基于CADCAE的方盒件变压边力冲压成形工艺设计【通过答辩论文设计及图纸】
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基于CADCAE的方盒件变压边力冲压成形工艺设计【通过答辩论文设计及图纸】,基于,cadcae,方盒,变压,冲压,成形,工艺,设计,通过,答辩,论文,图纸
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毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语 学生姓名： 班级、学号 ： 题 目： 基于 方盒件变压边力冲压成形工艺设计 综合成绩： 指导者评语： 该生通过本次毕业设计使用有限元方法对 方盒件 变压边力冲压的成形工艺进行了 分析，使用 和 手段通过改变 压边力大小、加载方式 ，进行 方盒件 的成形性能的有限元分析仿真，探讨了方盒件 冲压成形工艺，达到了“（论文）任务书”的要求，具有一定的实用价值和 创新性。该生具备较强的独立工作能力，工作态度认真，作 风严谨。该论文内容较完整，论述基本正确，撰写语句较流畅，全文打印格式较规范，图表符合要求。但尚存在对科研资料查阅较少，对 理论研究 欠深入等问题。建议成绩评定为良好，同意 该生 提交答辩。 指导者 (签字 )： 2009 年 5 月 10 日 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语 评阅者评语： 评阅者 (签字 )： 年 月 日 答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人 (签字 )： 年 月 日 毕业设计说明书（论文）中文摘要 随着冲压加工技术的广泛应用，板料冲压工艺质量控制成为目前冲压技术研究的热点，而方盒 形件拉深成形是属于盒形件一种基本的拉深成形方式。 在冲压成形过程中，压边力的大小是影响冲压件起皱和破裂是否出现的主要因素，而 对方盒形件的拉深成形过程进行有限元分析，分析了压边力大小、加载方式等各种参数变化后 成型性能的不同 ，进而得到比较合理的工艺参数，最后得到渐减加载方式为较好的实验结果，为拉深工艺设计及模具设计提供重要的参考依据，加快了设计速度。 关键词 方盒件 拉深工艺 压边力 毕业设计说明书（论文）外文摘要 of of of of of is a of In of is of is a of of is by A by At is It is an of of 南京理工大学泰州科技学院 学生毕业设计（论文）中期检查表 学生姓名 王忠贤 学 号 0501510141 指导教师 张卫 选题情况 课题名称 基于 方盒件变压边力冲压成形工艺设计 难易程度 偏难 适中 偏易 工作量 较大 合理 较小 符合规范化的要求 任务书 有 无 开题报告 有 无 外文翻译质量 优 良 中 差 学习态度、出勤情况 好 一般 差 工作进度 快 按计划进行 慢 中期工作汇报及解答问题情况 优 良 中 差 中期成绩评定： 良 所在专业 意见： 负责人： 2009 年 4 月 3 日 南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 王忠贤 学 号： 0501510141 外文出处： 001, 附 件： 指导教师评语： 该英文翻译 经过几次修改后 语句 较 通顺，语义 较 正确， 基本 能正确表达原文的内容。这 反映了 该生通过本英文翻译基本掌握了 科技 文献的阅读方法和常用专业词汇的翻译方法， 但仍需加强学习，基本 达到了 外文资料翻译的目的 。 签名： 2009 年 3 月 16 日 附件 1：外文资料翻译译文 板料成形中 有限元 仿真 及相关技术 的 研究进展 1 理研和光材料制造实验室 ，日本 2 法国国家科学研究中心，法国 3 京大学，六本木，东京都港区，日本 摘要 本文概述了 汽车制造商和钢板供应商采用 的 板料成形 仿真 及相关技术的 现状 。为此， 作者 调查了 欧洲 、 日本和美国 的 行业 ， 与 工程师和研究人员讨论上述问题 。 各行业中 使用的 软件 如表所示 ， 行业 用户 对有限元素 的评价 也归纳在表中 。根据这些信息 提出在这领域 的研究方 法 。 