simufact.forming反冲压仿真进阶教程

samwalt1985

    实际中我们经常遇到如下图所示的反冲压拉伸模具，在一个模型中实现成形—冲孔—卸载，压料板在弹簧的作用下始终压紧坯料，底部压边圈在弹簧作用下，在成形开始的时候会与坯料贴合，并随着模具一起向下运动，进行成形，成形完成后，冲头运行到相应行程，冲出中心孔，冲孔完成后，设备回程，压边圈在两边简化的锁死机构的作用下并不随着上模回程。完成卸载工作。

    Simufact.forming软件在钣金、管材成形中采用实体单元/实体壳单元，并且计算成形与回弹在一个工况就可以完成，全程采用改进的SFmarc求解器进行隐式计算，特别对于中厚板和复杂的钣金成形工艺计算结果尤为精确。

     关于软件的详细操作过程就不在这里详述了，大家可以参考我以前发的帖子，或者刘劲松老师的那本书，里面有简单冲压案例的教程，操作方式大概类似。这里主要对这个特殊模型的相关特殊设置做说明。

1、首先对于tlb黄色的压料板弹簧定义如下，采用compressed压缩弹簧，允许位移方向负Z方向，允许的最大位移15mm，相对于地面the ground，弹簧刚度设置为2660N/mm，弹簧初始力设置为50KN，这样设定后，黄色的压料板在最初始的时候会位移一小段距离与坯料接触，从而压住坯料；

2、底部压边圈的弹簧设定，同样为压缩compressed弹簧，但是允许位移方向为正Z向，允许位移距离为100mm，弹簧刚度定义为100N/mm，初始力定义为1000KN；这样设定后，在初始阶段，底部紫色压边圈会往Z轴正向移动贴住坯料，从而压住坯料；

以上为压料作用的两个模具的弹簧设定。

3、由于采用反冲压，这里面的凹模aomo变成了运动的模具，因此需要拖入设备中。同时冲孔的冲头也需要拖入设备中，为了使上模卸载的时候，底部压边圈停止，这里设置了两个固定的模具fix1和fix2，因此还需要将fix1与fix2拖入设备下面。

4、由于simufact.forming软件无法计算刚体与刚体之间的运动，为了使锁死机构与压边圈接触起到作用，在fix1和fix2下面又设置了两个可变形的模具cube和cube-2，同时与固定的模具（fix1和fix2）及压边圈接触。这样一个小机构就可以实现，当走到固定行程，上模卸载时，fix1与fix2在最终行程停止不动，导致变形体cube和cube-2不动，从而使压边圈不动。

5、为了实现上一步的运动，我们还需要来详细设定接触表，如下图所示，分别在左侧勾选blank坯料、cube及cube-2定义它们分别与那些部件接触。无需重复定义。

6、这里是比较关键的步骤了，首先来看如何实现在同一个工序中进行冲孔，在forming控制菜单中有一个sub-stages（用于控制模具加载、成形、卸载）菜单，大家注意，在Deformation of the workpiece（成形工件）下面有一个Triming（剪切）选项，激活这个选项，点击后面手掌图标，在弹出的窗口中点击加号，增加剪切工况，在新弹出的窗口中勾选用于剪切的模具，这里勾选tumo-kong，上面输入当运行到多少行程时进行冲裁，这里输入83mm。这样就可以实现，当tumo-kong运行到83mm行程的时候，整个孔就被冲裁出来。（注意，这里选择的是Directional，这种设置无法准确计算孔洞周围的形状变化，而是直接通过布尔运算进行冲孔，simufact.forming软件中还支持另外一种冲孔模式，具体请参考simufact.demo下Sheet Forming中Cutting分类中的Stamping of a sheet in2D and 3D案例，如下图左下角所示，需要对工件冲裁区域划分较为细致的六面体单元进行计算。这样才能计算出冲裁过程中工件的形状变化和准确的应力应变数据）

7、另外一点关于模具的回程卸载，同样在forming控制菜单的sub-stages里面，我们都常用Release dies attached to the press（卸载由设备驱动的模具，一般就是上模）这个选项来控制模具的卸载，并计算回弹，这个选项为直接卸载上模，但是这里我们希望上模由设备带动而一步步的卸载，当然不用着急，simufact.forming软件也支持这样的功能，同样在Deformation of the workpiece下面有一个Backward stroke（回程行程），设定为100%回程，我们点击后面的手掌图标，可以勾选在回程中忽略的模具，这里我们希望fix1和fix2不随着上模一起回程（fix1与fix2之前均拖入设备中），勾选它们两个，那么fix1与fix2就被忽略了，在回程的时候，只是上模和冲头回程，fix1与fix2就停留在最终的位置不动，同时由于cube和cube-2与它们的接触作用，导致压边圈也停止在最终位置不动。

以上就是整个模型需要特殊设置的地方，附件中为模型文件，请使用simufact.forming V12.0及以上版本打开，如有问题，欢迎踊跃讨论。