autoform分析步骤.doc

Autoform 介绍1. 概述：AutoForm 工程有限公司包括瑞士研发与全球市场中心和德国工业应用与技术支持中心，其 研发和应用的阶段主要有：1991年实现自适应精化 （adaptive refinement）网格；1992年采用 隐式算法（implicit code）并与1993年开发出板成形模拟分析的专用软 件；1994年实现对CAD 数据的自动网格划分； 1995年开始工业应用； 1996年实现对 CAD 数据的自动倒园 （au tomatic filleting） ； 1997年采用 One-step（—步成形）代码实现工艺补充面 （addendum）的自动设 计；1998年实现压料面（binder）的自动生成；2000年实现快速交互式模具设计 它是专门针对汽车工业和金属成形工业中的板料成形而开发和优化的， 用于优化工艺方案和进行复杂型 面的模具设计，约 90%的全球汽车制造商和 100多家全球汽车模具制造商和冲压件供应商 都使用它来进行产品开发、工艺规划和模具研发，其目标是解决 “零件可制造性 （part feasibility）、模具设计（die design）、可视化调试 （virtual tryout）。

它将来自世界范围内的许多汽车 制造商和供应商的广泛的诀窍和经验融入其中， 并采取用户需求驱动的开发策略， 以保证提 供最新的技术AutoForm 的特点： 1）它提供从产品的概念设计直至最后的模具设计的一个完整的解决 方案，其主要模块有 User- I nterface（用户界面 卜Automesher（自动网格划分）、On estep（一步 成形卜DieDesig ner（模面设计卜In creme nta 1（增量求解）、Trim（切边卜Hydro（液压成形），支 持 Windows 和 Unix 操作系统 2）特别适合于复杂的深拉延和拉伸成形模的设计，冲压工艺 和模面设计的验证，成形参数的优化，材料与润滑剂消耗的最小化，新板料 （如拼焊板、复合板）的评估和优化3）快速易用、有效、鲁棒（robust）和可靠：最新的隐式增量有限元迭代 求解技术不需人工加速模拟过程， 与显式算法相比能在更短的时间里得出结果； 其增量算法 比反向算法有更加精确的结果，且使在 FLC-失效分析里非常重要的非线性应变路径变得可行即使是大型复杂制件， 经工业实践证实是可行和可靠的 4） AutoForm 带来的竞争优势： 因能更快完成求解、友好的用户界面和易于上手、对复杂的工程应用也有可靠的结果等， AutoForm 能直接由设计师来完成模拟，不需要大的硬件投资及资深模拟分析专家，其高质量 的结果亦能很快用来评估，在缩短产品和模具的开发验证时间、降低产品开发和模具成本、 提高产品质量上效果显著， 对冲压成形的评估提供了量的概念， 给企业带来明显的竞争优势 和市场机遇。

1 Ij. Br. , dl l,J2. AutoForm的前处理与后处理从数据输入到后处理结果的输出，AutoForm融合了一个有效开发环境所需的所有模块其图形用户界面（GUI）经过特殊裁剪更适合于板成形过程，从前处理到后处理的全过程与 CAD数据的自动集成，网格的自动自适应划分；所有的技术工艺参数都已设置且易变更，设 置的过程易于理解且符合工程实际AutoForm软件与其它CAD软件的数据接口可以通过 IGES、VDA等数据标准转换，并 实现了与CATIA数据的直接转换其偏移（offset）功能能很快地从凸模（或凹模）生成凹模（或 凸模）；能很方便地定义拉延筋和修边轮廓等功能曲线；复杂形状的落料件和组合毛坯件的 自动网格划分；对称件可以 1/2描述；能直接地将落料轮廓、拉延筋线和修边轮廓从 CAD带入模拟中这些都大大简化了 CAD数据的输入其网格生成器（automesher模块），网格自适应功能非常强，可以将 IGES和VDA曲面 转化成AutoForm能够识别的文件格式，在定义网格大小、最大表面误差值后能很快完成高 度复杂自由几何曲面的自动网格划分对 CAD数据进行尖角圆整（自动倒圆），即在划分网格后检查工具几何模型的自由边界、棱边和内凹面，无须人工干预及修改即可对棱边倒圆， 在尖角处自动产生指定半径倒圆，效率高。

