Dynaform軟件在沖壓工藝及模具設計教學中的應用

摘要：本文以不規則曲面拉深件毛坯尺寸計算為例，介紹了Dynaform有限元分析軟件在沖壓工藝及模具設計課程教學中的應用，將沖壓工藝及模具設計的教學與Dynaform的數值模擬技術緊密結合在一起，從而讓學生更好地理解和掌握相關理論和基本概念，較大地提高了教學質量。

關鍵詞：沖壓工藝及模具設計；Dynaform；拉深

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）20-0084-02

一、Dynaform軟件

Dynaform軟件能真實模擬板料成形中各種復雜問題，可以直觀地動態顯示各種分析結果。因此，Dynaform軟件具有廣泛的應用前景，目前已應用于多個工程領域，如汽車和航天航空工業，以及生產生活的多個方面，如家用電器和廚衛工具等產業。Dynaform可用于評估材料在成形過程中的一系列反應，如預測板料的表面質量、部件壁厚減薄，以及加工過程中出現的開裂和起皺等問題，同時還可以評估板料的成形性能。通過Dynaform還可以有效地實現對沖壓生產的全過程進行模擬。沖壓工藝及模具設計課程的教學目標就是通過教學使學生掌握沖壓工藝的制定方法，并能通過所掌握的知識而自行設計一般的沖壓模具的結構和幾何參數。在傳統的工藝計算過程中，工藝參數基本都是由工具書上查取表格或由經驗公式獲得，但是這些經驗公式只是適宜一些較簡單的規則形狀。隨著現代生產技術的進步，零件的形狀逐漸多樣化、復雜化，很多參數已難以由工具書上直接獲得。而Dynaform軟件可以容易地完成上述計算，這是常規計算公式所無法實現的。因此，在課程中，嘗試使用Dynaform軟件進行計算和分析可以使學生們盡早接觸先進設計思想、方法和工具，為將來的科研與工作打下良好基礎。拉深件毛坯展開尺寸計算是拉深工藝設計的第一步，也是最基本的一步。下面就以不規則拉深件毛坯尺寸計算為例，探討一下Dynaform軟件在沖壓工藝及模具設計中的應用。

二、Dynaform軟件的教學應用實例

在沖壓工藝及模具設計課程教學中，如果僅僅使用規定教材上的實例，在色彩上和立體視覺上都存在著諸多問題，即使放在教學課件中也很難獲得好的觀感，給教學和學生的學習帶來諸多困難。基于此種原因，我們希望將Dynaform軟件設計效果引入到我們的教學中來，通過軟件設計獲得具有高的分辨率的、色彩豐富且三維立體效果很強的零部件圖片和對象，并引入到教學中。這樣，不僅能夠大大加強學生對所講節內容的理解和掌握，也很大程度上減輕了教學的難度。本文選擇某國特種兵警靴護鐵作為教學實例，來演示Dynaform軟件在教學中的應用過程。在本實例中，研究的是鞋頭的成形工藝及模具設計，材料采用08Al，是目前實際生產中大批量生產的產品。但當前只有實物而沒有任何圖紙或CAD數據，特別是鞋頭中有復雜曲線、曲面等很難通過普通測量獲得其準確的數據。因此首先選用三維坐標測量儀測量工件的外表面，最終獲取完整準確的工件表面（如圖1所示）。

要想對工件制定工藝，首先要確定工件拉深前毛坯的形狀和尺寸。工件為一復雜的不規則曲面，毛坯展開尺寸計算目前沒有經驗公式可依據，用傳統的展開計算方法無法實現，因此借助分析軟件Dynaform對坯料展開。將圖1的工件表面曲線導入UG中，在UG中建立起鞋頭的三維模型（如圖2），鞋頭的三維模型只做出了零件實體部分的形狀，對于成形的模具零件和方式必須根據沖模要求進行補充和處理，進一步獲取零件的全部尺寸信息。

由于工件形狀不規則，而且左右鞋頭為鏡向性關系，所以左右腳兩個可以拼在一起拉深成形，完成后再剖切開。從實體模型（圖2）中抽殼得到中性面（如圖3），保存為Dynaform能識別的iges格式，再在Dynaform中導入分析，用板金展開功能展開，并在軟件中對曲面優化處理，將工件毛坯展開（如圖4），優化坯料的形狀，就可以得到坯料最終形狀和尺寸如圖5所示。

通過將Dynaform軟件引入到沖壓工藝及模具設計課程教學過程中，可以將Dynaform計算得到的模擬分析結果和動畫圖片等各種計算機對象直接地展示給學生，從而把實際加工工藝中的抽象理論概念，以非常表觀直接的方式表達出來，從而達到提高學生的學習熱情和興趣的目的。另外，通過與Dynaform軟件相結合，還可以大大減少學生在課程學習中的計算量，而且也有效解決了一些疑難教學問題。Dynaform軟件，作為一種實際工程應用工具，被廣泛應用在各個工業領域中，因此，將Dynaform引入教學，還能夠培養學生理論聯系實際的能力，在學習先進的模具設計基礎理論的同時與生產實踐緊密聯系起來，提前對所用工程軟件進行熟悉，提高了計算運算能力。通過這種教學學習方式，可以有效地提高學生分析、解決問題的能力，對隨后的生產就業具有積極的意義。

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