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1模拟起皱现象的主要步骤与分析说明 模拟试验采用三维薄壳单元 SHELL163 进行 ANSYS/LS-DYNA 程序的交互式求解过程:5.2.1 启动 ANSYS/LS-DYNA启动 ANSYS/LS-DYNA 之后，选择 ANSYS Mechanical，在 File Management标签，然后设置工作目录为刚建的目录，并输入工作名，即可以进入ANSYS/LS-DYNA，如图 52。本实验在出现的 ANSYS Launcher 的界面中之所以要选用显式动力分析程序LS-DYNA 来模拟一个板料冲压的成型过程，主要是因为该软件是以 Lagrange算法为主，兼有 ALE 和 Euler 算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有动力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成形后的起皱计算）；几乎所有的成形过程，如冲压、锻造、铸造等都可用 LS-DYNA 模拟，它计算的可靠性已经被无数次实验所证明，因此，我们在实际的板料冲压过程中要使用该软件分析包。另外，在 ANSYS/LS-DYNA 程序显示动态分析中，选择 ANSYS Mechanical/LS-D-YNA 模块，该模块是应用于机械领域，主要研究板料成形过程中的应力、应变的变化，对拉深过程中的起皱、回弹以及拉裂现象都能很好的进行 ANSYS/LS-DYNA 的显式隐式序列的求解。因此，我们用软件模拟冲压过程时要使用该软件模块。5.2.2 前处理建模设置 Preference 选项 选择 Structural 选择 LS-DYNA explicit这样，以后显示的菜单完全被过滤成 ANSYS/LS-DYNA 的输入选项。再定义一种显式单元类型，即可激活 LS-DYNA 求解。定义单元类型、实常数和材料模型定义单元类型。在该对话框的单元类型库 Library of Element Type 中分别选择 LS-DYNA Explicit、Thin Shell163 壳单元，如图 53。选择单元算法，在 SHELL163 壳单元选项对话框，选择 Belytschko-Wong 算法，即可完成单元的定义，如图 54。2在本实验中，板料模型都采用显式壳单元 SHELL163,且使用能忍弯曲能力Bely-tschkoWongChiang 算法。板料模型采用薄壳单元，主要是由于SHELL163 是一个 4 节点显式结构薄壳单元，有弯曲和模特征，可加平面和法向载荷。单元在每个节点上有 12 个自由度：在节点 X、Y 和 Z 方向的平动，加速度，速度和绕 X、Y 和 Z 轴的转动。该单元支持显式动力学分析所有非线性特性。而 BelytschkoWongChiang 这种单元算法是显式薄壳单元 SHELL163 所提供的 12 种算法之一。它在弯曲情况下无效，在预防沙漏方面很有效。图 52 启动 ANSYS 界面定义实常数。在实常数号设置框中输入实常数号，分别在剪切因子、积分点数、壳后中输入 5/6、5、0.001，即可完成外壳的壳单元实常数的定义，如图55。在这里，每种单元的实常数可能有好几个实常数，也可能没有实常数。对于本实验，需要定义的实常数包括剪切因子、积分点和壳厚。在 SHELL163 单元中提供的如下实常数：剪切因数 SHRF，它的推荐值为 5/6，如果不指定则采用默认值 1；NIP 是通过单元厚度的积分点数值，最大值为 100。如果 NIP 输入值为 0 或空，ANSYS 会默认积分值为 2；在本实验中 NIP 取经验值 5；T1T4 是四个节点中每个节点处的壳厚度。本实验在 T1 节点处输入板料壳的厚度为0.001m。3图 53 定义单元类型定义材料模型。各材料模型的参数见表 51。材料模型 1：凸模采用刚体。