由于软件接触算法的特点，对工具采用曲面片 （facet）离散，对毛坯采用网格单元剖分，自动检查孔、尖角和根切截面，因而可大量节省有限 元模型前处理的时间 AutoForm能根据计算的需要自动重新定义网格，生成成形件的适应性有限元网格，采用的标准是几何和应变梯度 AutoForm的自适应网格划分产生非常精确的几何分辨率和准确的结果AutoForm对模拟结果融合了许多有效和宜人的解释： 1）可以实时地观测计算结果，以便在计算初始阶段即可发现模型设置方面的错误，避免浪费时间 2）可观测应力、应变和厚度分布、材料流动状况，可计算工具应力、冲压力，可实现材料标记、法向位移的标识，可 生成对破裂、起皱和回弹失效进行判定的成形质量图以及成形极限图 （在成形极限图上可标识变形临界区域、标识某一单元的应变路径 ）3）还可进行一些特殊评估：几何体和结果的截面显示；FLC失效分析；状态改动后的后期显示；回弹评估用的实际模型定位图形显示支持 OpenGL 图形标准， 能真实上色， 能显示几何体的阴影图及伴有选定结果 变量后的彩色分布图， 动画能力和阴影图的实时旋转使后处理变得更容易并使用户分析结果 更方便快捷，弹击鼠标可显示零件的有关数据，数据结果的输出等。

动态剪辑(dynamic clipping)和动态截面(dynamic section)：用户界面的动态剪辑和动态 截面支持板料和模具接触面间的准确评估， 而且模具闭合时板料的成形状态能很方便地观看 和理解，这利于确认模具何形状的任何改变后材料的流动和板料成形情况滑动线和冲击线(skid and impact lines)的评价：通过在模具表面上定义滑动线和冲击线 来评估它们在板料上的运动情形及其对制件质量的影响， 并能自动确定板料和这些线的接触 情形以及接触区域内材料的流动轨迹3. Autoform-DieDesignerTM ：快速模面设计及其优化的模块传统的 CAD 系统采用人工方法来生成压料面和工艺补充面，费时费事 DieDesigner 是 AutoForm 的一个有重要功能模块，它是和 BMW 和 Audi 联合开发并得到来自 DaimlerC hrysler 和 GM 的技术反馈，是专为汽车模具设计师、工艺工程师和模具制作人员而开发的， 可以快速实现基于用户控制的压料面和工艺补充面的参数化设计和修改 由于很快自动生成压料面和工艺补充面的一次概念设计， 并显示出整个模面形状， 模具工程师可在短时间内生 成若干个拉延方案并进行其模拟，以判定最优设计，从而显著减少模具开发时间； 同时，考虑压料面和工艺补充面， 工艺工程师也能大大增加零件可制造性的评估精度。