关键词 板料冲压成形，仿真，有限元法，计算机辅助设计 1 导言 汽车行业面临着全球范围严重的挑战：激烈的市场竞争和严格的政府 环境保护法规。 汽车制造商 为 迎接这些挑战 而采取 的战略 是 有时称为 3R 的策略： 缩短上市时间，降低开发成本 以 赢得竞争 ， 减少车辆重量 以 提高燃料效率。 来 实现 三个目标的 解决方案 必不可少的要 在产品开发和进程设计 中采用基于 统集成技术。 这一努力最显著的部分在于 减少 冲压 车身面板 相关的 加工费用 和 提前期 ， 甚至在增加 技术难 度 ，如使用铝合金和高强度钢，和要求 冲压件 高几何精度 情况下 。 为处理这 趋势所带来的 超越过去的经验 的 问 题 ， 板料成形 仿真 的数值方法 显 得越来越重要 。它由计算机试错 取代了物理 冲压试 错 。 成功的数值 仿真 主要取决于 成形 仿真 软件 的 进展，但 其他相关的技术 的 进 展也很重要。相关技术 的 例子 有能迅速构建和修改加工表面的 统 ， 或多或少 在 使用户能够掌握大量的数据 的可视化的 硬件和软件 以及 最后 在合理的时间内 处理大型仿真的计算机硬件 。 本文 的目的 在于总结业界 金属板料成形 仿真 和相关技术实现 现状 ，并 对 未来的研究方向 提出建议 。 在 80 和 90 年 代 关于金属 板料成形 仿真 已举办了许多国际会议 并 发表了许相 关文章 。然而， 通过 这些 信息还不足以 解决 上述问题 。由于这个原因， ， 作者决定访问 调查 欧洲 、日本和美国 的 汽车行业和钢板供应商 ， 与 工作 在模具冲压 车间和 企业冲压部门 的 工程师和研究人员 来 讨论这些具体 课 题。 2 历史背景 本世纪中叶 对 板料成形过程 的 分析研究已经开始 ， 在 60 年代 ， 数值程序（有限差分方法） 被 应 用 于 轴对称 拉伸 过程 分析中。虽然这种 工作对于 金属成形分析理论贡献 巨大 ， 但是 它还不 能 应 用于实际生产 。 非线性有限元仿真打开了真实工业冲压过程仿真之路， 1985 年 在安阿伯密歇根州 的 板材 成形过程计算机建模 专题讨论会 提出了使用壳单元的弹塑性有限元方法对 三维汽车车身面板成形 过程建模 。 研究 中，对 升降机窗口 外 形的拉伸过程 和甲板盖的 压边圈夹紧 过程进行了 仿真 ， 但 它们尚处于 测试和评价 的 阶段 。 因此，在这个会议中 ，几何建模方法 10 月 12 日 和简化的力学建模方法更 受到业界 赞赏， 发表 了许多关于成形仿真 的文章 ， 其中 两个重要 方向将 使板料成形仿真 提升 到一个新的 水平 ，一个是动力显式 软件 的应用 ，另一个是 一 步法 的提出。在文献 【 16】 中 昂纳克和 明 采用 对 一个油底壳和散热器部分深 拉深，可获得用静态 显式 软件 法获得的的深拉深形状，包括凸缘起皱 。 会后，一些用于 板料成形 仿真的 动力显式 软件 如 开发出来，并且许多汽车企业开始尝试使用这些 软件 。 另一方面， 开发 了基于 和 常 18理念 提出 的 一步法 ， 其中 使 用一个大时间步长 值 ， 逆变形板料 从最 终的零件 配置到最初的 板料 配置。 这个方法的主要好处是计算时间非常短，并且，根据这个 方法 开发 了 许多 软件，主要 在欧洲 如 与此 同时 进行了 根据静态 隐式 增 量 方法 ， 这 也许是 仿真 金属板 变形 的最适当的方法 ， 进行 软件 开发 。 那些 成果 在汽车制造业 3 和 的 三维金属 板料有限元仿真 的国际专题讨论会 上 被提出 了 。 在 我们 访问 的企业所 用 的 静态 隐式 增 量软件 是 为了避免在静态 隐式 方法 遇到 的 收敛 问题，开发了 静态 显式 软件 在最 近 十年期间，由于这些非常密集的 研究 ，板 料成形 仿真 发生 了 显著 的变 化 ， 如 表 1 所 示 。 有 几个独立 的 研究小组 在 10 年前开发他们自己的 有限元 软件 并且 使用 自己的软件 解决他们的问题。 然而， 在 今天，情况 已显著改变了。有三 组 人 ： 研究员、软件开发商和软件用户。 员也许 是 属于研究员 小组 ， 而 多数 工作在汽车制造商和板料供应商 那里 的工程师 属于 软件用户 小组 。 当 软件开发商和用户建立了 一个非常 强 的 联系 时 ， 这两个小组之间的 联系 却 相当 弱 了 。 