Rigid Properties for Material Number 1 对话框入相应的材料参数以及限定运动的自由度，就可以完成材料模型 1 的设置，如图 56，57。在本实验里，对于凸模采用刚体，它限制了除 Y 方向平动外的所有自由度，因此只允许它在 Y 方向上运动。之所以要把凸模定义成刚体，主要因为刚体模型在显式动力学分析中有非常重要的意义，用刚性模型定义有限元模型中钢硬部分可以大大缩减显式分析的计算时间，这是由于定义了刚体后，缸体内所有节点的自由度都耦合到钢性体的质量中心上去了，因此，不论定义了多少节点，刚性体仅有六个自由度。作用在钢体上的力合力矩由每个时间步的节点力和力矩合成，然后计算钢性体的运动，在转换到节点位移。在定义该模型时，需要定义的参数包括密度（DENS）、弹性模量（EX）（钢体不要用不切实际的杨氏弹性模量或密度，刚体不能再变硬因为它是完全钢硬的）和波松比（NUXY），以及所有的转动约束参数(相对于整体笛卡尔坐标系，它可以约束任何一个方向、两个方向或三个方向完全被约束)和除 Y 向以外的所有的平移约束参数（相当于整体笛卡尔坐标系，它可以约束除 Y 方向以外的其它两个方向上的自由度）。4图 54 选择 Belytschko-Wong 算法材料模型 2：板料采用双线性各向同性硬化模型，即非线性无弹性的各向同性的塑性材料模型。先新建一个材料模型，再在 Define Material ID对话框中输入材料参考号 2，并在 Define Material Model Available 列表中选择 Bilinear Isotropic（双线性同向硬化材料模型），在弹出的材料参数对话框中输入相应的参数，即可完成板料材料模型的定义。对于板料采用双线性各向同性硬化模型，即非线性无弹性的各向同性的塑性材料模型。该模型与应变率有关，使用了弹性和塑性两种斜率来表示材料的应力应变行为。它仅可以在一个温度条件下定义应力应变特性。定义该材料时，需要定义的参数包括弹性模量（EX）、波松比（NUXY）和密度（DENS）、屈服应力（Yield Stress）和硬化模量（Tangent Modulus）。5图 55 定义是常数材料模型 3：凹模采用刚体。与凸模的定义方法等同，复制材料模型 1，只是凹模限制了所有的自由度，因此不能运动，所以在直线移动约束栏中选择 all drips。材料模型 4：压边圈也采用刚体，复制材料模型 3，就可以完成压边圈材料模型的设置。压边圈也应该是不可动装置，所以它也限制了所有的自由度。表 51 各材料模型的参数项目密度/kg/m2弹性模量/Pa波松比屈服应力/Pa硬化模量/Pa凸模78502.1e110.29板料78502.06e110.32.35e82e9凹模78502.1e110.29压边圈78502.1e110.296图 56 定义材料模型 创建几何模型创建凸模、板料、凹模和压边圈的有限元模型i 选择 Main MenupreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS 命令，弹出 Create Keypoints in Active Coordinate System 对话框，在X、Y、Z 处分别输入数值创建点，如图 58。ii 选择 Main MenupreprocessorModelingCreateLinesLinesstraight Line命令，弹出 Create straight对话框。在图形窗口中选择关键点一次连接起来。创建直线，如图 59。iii 选择 Main MenupreprocessorModelingCreateLinesLine Fillet命令，弹出 Line Fillet 对话框。在图形窗口中选择需要倒角的两条直线，然后在 RAD 中输入倒角半径，如图 510。7图 57 定义材料模型参数8图 58 创建关键点图 59 创建直线9图 510 创建倒角iv 选择 Main MenupreprocessorModelingOperateBooleansAddLines 命令，弹出 Add Lines 对话框。