如何利用Fastform正确模拟钣金拉深件的成形

拉深方法因其生产效率高，材料消耗小，加工零件的强度、刚度及精度高等优点在各种产品制造中均得到了广泛应用。本文利用Fastform软件正确模拟了钣金拉深件的成形，并介绍了Fastform软件的优点及应用特点，希望塑性成形模拟仿真软件的出现可以为工程师提供较大的帮助。

拉深是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板毛坯制成各种形状的开口空心件的冲压工序，拉深又称拉延、拉伸或引伸等。

由于用拉深方法制造薄壁空心件的生产效率高，材料消耗小，零件的强度和刚度高，而且加工精度也较高，因此，拉深件在航空、汽车、仪表、轻工及民用产品中均得到了广泛应用。用拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、球形、锥形及抛物线形等旋转体零件，也可制成方盒形等非旋转体零件，若将拉深与其他成形工艺（如胀形、翻边等）复合，则可加工出形状非常复杂的零件，如汽车车门等。由此可见，拉深的应用范围非常广，是冷冲压的基本工序之一。

在拉深成形过程中，材料的塑性变形规律、模具与工件之间的摩擦现象、材料中温度和微观组织的变化及其对制件质量的影响等，都是十分复杂的问题。这使得塑性成形工艺和模具设计缺乏系统的、精确的理论分析手段，而主要依靠工程师长期积累的经验，对于复杂的成形工艺和模具，设计质量难以保证。另外，一些关键参数要在模具设计制造后，通过反复地调试和修改才能确定，浪费了大量的人力、物力和时间。

随着计算机模拟技术的发展，塑性成形模拟仿真软件的大量出现为工程师提供了很大的帮助，Fastform就是其中之一，它具有分析速度快、操作界面友好及分析结果准确等优点。本文以Fastform为例介绍了如何使用分析软件对钣金塑性成形进行仿真分析。

Fastform可以读入IGES、STEP、FTI/FPO、LIN、Nastran或VDAFS文件，如图1所示。

图1 Fastform操作界面

这时需要选择正确的材料，Fastform的材料库是开放的，可以任意添加、修改及删除。所有参数经过核对，确保选择了正确的材料，如图2所示。

图2 选择正确的材料

Fastform有较好的几何修补工具，可对于读入的CAD模型进行编辑，成为分析所需要的模型。

Fastform的自动网格划分功能不需要工程师具备有限元分析的经验即可使用，自动划分的网格符合钣金塑性成形工艺的特点。同时，它的高级功能容许工程师对网格进行修复，只需设置网格的最大尺寸和最小尺寸，即可在1分钟之内完成网格划分，如图3所示。

图3 网格划分

完成网格划分后，需要设置冲压工艺，可以在软件中完成对拉延筋、压边力、压力垫、冲压方向及毛胚等的设置，如图4所示。

图4 设置冲压工艺

设置完成后开始进行计算，一般情况下，可在5分钟内得到计算结果，比较复杂的零件往往也不会超过10分钟。得到的结果包括拉深件的毛胚、各部位厚度变化、撕破及起皱的部位和应力状况等，如图5所示。

图5 计算结果

如果需要分析回弹状况以及焊接件的拉深等问题，可以在高级功能中继续分析，一般不会超过10分钟就可得到分析结果。回弹的结果可以以任意比例显示，如图6所示。

以上是使用Fastform进行分析的简单流程介绍。一般来说，即使遇到将不同材料焊接在一起的成形件，Fastform同样可以进行一些简单的分析。

图6 回弹结果

Fastform还做到了与Solidwork、CATIA等三维设计软件的无缝集成，工程师可以在CAD环境下完成对拉深成形件的分析过程。