1998 图 1 最 近 十年 期间金属板 材 成形仿 真 的 趋势 。 3 企业中使用的 软件 我们走访了列于表 1 至 3 的 12 家公司。 地区和 公司 的 选择是基于我们的 兴趣 ，而 非基于 系统 化 战略。 表 1 在欧洲用于汽车制造商和板 料供应 商的软件 公司名称 戴姆勒奔驰 雷诺 汽车 沃尔沃 汽车 访问的地方 国 国 典 et 国 仿真软件 F F Y 统 部 ) 网格生成器 究员软件用户 软件用户 软件开发商 研究员 1988 表 2 在 日本 用于汽车制造商和板 料供应 商的软件 公司名称 马自达 日产 丰田 新日本制 钢 访问的地方 真软件 统 部 ) 部 ) 部 ) 格生成器 3 在 美国 用于汽车制造商和板 料供应 商的软件 公司名称 克莱斯勒汽车 福特汽车 国家钢铁 美国钢铁 访问的地方 真软件 D U) D D 统 网格生成器 模具表面 ) 自带板料网格软件 洲工业 （ 1 ）戴姆勒奔驰公司 尽管 1994 年 戴姆勒奔驰公司 就引进了 板料成形 仿真 ， 但 在模具车间由受过训练的 制造 工程师生产 化 利用它 从 1996 年 1 月 开始的 。 如 表 1 所 示， 目前 金属成形团队正在使用 7 种 软件 。 于 快速预先优化 在零件设计部分 零件形状， 而不是 用 作 几何 工具。 多 地被用于评估几何工具原型的 模具 设计 和 系列 模具 设计。 有时 用 于 执行更加确切的优化。 用于预测 反弹 。 在 厂， 相当 多 的工程师已经被训练使用 仿真 软件 ， 其中有 14 名 程师和 4 名 程师。 （ 2 ）雷诺汽车 在 80 年代期间， 雷诺 通过与 各大学和研究机构 合作 在开发 板料成形 仿真 的 数值方法 上付出很大的努力 。 其中最 重要 的成果之 一 是 开发 基 于 单 步法 的 雷诺正在 在模具设计 部门 使 用此 软件 ，并试图与 件公司进一步开发新的功能 。 其中 一个 功能 是 自动 优化 模 具设 计，另一个 功能 是 能对影响成形过程的 疲劳极限的评价 。为了更准确地 对形成 效应的评价，在 1993 年 ，引入了 入 了 理器，因此，这两个 仿真 软件 可用于 同一 用户界面 。 （ 3 ）沃尔沃汽车公司 在 1989 年 ， 沃尔沃，第一次表明了 动态显式 软件 钣金成形过程的 仿真 的 适用性，并在 经过 5 年的研究 后 ， 在冲压车间 引入该 软件 实际使用。沃尔沃公司目前 在产品设计和冲压工艺 /模具设计中 使用三种有限元 软件 ： 所有仿真 软件 综合成 这是一个专用于 汽车制造 的计算机辅助设计软件。目前 11 个训练有素的工程师能够使用这一系统 执行 仿真 。 （ 4 ） 司 作为钢板供应商， 用有限元 软件 向 金属板材用户 提供技术服务。发了单步 求解 器 对其 商业 化 。对于 言，作为一种提供技术服务的途径，仿真已逐渐变得重要 了 。 本产业 （ 1 ）马自达 在 1990 年 ， 通过与 合作， 马自达开始 了 评估 应用性的 初步研究 。 对于 日本汽车制造商 在 板料 冲压 部 门 使 用 有限元 软件 这是最早的尝试 。虽然马自达内部模具 的 统可以提供信息 以便优化模具 表面 ， 但是 系统无法跟上 快速 变化的技术趋势，因此马自达决定 引入 使用 有限元 仿真 。 与欧洲 汽车 制造商 不同 ，马自达只使用 为 仿真 软件 ，两名工程师在仿真环境中深入开展高级 仿真 。 （ 2 ）日产汽车 于 1994 年 ， 日产汽车开始使用 稍候再模具设计车间引入了 通过与 作 ， 日产公司已经开发出了 专业 版本的 算 在早期阶段冲压作业 中 以获取正确的变形形状 ； 变 形 由于重量和 压边圈夹紧 产生 。大多数计算机 试错 都是在早期设计阶段 进行 ， 即 在 零件 设计 后 使用大致接近 模具面的 几 何 图形 。四个工程师从事 零件 仿真 工作 和 仿真系统 的开发 。 （ 3 ）日本丰田汽车 由于丰田汽车有一个非常先进的几何建模软件，模具的计算 机辅助设计，和训练有素的模具设计工程师， 对 引进 仿真 他们没有太多的热情 。然而， 在 锻压车间，高强度钢板 和 新 面板 形状 被 使用 ，如大型规模做 片断 侧 面 板，迫 使 丰田 使 用有限元仿真 技术 。 