在图形窗口中按顺序选择需要合成为一条直线的所有直线。单击 OK。这样就完成了线的相加，如图 511。图 511 线相加v 选择 Main MenupreprocessorModelingOperateExtrudeLinesAbout Axis 命令，弹出 Sweep Lines about对话框。在图形窗口中先选择线，然后再选择旋转轴，这样就弹出关于轴扫掠的对话框，单击 OK，即可得到一个旋转面。即完成凸模的建立，如图 512。vi 移动工作平面。选 Utility MenuWorkPlaneOffset WP by Increments命令，弹出 Offset WP 对话框，在 X、Y、Z Offsets 文本框中输入 0，-0.001，在 XY、YZ、ZX Angles 文本框中输入 0，-90。然后单击 OK，则完成工作面的平移，如图 413。viiMain MenupreprocessorModelingCreateAreasCirleBy Dimensions 命令，弹出 By Dimensions 对话框。然后在 RAD1（Outer radius）输入板料的半径值，即完成了圆形板料的建立，如图 414。viii 继续用以上的方法建立凹模，和加边圈。10进行网格划分i 设置适当的属性，选择 SHELL163 单元类型，材料编号分别为 1、2、3、4，实常数编号为 1，单元坐标系指定为 0，如图 515。ii 控制网格属性。设置网格密度为 0.003m，对于这一尺寸设置是经过多次实验所得，图 512 将线扫略成面 11 图 514 创建圆周面 图 513 移动坐标系不宜过大亦不宜过小。当尺寸过大，经过网格划分后的图形在运算后处理以后会出现失真的现象；但尺寸不宜过大，这是受实际的实验条件所限制的。图 515 网格划分属性iii 划分网格。在图形显示区选择模型面，就完成所有模型的网格划分，如图516。12图 516 网格划分定义接触创建 PART。在创建 PART 表时，选择创建所有组件 Create all parts 选项，便可以创建 PART 表。定义接触。i 在接触类型 Contact Type 列表中选择冲压表面 surface to surf 钣金面面成形接触算法（Forming FSTS），如图 517。在 ANSYS/LS-DYNA 程序中有 50 多种可供选择的接触分析方式，如：柔体对柔体、柔体对刚体、刚体对刚体等接触，可以用在具体的工程问题中去，解决实际面临的接触类型的选择以及接触参数控制的棘手问题。对于面面接触，需要用节点组元件和 PART 号来定义接触面和目标面，节点可以从属于多个接触面。面面接触是一种通用算法，在钣金成形分析中是首选的类型，把冲头与模具通常定义为目标面，工件定义为接触面，并且这些接触类型中的模具无需网格贯通，因此要减小接触定义的复杂性，模具网格的方向必须一致，成形接触选项要基于自动接触的类型，同时功能也十分强大。13mcru2VDCVDC图 517 定义接触ii 在 Static Friction Coefficient 栏中输入 0.15。这表示整个冲压过程中无润滑条件下的钢与钢接触的静态摩擦系数为 0.15。同时，冲压过程中如果有润滑剂，则钢与钢接触的静态摩擦系数为 0.11。此时的钢与钢接触主要表现在板料与压边圈和凹模凸缘间的静摩擦因数。（其中的参数都是在工程力学中查得）iii 在 Dynamic Friction Coefficient 栏中输入 0.15。这表示冲压过程中无润滑条件下的钢与钢接触的动态摩擦系数为 0.15。同时，冲压过程中如果有润滑剂，则钢与钢接触的动态摩擦系数为 0.08。此时的钢与钢接触主要表现在冲头与板料接触拉深板料时，板料与凹模壁和冲头间的动摩擦因数。（其中的参数都是在工程力学中查得）iv 在 Dynamic Friction Coefficient 栏中输入 10，这表示接触阻尼系数为10。