它包含了许多 特别适合汽车工业的专用特征从零件的 CAD 表面数据 (IGES 或 VDA) 开始，首先用 AutoForm- Automesher 对零件进 行自动网格划分， 自动填充零件几何体中的孔洞和间隙， 并通过几何图形或交互式地改变表 面轮廓， 用户可以对制件和工艺方案 (run-off) 进行便捷的修改 基于用户指定的半径或变半 径，零件的尖边缘自动倒圆， 对零件的这种修改有利于改进拉延效果， 对提高冲压可成形性 通常也是极为重要的自动旋转制件几何体形成拉延方向 (automatic tipping) ：可根据拉延深度优选最好的拉延 冲压方向，显示冲压质量差 (backdraft)和危险的区域，避免制件无法冲压 (un dercut)和平衡变形，这对确定优化的冲压方向角 (Tip angle)是重要的转换矩阵可以通过 IGES或VDAFS将冲压方向转换输入 CAD ，优选过程简便、直观快速自动生成压料面(bi nder)和工艺补充面(adde ndum):精确的曲面轮廓方法与模具工 程实际相结合根据制件数据生成压料面， 并且允许用户修改局部表面轮廓或按准确的尺寸设 计对于产品设计师， 这使得在产品开发的早期就可以进行增量模拟， 从而增加了产品成形 性评估的准确度； 对于模具设计师， 它是产生初始压料面的一个有效模块， 生成的压料面可 以还通过 IGES 或 VDAFS 转换输入 CAD 做进一步修改用。

在此基础上可以实现用户控制 的参数化的工艺补充部分自动生成 整个过程充分体现出用户控制、 全自动和全参数化的特 征用户可以通过修改工艺补充面轮廓和相应的模面细节， 如生成的拉延包(drawbar)太高导致过度拉长和破裂等， 可通过降低拉延坎高度、 加大圆角半径， 来达到良好的拉延成形效果 基于轮廓的压料面设计，使用 2D 模拟预优化工艺补充面轮廓，拉延深度显示等，这对优化 初始凸模接触 (ini tial pu nch con tact)是很重要的与 AutoForm-Onestep ， AutoForm- Incremental 和 AutoForm-Optimizer 的完全集成，在 模面设计中生成的压料面、 工艺补充面和制件几何体三部分， 能很容易地转换进入并完全自 动地生成相应的模具并设置出工艺步骤，从而立即由 AutoForm-Onestep 和 AutoForm-Incre mental 模块进行试模由于全参数化，用户的修改可以迅速完成，且 AutoForm-OneStep 和AutoForm-Incremental 进行虚拟试模的模具可自动更新基于 2D 模拟，模具不同区域和不 同截面上的临界应变(critical strains)和滑移/冲击线的评估，这对模具设计过程早期评估工艺补充面特别有用。

为进一步改进模面设计， DieDesigner 包含一个完全集成的模块 AutoForm-Optimizer( 优 化模块 )，它无缝集成于 AutoForm-User-Interface ，可与 AutoForm-OneStep 和 AutoForm-Incr emental 同步使用；它基于进化 (Evolution) 策略，通过多次模拟能优化模面和冲压过程方案， 从而判定和确认优化的模面形状 (制件和工艺补充面的圆角半径， 拉延包高度， 凸模拔模角，储料包 (over-crown) 等，拉延半径、 拉延筋 )和冲压过程参数 (压料力， 拉延筋强度和等效拉延 筋阻力，坯料的轮廓，模具型面几何参数等，摩擦条件和润滑，平衡块 (spacer)和工艺切口 (relief cuts)等工艺条件的设置等)如对某行李箱盖(deck-lid)，目标是在行李箱盖内部区域中 获得足够的伸长变形，使用 AutoForm-Optimizer 进行优化的对象是拉延包高度和拉延筋阻 力强度，通过多次反复试模，就可以使大面积的不充分伸长变形优化为充分伸长变形DieDesigner 的特点： 1)能实现增强几何成形性的评价，不同模具概念设计的快速生成和优化。

2)实有直觉的模面生成，易用；全参数化，快捷 3)与On estep和In creme ntal求解的完全集成 4)完整：自动变半径倒园，优化的拔模角，自动充填表孔洞 /边界区域，自动和交互式的压料面生成，通过 2D 模拟完成工艺补充轮廓的前优化处理，自动和交互式的工 艺补充部分生成4. AutoformTM 板成形软件：一个完整的解决方案4.1 AutoForm-Onestep ：评估零件的可制造性On estep采用仅基于产品的一步成形算法 (On estep Codes)，目标是对产品。