试于 1993 年 并被 使用 ，丰田汽车公司自己 拥有 “ 虚拟试错系统 ” ，其中包括 友好 的用户界面 、 一个 新开发的数据 库 。目前四个仿真工程师 在 从事此系统的开发和应用 。 （ 4 ）新日本制 钢 在日本 ， 日本 深冲压 研究小组（ 在 促进汽车和钢铁公司之间的密切联 系 。新日本制 钢已 主要是基于这个框架内 与汽车公司开展了合作调研工作 。 在1991 年， 开发 出 了 于 1994 年 ， 又开发 了 出 有限元 仿真 主要 优 点 是减少实验 次 数，这 项 技术手段 在 被正式使用 之前 主要 用于 解决 薄板用户 所提出的 问题 。 国工业 （ 1 ）克莱斯勒汽车公司 在美国 ，作为 三大汽车制造商 之一 ，克莱斯勒是最后 使用 仿真 的 。然而，于 1994年，克莱斯勒开发的最先进的仿真系统采用 了 成为生产模具进程 的 主流设计。所有主要 的重要的面板 都 使用 它 仿真 。使 克莱斯勒 采用当前 先进的动态 软件 仿真 的 关键原因 是 计算机硬件和可视化工具 开发与应用 。 （ 2 ）福特汽车公司 唯一 用于板料 成形 仿真 的静 态 隐式 软件 ， 早 在 70 年 代 ，由 他的 同事 开发，并 在福特 广泛 使用 。这 个 软件 主要优点是能 够 预测 几乎 所有 成形 瑕疵 包括 缺陷回弹，但缺点是计算时间长。然而，最近，通过引进先进的直接矩阵 方法 求解 计算时间大大减少。 动态显式 软件 运作 也可以 用 于 该工具设计阶段。 （ 3 ）国家钢铁 在 1996 年 ， 在北美洲 ， 汽车制造商和金属板供应商之间 有 一个合作研究方案 ， 叫做 “汽车 钢铁伙伴关系 ”，并在 1996 年， 国家钢铁决定利用有限元 仿真 技术 与汽车制造商合作 建造 有共同 技术 的汽车制造基地，并 使用 了 些 软件 被广泛应用于 支持 客户活动，如管状液压和拼焊板 的形成 。 （ 4 ）美国钢铁公司 美国钢铁公司 通过“ 汽车和钢铁伙伴关系 ”和 “ 回弹项目 ” 与 汽车制造商 密切合 作 。 钢板 使用性能 的 评 估 是一个重要的 课 题。例 如， 通过 使 动态 代码 和 静态 代码相 结合 来仿真面 板 局部 凹 痕 抗力 的形成过程 。 附件 2：外文原文 （复印件） an of of by to in in of in a on of in is he on of to R in in to in to to on AM in A of is on of to of as of of To by of by a of on in in is of AD or AD to it to of is to an of of in to of to in 980990. is to to to at in of 2. of in of 1, 2 to ax in 960 3to of of be to of 4 A on of 985 7, in by In of a of a in of an to in So in 1013by 915, to a of a 6 of 6of an a by on by to to On on in a to A of is on to on be at 19, 3 20 621in by 2, 3 24In to in 27, 28. to of be to be 10 E of to of in to of is a a 3. N e 2 . of of on on 1) G 994 of it in by 996. As , by a of of at is to is to a of A of to (2) to of of on is in is to in is of 29is of of a Oto of 993. so be in (3) of to of 989 16, of in E is AD 1 to (4) s a E to to a 23 as a to 1) a to in SI BM 990. to a FE to an AD in to E In to as in 2) 994, a to in to a at of of in of in of (3) of of in of as a to E 993 , of a on (4) a on 994. EM is in of to by S 1) S, to a 994, in 南京理工大学泰州科技学院 本科生毕业设计（论文）选题、审题表 系 部 机械工程系 指导 教师 姓 名 张卫 专业技术职 务 高级工程师 课题名称 基于 方盒件 变压边力 冲压成形工艺研究 适用专业 机械工程及自动化 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题预计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 适中 易 课题简介 冲压成形工艺被广泛应用于汽车航天等领域， 方盒形件属于非轴对称件， 是研究复杂几 何形状件的冲压成形工艺的基础。本课题首先选取了 方盒形件 作为研究起点，针对智能数控冲压机床对压边力控制的要求，借助 探讨方盒件冲压成形工艺。 课题应完成的任务和对学生的要求 1 论文要求： （ 1）文献查阅有关 板材冲压和有限元 方面 的 资料 ； （ 2） 方盒形件 型建立 ； （ 3） 方盒件冲压成形 限元分析 ； （ 3）仿真调试； （ 4）按要求提供各种设计文档 。 2要求学生具备机械设计、 方面的基础知识。 所在专业审定意见 ： 专业负责人 (签名 )： 年 月 日 本课题由 王忠贤 同学选定，学号： 0501510141 注： 1该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用； 2有关内容的填写见背面的 填表说明 ，并在表中相应栏内打“ ”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 填 表 说 明 1 该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由 2名及 2 名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。 2 “ 课题性质” 一栏： A产品设计； B工程技术研究； C软件开发； D研究论文或调研报告 ； E其它。 3 “课题来源” 一栏： A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题； B企、事业单位委托课题； C校、院（系）级基金课题； D自拟课题。 4 “课题简介” 一栏： 主要指该课题的背景介绍、 理论意义或实用价值。 南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 王忠贤 学 号： 0501510141 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 基于 方盒件 变 压 边 力 冲 压 成 形 工 艺 设 计 指 导 教 师 : 张卫 张少文 2009 年 3 月 22 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完 成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇 科技论文的信息量，一般一本 参考书最多 相当于三篇科技论文的信息量 （不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日 期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 摘要 随着冲压加工的工件形状越来越复杂，材料越来越多样化，融合了 技术的板料冲压智能制造技术成为目前冲压技术的研究热点。方盒件作为非轴对称研究的起点，是金属薄板拉深成形中较为典型的冲压件 ， 其变形规律具有一定的典型性 ， 对方盒件成形 时的单位压边力进行优化设计 ， 为预测和优化方盒件拉深成形质量提供了行之有效的手段。 因此， 压边力作为冲压成形过程中一种最简单、有效的工艺控制手段受到越来越多关注。 关键词 盒形件 成形工艺分析及 变压边力 传统 刚性压边和弹性压边难以满足复杂的拉伸件工艺的要求 ， 板料成形需解决的主要问题包括缺陷 (起皱、拉裂、回弹 )预防、压边力确定、模具磨损的影响、润滑方案确定、成形力确定、毛坯尺寸确定和压延筋布置等 1。