为了避免在接触中产生不必要的震荡，对于薄板成形模拟，可以用垂直于接触表面的接触阻尼。而这个接触阻尼系数是通过公式计算得：mvdcVDCcru2（51）式中，：临界阻尼系数；cru ：质量；m：接触片的固有频率，且有：，它由 LSDYNA 程序内部自动计算；：实际频率转换为临界频率的百分比，如 20%，则 输入值为 20。v 接触模型定义。除了单面接触类型外，所有的接触类型都必须在可能发生接触的地方定义 Contace 表面和 Target 表面，他们可以用 Nodal Component 或PART 号定义。其操作为：弹出 Contact Options 对话框，在 Contact Component or Part no 栏中输入板料的 Part 号，分别定义它与凸模、凹模及压边圈进行接触，也就是依次在 Target Component or Part no 栏中输入以上三个组件的 Part 号。这样既完成了所有接触的定义，如图 518。14 图 518 选择定义接触面5.2.3 加载和求解模块施加载荷表 54 载荷（时间位移）参数CTime/s0.0000.0060.0070.0090.0110.0120.0140.015H=5,Disp/m0.000-0.001-0.002-0.003-0.0035-0.0045-0.0055-0.0055H=12,Disp/m0.000-0.004-0.005-0.007-0.0095-0.0105-0.0125-0.0125定义载荷数组。输入数组名（Parameters name）、类型（Type）、列数（No.of row，cols，planes），然后分别输入相应的时间、载荷之后，即可完成载荷数组的定义，如图 519。在这里要说明一点，为了向凸模施加载荷，需要首先定义时间偏角曲线，由于凸模沿着 Y 轴负向运动，因此偏角总为负值。施加载荷。在操作类型（Load Options）中选择加载（Add Loads）。在载荷类型（Load Labels）中选择 Y 向的线位移（RBUY），之所以选择这一项，因为载荷施加在凸模冲头上的，冲头在冲压过程中只在 Y 轴方向上上下运动平移。然后，再在组元或 PART 号（Component name or PART number）栏中输入板料的 PART 号。在载荷数组参数中，在时间参数名字(Parameter name for time values)栏中选择刚定义的时间载荷名字 CTIME，在数据参数名字（Parameter name for data values）栏中选择位移载荷名字 Deflection。最后单击 OK 按钮，完成载荷的施加操作，如图 520。求解控制与求解设置分析时间。设置输入计算终止时间 0.014。设置计算结果输出类型。设置输出文件的格式为 ANSYS and LSDYNA，可以控制输出 d3plot 和 d3thdt 以提供 LSDYNA 后处理 LSPrepost 使用。设置结构文件输出步数。设置结果文件输出文件.RST 的输出步数（默认值为为 100），操作对应的名令为 EDRST；设置时间历程文件.HIS 的输出步数(默认值为 1000)，操作对应的名令为 EDHTIME；设置重启动文件的输出步数（默认值15为 1），操作对应的命令为 EDDUMP,如图 521。能量控制。设置能量控制参数。向 ANSYS/LSDYNA 求解器提交求解。求解完成以后，会弹出 Solution is done！提示框，关闭之。5.2.4 后处理 POST1ANSYS 后处理ANSYS 后处理主要是由两个后处理器来完成的，其中通用后处理器 POST1 可以观察整个模型在特定时刻的结果或动画结果。时间历程后处理 POST26 用来观察一段时间内指定组元 Component 在多个时间步的结果。（具体图见后面对“起皱现象的分析”）读取结果文件。