基于DYNAFORM的电机盖板冲压成形数值模拟试验研究

贾星鹏; 龚红英; 尤晋; 刘尚保; 王斌

基于DYNAFORM的电机盖板冲压成形数值模拟试验研究

贾星鹏^1,,
龚红英^1, ,,
尤晋¹,
刘尚保¹,
王斌²

1.
上海工程技术大学材料工程学院，上海 201620
2.
迪艾工程技术软件（上海）有限公司，上海 200030

详细信息

作者简介:
贾星鹏（1994−），男，在读硕士，研究方向为材料塑性成形及先进加工技术. E-mail：15195896606@163.com

通讯作者:
龚红英（1974−），女，教授，博士，研究方向为材料塑性成形及先进加工技术. E-mail：ghyyw@163.com

中图分类号: TG386.1
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2021-03-12
- 网络出版日期: 2021-12-10
- 刊出日期: 2021-06-30

Experimental research on stamping forming numerical simulation of motor cover plate based on DYNAFORM

1.
School of Materials Engineering, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China
2.
Engineering Technology Associates, Inc., Shanghai 200030, China

摘要

摘要: 利用有限元分析软件DYNAFORM对一种浅拉深、大尺寸电机盖板零件进行冲压成形数值模拟试验，研究各主要工艺参数及拉延筋对拉延成形质量的影响，并分析缺陷产生的原因. 采用正交试验和综合分析法进一步优化工艺参数，以减少板料成形过程中出现的破裂、起皱和拉深不充分缺陷. 研究表明，通过合理布置拉延筋及优化工艺参数，可以有效提升拉延成形质量. 最终得到的最优工艺参数组合为：拉延筋阻力系数50%、压边力600 kN、摩擦因数0.16、冲压速度5000 mm/s、凸凹模间隙1.1t，通过模拟试验验证该工艺参数组合的准确性和有效性.
- DYNAFORM软件 /
- 数值模拟 /
- 拉延筋 /
- 正交优化
Abstract: The finite element analysis software DYNAFORM was used to stamp forming numerical simulation for a shallow depth and large size motor cover plate. The impacts of main process parameters and drawbead on the drawing quality were studied and the causes of defects were analyzed. Then orthogonal experiment and comprehensive scoring method were used to optimize the process parameters in order to reduce crack, wrinkle and insufficient stretch defects appearing in the process of sheet metal forming. It was found that the drawing quality could be effectively improved through the reasonable arrangement of drawbead and the optimization of process parameters. The optimal process parameter combination was obtained as follows: drawbead resistance coefficient 50%, binder force 600 kN, friction coefficient 0.16, stamping speed 5000 mm/s, die gap 1.1t. The simulation test verified the accuracy and effectiveness of the process parameter combination.
- DYNAFORM software /
- numerical simulation /
- drawbead /
- orthogonal optimization

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图 1 零件三维图

Figure 1. 3D drawing of part

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图 2 有限元模型

Figure 2. Finite element model

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图 3 成形极限图

Figure 3. Forming limit diagram

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图 4 厚度云图

Figure 4. Thickness diagram

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图 5 最大减薄率与最大增厚率随压边力的变化趋势

Figure 5. Trends of the maximum thinning rate and the maximum thickening rate with binder force

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图 6 压边力1000 kN下的成形极限图

Figure 6. Forming limit diagram of 1000 kN binder force

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图 7 最大减薄率与最大增厚率随摩擦因数的变化趋势

Figure 7. Trends of the maximum thinning rate and the maximum thickening rate with friction coefficient

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图 8 摩擦因数0.15下的成形极限图

Figure 8. Forming limit diagram of 0.15 friction coefficient

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图 9 最大减薄率与最大增厚率随冲压速度的变化趋势

Figure 9. Trends of the maximum thinning rate and the maximum thickening rate with stamping speeds

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图 10 冲压速度6000 mm/s下的成形极限图

Figure 10. Forming limit diagram of 6000 mm/s stamping speed

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图 11 拉延筋设置

Figure 11. Drawbeads setting

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图 12 最大减薄率与最大增厚率随拉延筋阻力系数的变化趋势

Figure 12. Trends of the maximum thinning rate and the maximum thickening rate with drawbead resistance coeffcients

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图 13 拉延筋阻力系数50%下的成形极限图

Figure 13. Forming limit diagram of 50% drawbead resistance coeffcient

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图 14 压边力700 kN下的成形极限图

Figure 14. Forming limit diagram of 700 kN binder force

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图 15 最优工艺参数组合成形极限图

Figure 15. Forming limit diagram of the best combination of parameters

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图 16 最优工艺参数组合厚度云图

Figure 16. Thickness diagram of the best combination of parameters

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表 1 材料性能参数

Table 1. Material property parameters

参数	抗拉强度 σ_b/MPa	屈服强度 σ_s/MPa	断后延伸率δ_u/%	应变硬化指数n	厚向异性系数r	硬化系数 K
数值	269	136	33.9	0.226	1.766	472

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表 2 正交试验结果及分析表

Table 2. Orthogonal experiment results and analysis table

试验序号	水平	影响因素				考察目标
试验序号	水平	压边力/kN	摩擦因数	冲压速度/(mm·s⁻¹)	凸凹模间隙	最大减薄率/%	最大增厚率/%
1	A1B1C1D1	600	0.14	5000	1.05t	29.69	1.23
2	A1B2C2D2	600	0.15	6000	1.10t	29.87	1.28
3	A1B3C3D3	600	0.16	7000	1.15t	29.82	1.19
4	A2B1C2D3	700	0.14	6000	1.15t	30.97	1.34
5	A2B2C3D1	700	0.15	7000	1.05t	31.23	1.23
6	A2B3C1D2	700	0.16	5000	1.10t	30.01	1.34
7	A3B1C3D2	800	0.14	7000	1.10t	31.94	1.19
8	A3B2C1D3	800	0.15	5000	1.15t	31.35	1.15
9	A3B3C2D1	800	0.16	6000	1.05t	31.01	1.67

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表 3 综合分统计表

Table 3. Comprehensive scoring summary table

试验序号	水平	考察目标		综合评估
试验序号	水平	最大减薄率/%	最大增厚率/%	综合评估
1	A1B1C1D1	29.69	1.23	21.152
2	A1B2C2D2	29.87	1.28	21.293
3	A1B3C3D3	29.82	1.19	21.231
4	A2B1C2D3	30.97	1.34	22.081
5	A2B2C3D1	31.23	1.23	22.230
6	A2B3C1D2	30.01	1.34	21.409
7	A3B1C3D2	31.94	1.19	22.715
8	A3B2C1D3	31.35	1.15	22.290
9	A3B3C2D1	31.01	1.67	22.208

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表 4 综合评分法极差分析表

Table 4. Range analysis table of comprehensive scoring method

试验序号	影响因素
试验序号	A	B	C	D
K_1j	63.676	65.948	64.851	65.590
K_2j	65.720	65.813	65.582	65.417
K_3j	67.213	64.848	66.176	65.602
k_1j	21.225	21.982	21.617	21.863
k_2j	21.907	21.938	21.861	21.806
k_3j	22.404	21.616	22.059	21.867
R_j	1.179	0.366	0.442	0.061
因素影响程度	A>C>B>D
最优水平	A1	B3	C1	D2
最优组合	A1B3C1D2
注：K_1j、K_2j、K_3j分别为J因素1、2、3水平分数之和；k_1j、k_2j、k_3j分别为K_1j、K_2j、K_3j的均值；R_j为极差.

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参考文献(13)

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