板料成形 参数。 利用 1 盒形件 盒形件是金属薄板拉深成形中较为典型的冲压件 ， 其变形规律具有一定的典型性 ，研究这类件的成形规律 2， 不仅对这类件成形工艺参数和工艺步骤的确定是至关重要的 ，同时也是进一步认识复杂件成形规律的基础。利用传统的方法进行冲压件工艺分析时 ，为了避免材料成形过程中出现断裂、起皱、颈缩等不良影响 3， 必须反复修改成形加工的某些参数或修改模具形状 ， 使得工艺过程耗资大、产品开发周期长 ， 已不能适应激烈的场竞争和现代工业的发展要求。而采用 方盒件成形质量的预测和优化，不失为一种行之有效的方法，对提高制成品的制成质量提供了良好的保障 4。 2 成形工艺分析 成形工艺分析 选用非轴对称件 方盒件，借助 找最优压边力控制曲线 5,6，将弹塑性力学理论和人工智能技术结合起来，提出预测板料拉伸过程中压边力控制曲线的办法，大幅度减少设计和试验的工作量，降低成本费用，提高板料的成形性能，最终奠定最复杂形状冲压件压边力的智能预测研究的基础，对智能数控冲压机床的 研究和设计都具有重要的现实意义。冲压是一种高效率的生产方式，适用于大批量的生产，其材料的成本占生产成本的 60% 80%，材料利用率的高低主要取决于排样方案的优劣。根据不同的加工工艺与加工方式，有普通单排 、 普通双排 、 对头单排 、 双头双排 4种排样方式可供选择。 在金属材料成形中，材料的成形过程受到材料的参数，工艺参数，材料尺寸等诸多因素的影响，其中材料参数主要包括材料的抗疲劳强度，屈顺强度，应变硬化指数，各向异性指数等 7。工艺方面参数主要是指冲压速度，压边力的大小和分布，成形润滑情况等等。 变压边力 目前 ,国内外对变压边力改善板料成形性能的内在机理仍不够十分了解，研究结果不能直接用于指导实际生产，同时，最佳变压边力的确定仍依赖于手工“试错”，并且缺乏有效的确定最佳变压边力优化设计方法。通过数值模拟与正交优化的有效结合，对方盒件成形进行研究也表明了正交设计优化方法对于方盒件冲压成形参数的优化是一种有效可行的途径 8,9。 通过研究发现，适当的控制压边力在拉 深 加工中的数值，能够更好的控制制品成形的质量。 3 金属板料成形性能及其 析 金属板料成形性能分析 板料成形加工是金属加工的一种重要工 艺方法 ， 它不仅生产效率高、原材料消耗少 ，而且可以有效地改善金属材料的力学性能和组织 ， 因而在国民经济中得到了极为广泛的应用 ， 特别是在航空、宇航、汽车、造船、电器、五金等工业部门。板料冲压成形的方 式有很多 ， 通常可用四种基本变形方式来认识 ， 即膨胀、拉延、伸长类翻边以及弯曲变形板料冲压成形的方式有很多 ， 通常可用四种基本变形方式来认识 ， 即膨胀、拉延、伸长类翻边以及弯曲变形。一般来说 ， 板料成形性能依赖于压力、拉力、拉伸速率、温度这些与金属抗伸长断裂有关的因素 10， 金属材料的尺寸、形状、第二相微粒的分布状况等对其性能 影响也很大。 板料冲压成形 一般来说 ， 一个成功的金属板料冲压成形 限元求解器和后置处理三部分组成。板料成形 网格划分、定义约束条件、施加条件和边界条件等 ) 11， 求解 (数值计算 ) 和后处理分析结果 (应力、应变、材料厚度分布、能量等历史曲线、云图及动画 、 切取截面显示、回弹 、 等 )。金属板料冲压成形 使产品设计、模具结构更合理、工艺参数更满足要求 12。板料成形 所示。 图 1 板料成形 形、回弹、翻边、切边等板料成形过程中的不同工序，也可以进行多步成形（或多工序加工）分析。通过用户已定义好的冲压工艺及模具曲面形状来预测成形状态，其中包括减薄拉裂、起皱、回弹等各种问题，同时可 以对成形力、压边力、拉延筋、模具磨损等各种工艺问题进行分析 13,14，以便优化工艺和模具设计。对于容易出现局部开裂的现象 ，拟定利用 15，验证和优化工艺参数。 4 结语 利用 件进行模拟仿真以代替传统工艺方法中的不足，对材料进行高效率的生产，可大大优化生产工艺，降低运营成本，提高企业生产效率。 参 考 文 献 1 徐红雪，夏如艇 J自然科学版 ),2003,8(2):3 4. 2 谢晖 冲压工艺分析理论与关键技术研究 D湖南大学 ,2003. 3 常志华 ,吕亚清 ,姜奎华 J息与管理工程版 ),1990,18(5):21 32. 