在 Data to be read 列表中选择 All items，再在 Results file to be read 中选择结果文件 stamp.rst。16图 519 定义载荷参数17图 520 施加载荷绘制显示结果。在本实验中，绘制显示结果的步骤如下：i 定义显示变形图的比例因子。在 DMULT 单选列表中选择 1.0(true Scale)项，表示按照 1:1 的比例显示变形结果。ii 定义变形结果的显示方式。选择显示变形后的形状以及变形的边界（Def+undef edge）。图 521 设置结构文件输出步数iii 绘制节点或单元的等值彩色云图。彩色云图显示了各种结果如应力、应变等在模型上的变化情况。一般常用的有两种云图，一种显示节点的计算结果，一种显示单元的计算结果。单元结果一般显示的是单元高斯积分点的值，或者可以简单地理解为是单元包含的所有节点的平均值。a）绘制节点的等值彩色云图。在 Item to be contoured 列表中选择要显示的结果类型,如自由度、应力应变等，再在 Undisplaced Shape key 中选择显示类型；在比例因子（Scale Factor）中选设置相应的显示比例。b）绘制单元的等值彩色云图。其设置方法和绘制节点等值彩色云图类似。iii 显示动画。设置动画的帧数、两帧数之间的时间间隔和加速模式，并选择18要显示的结果数据类型，即完成动画设置。iv 生成工作报告。一般的工程分析工作的最后，都需要提交分析报告，ANSYS/LS-DYNA 集成分析环境中提供了自动生成工作报告的报告器，可以将分析过程中形成的数据及图像组织成 HTML 形式的分析报告。选择 Utility MenuFileReport Generator 命令，选择一个存放工作报告的路径后，就可以开始创建工作报告了。6 分析与讨论由于杯形件的成形情况较为复杂，其成形过程常常产生许多缺陷，如起皱、拉裂、回弹等。更加之杯形件的应力应变状态也较为复杂，所以它的成形工艺设计和控制变形非常困难，其中起皱是最主要的缺陷。起皱是冲压成形过程中的一种有害现象，轻微的起皱影响冲压件的形状精度和冲压件表面的光滑程度，而严重的起皱可能妨碍和阻止冲压成形过程的正常进行。因此，研究起皱问题，深入地了解其产生机理，科学地掌握发生起皱的规律，对冲压生产技术的进步具有十分重要的意义。6.1 起皱现象的成形机理为了深入的研究冲压成形中的起皱问题，必须以对毛坯在冲压成形中的变形与受力的具体情况的分析为基础，进行起皱机理的研究，才有可能正确的认识引起起皱的原因，找出防止起皱的正确措施。板材在冲压成形过程中，处于复杂的应力状态，由于板厚方向尺寸与其它两个方向的尺寸相比很小，因此厚度方向最不稳定。当板面内的压应力达到一定程度时，板厚方向最容易因受压而不能维持稳定的塑性变形，产生受压失稳起皱。因此对任意一个起皱现象，在其发生与发展过程中，在与皱纹长度垂直的方向上都必然存在压应力。材料在塑性变形时的应力一应变关系如图6-1(a)所示，临界压力Fk在材料内引起的压应力位于曲线的a点。材料弯曲后受压的内侧压应力继续增加，k即沿ad线加载至b点，而受拉的外侧，由于弯曲引起的拉应力使外侧材料沿ae线卸载至c点。此时材料截面内的应力分布如图5-1(b)所示。材料受拉外侧的边沿上的应力增量为，受压内侧的边沿上的应力增量为，可分别表示为:1219图6-1 临界压力下毛坯截面内的应力分布情况Fig.5-1 Stress distribution in section under critical6.2 起皱类型的起皱类型的判断首先要对毛坯(特别是起皱区)在拉深过程中的变形情况、受力分布及各自的变化规律进行详细的分析，甚至进行必要的实际测量计算，这是判断起皱类型的关键。起皱区的受力也可以根据起皱区所受的力来判断。对于杯形件来说，它的结构形状特点为轴对称拉深零件，法兰面上或凹模口内的毛坯起皱一般属压应力起皱。