義和修改工具選項(xiàng)菜單：包含各種選項(xiàng)來控制網(wǎng)格和文件窗口類型輔助工具：為識(shí)別實(shí)體提供的幾種輔助功能分析:定義控制參數(shù)，提交分析工

18、作視圖選項(xiàng)：顯示選項(xiàng)及視圖操作后處理:查看分析結(jié)果第二章第二章 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 S梁梁一.導(dǎo)入模型文件二.保存文件三.編輯數(shù)據(jù)庫(kù)中的零件層四.網(wǎng)格劃分五.偏移出punch六.創(chuàng)建壓邊圈七.分離壓邊圈和凹模八.拉延類型設(shè)置九.工具定義十.定義板料十一.工具摘要十二.自動(dòng)定位工具十三.測(cè)量運(yùn)動(dòng)行程十四.定義運(yùn)動(dòng)模具行程路線十五.定義壓邊圈壓邊力曲線十六.預(yù)覽工具的運(yùn)動(dòng)十七.設(shè)置分析參數(shù)，求解計(jì)算十八.應(yīng)用post進(jìn)行后處理操作目錄操作目錄添加數(shù)據(jù)到零件層(addto part) 用戶可以使用此功能沿選定的線自動(dòng)劃分一維單元（如：梁或桿單元）。輸入要?jiǎng)?chuàng)建單元的尺寸或數(shù)量，點(diǎn)擊OK$ 選擇一條線$在

19、圖 所示的對(duì)話框中選擇NODE/POINT（節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)）或ORIENTATION VECTOR（方向矢量）。$如果選擇的是 NODE/POINT（節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)）顯示對(duì)話框?yàn)槟峁┎煌倪x項(xiàng)來選擇適當(dāng)?shù)?NODES/POINTS（節(jié)點(diǎn)/點(diǎn)）。5.3.6 線點(diǎn)網(wǎng)格 （2 LINE POINT MESH） 設(shè)計(jì)此功能的目的是快速的去除拉延筋網(wǎng)格。它是根據(jù)選定線上的點(diǎn)在兩條線間生成網(wǎng)格。 1. 在屏幕上選擇兩條線。 2. 輸入這兩條線間的層數(shù)。 3. 確認(rèn)接受產(chǎn)生網(wǎng)格。5.3.7 拉伸網(wǎng)格 （DRAG MESH） 此功能可以在選定單元的基礎(chǔ)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(shí)體單元（棱柱）。5.3.8 創(chuàng)建單元 （CREATE ELEMENT）此菜單列出了通過選定節(jié)點(diǎn)/點(diǎn)來創(chuàng)建單元的選項(xiàng)。5.3.9 粗化單元 （COARSE ELEMENT） 兩、三或四個(gè)四邊形單元粗化成一個(gè)四邊形單元，將兩個(gè)三角形單元粗化成一個(gè)四邊形單元，或是將一個(gè)四邊形或三角形合并成一個(gè)四邊形單元。 用戶使用SELECT ELEMENT（選擇單元）對(duì)話框中的選項(xiàng)來選擇兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)單元后，一個(gè)更大的單元將被生成。 1.選擇兩個(gè)鄰近的單元平面，再在SELECT ELEMENT（選擇單元）對(duì)話框中選擇OK（確認(rèn)）或點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵 。如果選擇了四個(gè)鄰近的四邊形單元，程序?qū)?huì)把他們合并為一個(gè)四邊形

21、單元。 2.重復(fù)前面的步驟，可以粗化更多單元。 3.在SELECT ELEMENT（選擇單元）對(duì)話框中選擇DONE（確認(rèn)），每?jī)蓚€(gè)被選擇的單元會(huì)聯(lián)合成一個(gè)單元。5.3.10 分割單元 （SPLIT ELEMENT） 根據(jù)以下講述的選項(xiàng)用戶可以將殼體或是實(shí)體分割成多個(gè)單元。選項(xiàng)如圖所示。SPLIT SHELL 分割殼體1.選擇 SHELL SPLIT OPTION（殼體分割選項(xiàng)）旁邊的按鈕來激活殼體選項(xiàng)見圖QUAD TO 2 QUADS 一個(gè)四邊單元分割成兩個(gè)四邊單元QUAD TO 4 QUADS 一個(gè)四邊單元分割成四個(gè)四邊單元QUAD TO 2 TRIAS 一個(gè)四邊單元分割成兩個(gè)三角單元TRI

22、A TO 2 TRIAS 一個(gè)三角單元分割成兩個(gè)三角單元TRIA TO TRI/QUA 一個(gè)三角單元分割成一個(gè)三角單元和一個(gè)四邊單元TRIA TO 4 TRIAS 一個(gè)三角單元分割成四個(gè)三角單元ARBITRARY LOCATION 任意位置先選擇一個(gè)單元，在單元的邊界線上任意選擇兩個(gè)節(jié)點(diǎn)/點(diǎn)。2. 選擇 一種方式來進(jìn)行分割。3.選擇 SELECT ELEMENTS（選擇單元）打開SELECT ELEMENT（選擇單元）對(duì)話框。4.選擇單元好后，選擇 DONE（確認(rèn)）返回SPLIT ELEMENT（分割單元）對(duì)話框。5.選擇 APPLY（應(yīng)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(gè)零件層上的所有單元投影到另一個(gè)已存在的零件層網(wǎng)格上，投影方向?yàn)橛脩糇远x的LCS（局部坐標(biāo)系）的W方向。 1.使用SELECT PART（選擇零件層）對(duì)話框中的選項(xiàng)來選擇目標(biāo)零件層。