4 常志华 ,吕亚清，姜奎华 与方法 J信息与管理工程版 ),1990,6(9):35 39. 5 徐尚德 ,雷君相 ,于珊珊 J2004,12(2):15 18. 6 夏琴香 ,阮锋 单道次拉深旋压力的影响 J2004,22(8):26 32. 7 王凤琴 ,赵军 ,官英平 ,马丽霞 J2003,15(3):2 4. 8 王凤琴 ,赵军 ,官英平 ,马丽霞 J2003,15(6):8 16. 9 王仲奇 ,雷鹏 ,王亚红 方盒形件分块变压边力成形研究之一 J2003,33(4):5 12. 10 孙景芳 ,赵 庭 良 零 件 一 次 拉 深 成 形 极 限 的 研 究 J 机 械 学报 ,1994,27(7):12 17. 11 贾慧敏 ,王安强 型的三维离散元法边界建模方法J2(9):22 24. 12 贾志欣，李红林 术在塑料模具设计课程教学中的应用研究与实践J2008,19(7):32 36. 13 孙贤初 ,党新安 件在齿轮结构分析中的联合应用 J2008,24(9):23 29. 14 李奇涵 ,王科飞 ,王立威 ,李奇涵 .术的板料冲压成形模具开发 J2005,34(6):13 18. 15 童春桥 J2005,33 (4):4750. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 通过对上述文献综述的了解和分析，本课题主要研究 方盒件 冲压成形工艺 ， 利用值模拟技术对其进行分析研究。 我准备采取以下步骤来开展和完成我的毕业设计： (1) 根据 查找 所提供的数据对被加工零件 （ 方盒件 ）进行详细的分析； (2) 根据分析的结果， 使用 件分析模型 ；拟定 被加工零件 (方盒件 )的简图 及模型 ，进行 变压边力 的 冲压工艺分析计算 ； (3) 运用 真模拟调试，选取变压边力曲线对方盒件成形及其冲压工艺进行 做总体的规划； (4) 对 所得记 录 进行详细的分析 设计 并总结 ， 完成设计并 撰 写说明书 。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 该生通过阅读与本课题相关的参考文献，进行了 一定的 总结，撰写的本文献综述能够反映“ 基于 方盒件 的变压边力 冲压成形工艺设计”的课题背景以及相关知识，论文撰写较 通顺 ，符合规范，达到了撰写文献综述要求和目的，为毕业设计后期分析打下了良好的基础。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： “基于 方盒件 的变压边力 冲压成形工艺设计”这一课题的深度、广度及工作量均适中，合适学生在毕业设计期间完成，希望该生能独立的进行方盒件的冲压成型工艺的研究，完成课题的要求，撰写毕业论文，达到进行科研训练和本科毕业设计的要求。 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )前期工作材料 学生姓名 : 王忠贤 学 号： 0501510141 系 部 : 机械工程系 专 业 : 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 : 基于 方盒件变压边力 冲压成形工艺设计 指导教师 : 张 卫 高级工程师 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 4 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原文 1 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 2009 年 5 月 基于 答 辩 人 ： 王 忠 贤 导 师： 张卫 高级工程师 论文研究的主要内容 1. 论文研究的背景及意义 拉深是板料冲压成形中的主要成形方式 ,在汽车 、 航空航天 、 石油化工等诸多等领域均有广泛的应用 。 方盒形件广泛应用于电子部件和汽车部件中 ， 如电池盒 、半导体盒和汽车反光镜 、 汽车油箱等 。 在实际生产中拉深件多为非轴对称形状 ， 而方盒形件是典型的非轴对称形的拉深件 ， 在方盒形件拉深过程中材料的变形较为复杂 ， 因此以方盒形件为研究对象对拉深工艺作进一步的探讨更具有实际意义 。 