因为，在起皱区里，毛坯受到径向拉应力和切向压应力的作用，且应力在同一圆周上是均匀分布的，所以均匀分布的拉应力不会引起起皱，只能是由切向压应力引起起皱。起皱区的受力也可以根据起皱区所受的力来判断。其主要是压力，则起皱是压应力起皱；若起皱区所受的力主要是拉力，拉力分布是不均匀的，但拉应力可以化成同轴平衡力，则起皱是不均匀拉应力起皱；若起皱区所受的力主要是拉力，拉力分布是不均匀的，但不能简化成同轴平衡力，只能简化成不同轴平衡力，必有力偶作用在起皱区上并诱发切应力，则起皱是切应力起皱。对于杯形零件来说，起皱区所受的力主要是拉应力和切向压应力，且拉应力在同一圆周上是均匀分布的，可以简化成同轴平衡力，所以引起起皱的主要应力是切向压应力。6.3 ANSYS 模拟冲压过程中起皱现象的分析并与实验结果相对比起皱是由于毛坯在拉深过程中受到过大的压应力或不均匀的拉应力作用而产生的。而杯形零件拉深成形过程中，影响毛坯的受力状态的因素有很多，这些因素也必然影响毛坯的失稳起皱。206.3.1 相对厚度对起皱的影响拉深过程中，坯料的相对厚度定义为板料的实际厚度与毛坯直径的比。在ANSYS 模拟拉深过程中，当板料的厚度相同，直径不同时，如图 52 中的试样所示分别为 60mm，88mm。其起皱情况见图 52。在实验拉深过程中，从制件的表面状况可以看出经过拉深后的制件起皱的情况，见图 53。通过对比两个实验结果可看出，其实验结果与模拟结果基本符合，见表 51。D=60mm，h=5mmD=88mm，h=5mm图 62 模拟结果图21 D=60mm，h=5mm D=88mm，h=5mm图 6-3 实验结果图 表 61 相对厚度对起皱影响的结果 单位mm毛皮直径直径为 60mm直径为 88mm拉深深度5mm5mm板料厚度1mm1mm试验结果模拟结果试验结果模拟结果起皱情况无无较重较重试验与模拟结果对比基本符合基本符合通过分析可得出，相对厚度对起皱现象的影响很大：相对厚度越小，起皱越严重。毛坯尺寸越大，法兰部位的抗起皱能力越差；但毛坯尺寸大时，向凹模内流动的阻力增大，凹模内毛坯受到的径向拉应力增大，切向压应力减小，不容易起皱；受不均匀拉应力作用的区域尺寸越大，抗起皱能力越差；在同样的切应力作用下，较宽的区域的容易起皱；毛坯厚度越厚的毛坯的抗起皱能力越强。6.3.2 拉深系数对起皱的影响m拉深系数为拉深制件的直径与毛坯直径之比。在 ANSYS 模拟拉深过程中，在当板料的厚度相同，直径不同，拉深高度相同的条件下，试样所示分别为74mm，88mm。其起皱情况见图 64。在实验拉深过程中，从制件的表面状况可以看出经过拉深后的制件起皱的情况，见图 65。通过对比两个实验结果可看出，模拟结果与实验结果基本符合，见表 62。22D=88mm，h=5mmD=74mm，h=5mm图 64 模拟结果图D=74mm，h=5mm D=88mm，h=5mm图 6-5 实验结果图 表 62 拉深系数对起皱影响的结果 单位mm23毛皮直径直径为 74mm直径为 88mm拉深深度5mm5mm板料厚度1mm1mm试验结果模拟结果试验结果模拟结果起皱情况轻微轻微较重较重试验与模拟结果对比基本符合基本符合 通过以上图表分析，得出拉深系数拉深系数越小，拉深变形程度越大，拉深变形区内的金属硬化程度越高，所以切向压应力相应的增大；另一方面拉深系数越小，拉深变形区的宽度越大，相对厚度越小，抗变形失稳的能力较差，所以拉深系数小得坯料起皱的趋势较大。6.3.3 摩擦对起皱的影响当润滑条件不同时，在 ANSYS 模拟拉深过程中，试样所示分别为74mm，88mm，其起皱情况见图 66。在实验拉深过程中，从制件的表面状况可以看出经过拉深后的制件起皱的情况，见图 67。通过对比两个实验结果可看出，模拟结果与实验结果基本符合，见表 63。