传统的方法进行冲压件工艺分析时 ， 为了避免材料成形过程中出现断裂 、 起皱 、 颈缩等不良影响 ， 必须反复修改成形加工的某些参数或修改模具形状 ， 使得工艺过程耗资大 、 产品开发周期长 ， 已不能适应激烈的场竞争和现代工业的发展要求 。 传统的压力机在冲压过程中压边力一般为恒定值，这制约了材料的成形性能，也影响了冲压件的尺寸精度和稳定性。为了获得更好的成形质量，变压边力控制曲线对成形性能的影响和变压边力预测成为目前冲压技术研究的关键技术之一。国内外对变压边力展开了大量的研究，主要集中在冲压成形工艺、变压边力和板料冲压成形 方盒件冲压成形时 ， 拉深变形总是与弯曲的胀形等其他方式的变形同时发生 。 其成形机理非常复杂 ，而对方盒件成形理论的探讨还处于初级阶段 ， 本文对拼焊板成形理论的分析主要包含以下三个方面： (1) 方盒件冲压成形的基本原理 (2) 方盒件冲压成形的变形特点 (3)方盒件冲压成形的主要拉深失效形式 (1)方盒形件冲压成形的基本原理 方盒形件可以看作由直边部分及圆角部分组成 ，因此方盒形件的拉深成形是圆角部分拉深 、 直边部分弯曲两种方式的组合 。 宽度为 压边力和圆角半径为的凸模 、 圆角半径为 、 转角半径为 、 截面宽度为 被拉入凸模和凹模之间的间隙里 ， 成为开口的方盒形件 。 (2)方盒件冲压成形的变形特点： 由于金属向直边流动 ， 使得径向应力在角部的分布是不均匀的 ， 拉应力在圆角中间处最大 ， 直边中间处最小 ， 而且平均拉应力比相应圆筒形件的拉应力小的多 ， 于是减小了危险断面的载荷 ， 不易被拉断 ， 故盒形件的成形极限较高； 拉深时 ， 压应力的分布也如同拉应力分布不均匀 ， 在圆角中间处最大 ， 直边中间处最小 ， 如果直边较长 ， 中间部分压应力近似为零 ； 最大拉应力和最大压应力均出现在角部 ， 因而破裂 、 起皱等现象也多在角部发生 ， 远离角部的直边部分一般不会产生起皱； 由于变形速度的不一样 ， 从而导致应力分布不均匀 。 (3)方盒形件拉深工艺主要失效形式： （ 1）起皱 起皱是指在原为光滑的平面或曲面上出现褶皱的现象。起皱是板料拉深成形中的一种有害现象，轻微的起皱会影响产品的形状精度、尺寸精度以及表面质量等，而严重的起皱可能会妨碍和阻止加工过程的顺利进行。 （ 2）破裂 破裂是拉深失稳在薄板冲压成形中的主要表现之一 。在以拉为主的变形方式中，板料往往过度变薄甚至拉断，这种现象实质上和起皱一样，也是变形不能稳定进行的结果。 （ 3）回弹 回弹是指在板料成形结束阶段，随着变形力的释放或消失，成形过程中存储的弹性变形能要释放出来，引发内应力重组，进而导致零件整体形状改变。回弹是板料成形中不可避免的现象，它的存在影响零件成形精度，增加试、修模以及成形后校形的工作量。 方盒形件是薄板金属冲压中较难成形的一类零件，并且在其成形过程中的变形特点具有一定的典型意义，因此很有必要对其进行数值模拟。 （ 1）确定方盒形件的尺寸：在 中建立凸模、凹模、板料的模型，在草绘状态下绘制凸模、凹模、板料的尺寸。对于凸模和凹模草绘后进行拉深，拉深深度为20板料草绘后填充。 （ 2）根据工件尺寸利用 生成的实体模型单击文件，保存副本，文件类型选择 *击确定，在输出 取曲面，坐标缺省，单击确定。这样就能把相应的模型转换为 * 时将相应的实体模型保存以便在后面改变模 具参数重新建模所用。 方盒件冲压工艺模拟与分析前处理 ： （ 1）将 * （ 2）定义板料的材料与属性，模具间距； （ 3）定义凸模的运动和压边力； （ 4）对模型进行有限元计算。 方盒件冲压工艺模拟与后处理分析 ： 在仿真结束后， 可以进入 行一系列后处理。 (1)等值线 对单元应力和相关的结果等进行显示，如图 (a)； (2)矢量图标 将结果以矢量形式显示，能够对材料的流动性进行显示，如图 (b)； (3)成形极限图 用来评价板料的可成形性 (安全和失效区域 )，如图 (c)； (4)厚度 用来模拟坯料在成形中的厚度等值线变化，以评估冲压质量，如图 (d)。 (a) 成形等值线图 (b) 成形矢量图 (c) 成形 (d) 成形厚度变化图 用 P r o / E 建 立
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