D=74mm，h=5mm，有润滑24D=74mm，h=5mm，有润滑D=74mm，h=12mm，无润滑D=74mm，h=12mm，有润滑图 66 模拟结果图25图 67 实验结果图 表 63 摩擦对起皱影响的结果 单位mm毛皮直径直径为 74mm拉深深度5mm12mm板料厚度1mm润滑情况无润滑有润滑无润滑有润滑实验结果起皱情况轻微稍微减轻严重严重试验与模拟结果对比基本符合基本符合通过以上的图表分析，在润滑条件均匀时，坯料侧壁变形处受到了坯料底部的拉力作用，底部受到了冲头的作用，这两部分的材料的拉力通过侧壁传递给皮料变形区，这时的拉力比在没有润滑的条件下要小一些，侧壁拉深变形程度较大，壁部变薄严重，在坯料变形区（法兰部分）的起皱情况也稍微减轻。从图中可看出，有润滑的侧壁拉深变形比没有润滑的颜色要深，即拉深变形程度要大，起皱情况要减轻。总之，在有润滑的情况下变形，其起皱的情况是减轻的。6.4 消除起皱的措施多数零件的起皱是几种应力综合作用的结果。对以压应力为主要原因而引起的起皱，应采取能减小压应力、施加面外压力等措施防止压应力起皱；对以26不均匀拉应力为主要原因而引起的起皱，则应采取能改变拉应力分布、使拉应力分布比较均匀、减小最大拉应力、增加面外压力等措施，防止不均匀拉应力起皱；对以切应力为主要原因而引起的起皱，则应采取能减小切应力、减小受切应力作用区、减小拉应力变化梯度、增加面外压应力等措施防止切应力起皱。为使毛坯内的应力得到合理分布，防止起皱过程的发生，要预先弄清楚皱纹发生的部位、成长过程以及在成形过程中的消皱过程等。在此基础上，从零件形状、工艺设计、模具设计、模具制造、改善冲压条件及选择材料等方面采取以下措施。6.4.1 设计合理的拉深件形状设计拉深件要适当减小拉深件的拉深深度；避免制件形状的急剧变化，使制件转角半径、纵断面圈角半径合理化；减少平坦的部位；台阶部分的变化要缓慢过渡。6.4.2 工艺设计及模具设计与制造方面的措施在工艺设计时，要增加合适的工艺余料，确定合理的压料面形状和拉深方向，选定最佳的毛坯形状与尺寸，合理安排工序，必要时增加毛坯预弯工序，适当增加工序数目，有效地利用阶梯拉深成形。在进行模具设计时，要使凹模横断面形状、凹模圆角半径、凸模纵断面形状地合理化，对起皱部位进行预压，在行程终点充分加压，减小压边圈与凹模的间隙，合理地选取拉深筋位置与分布。在模具制造时，要提高模具的刚性及耐磨性，对模具进行研配精加工，模具调试时要注意研磨压料面时的研磨方向。6.4.2 冲压条件方面的措施适当加大压边力，控制压边力的合理分布，不均匀程度尽童小，控制润滑及润滑部位，提高压力机滑块与模具的平行度精度，选择合适的冲压速度。6.4.3 冲压材料方面的措施板材的性能对失稳起皱有很大的影响，但对不同起皱的影响规律还要进行更深入的研究。一般情况下，选用屈服极限小、伸长率S大、硬化指数和厚s向异性系数r值大的冲压材料有利于脱离毛坯的抗失稳起皱能力。在解决具体失稳起皱问题时，要针对具体问题进行具体分析，判别其起皱的原因、影响因素，并制定切合实际的措施。可采取的措施中，要按实施的难27度进行排队分析，从易到难。如:先改变压边力和润滑，不能奏效时，对拉深筋、压料面、模具圆角进行修正。在采取这些措施后还不能解决起皱问题时，再考虑更换性能好的材料，甚至改变模具结构、调整冲压工艺等措施.尽快避免模具的报废或工艺的调整，以减少浪费。6.4.4 ANSYS/LS-DYNA 模拟防止起皱现象在 ANSYS/LS-DYNA 模拟起皱过程中，也尝试了如何防止起皱现象，这对实际生产有着重要的意义，通过调整合适的变形机和参数和制定有效的润滑条件。并且使用压边圈装置，从而可以提高产品质量，减少工业上的浪费，同时也提高了工作效率。下面以半径为 74mm，拉深高度为 12mm，板料厚度为 1mm，加润滑为例，模拟并绘制防止起皱现象的应力云图。如图 68 所示。从图中可看出，最小应力为 746MP,最大应力为 6950MP。同时说明在加压边圈的同时，板料很有可能被拉裂，主要发生在凸缘圆角处（法兰部分）或拉深件底部圆角处。如图 69 所示，半径为 88mm，拉深高度为 12mm，板料厚度为 1mm，加润滑的实例。图 68 D=74mm，h=5mm，加压边圈28图 69 D=88mm，h=5mm，加边圈