厚板料冲小孔模具设计及有限元模拟【冲压模】【带PROE三维】【16张CAD图纸】

厚板料冲小孔模具设计及有限元模拟

44页 17000字数+说明书+任务书+开题报告+PROE三维图+16张CAD图纸【详情如下】

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Q235-A.F冷轧刚带.dwg

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设计图纸16张.dwg

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摘  要

本文详细地阐述了厚板料冲小孔模具的设计及有限元模拟过程。首先简明叙述了现代国内外模具发展概况，通过有限元模拟分析模具可能出现的问题，然后重点设计了冲裁模具中相关部件，如凹凸模、模架设计以及压力机选择，并对冲压材料性能进行了分析。最后根据冲裁件的产品数量要求，以及结构要求，设计出来整套模具。整个设计过程都是用CAD、Pro/Engineering软件进行参数化设计，使整个模具设计过程简单明了。利用DEFORM软件进行有限元模拟分析，为模具设计和成型工艺的指定提供参照依据。      

在设计过程中首先使用CAD软件设计成型零件以及非标零件，然后在Pro/Engineering软件中实现三维实体设计，最后导入DEFORM中，分析工件上选取点的应力、应变以及应变速率等相关因素，从而完成模具的整体设计以及有限元模拟，对直接指导生产有一定的意义。

关键词 ：厚板料；冲小孔；参数化设计；有限元模拟

ABSTRACT

The design of a die used for punching small holes on thick sheets and its finite element simulation were investigated in this paper. Elaborated the modern die & mould development situation concisely. First， by using finite analysis Microsoft to simulate the deformation processing for avoiding serious  problems that may occur， then focusing on the calculation of the relevant parts in mould design， such as designing the die、bump， and formwork and choosing for punching machine ， and analysis of material performance.  Finally， according to the requirement of the structure and amounts of the product， we design the set of mold， and then carry out some related simulation analysis. We use CAD and Pro/Engineering software parameterization design in the process of whole designing， making the whole mold design process simple and clear to mend. Also， we use DEFORM software to provide reference basis of mould design and forming technology for the finite element analysis.

First， using CAD software design molding parts and non-standard parts in the design process， then， designing the 3D entity in Pro/Engineering software， finally， put the 3D entity into DEFORM to analyze the stress、strain and strain rate of selecting points. Thus， complete the overall design and finite element simulation and analysis， there must be have certain significance to direct production.

Key words   thick sheet; blunt holes; parametric design; finite element simulation

目  录

1  前  言1

1.1模具行业发展的现状1

1.2我国模具发展的现状1

1.3参数化技术及有限元模拟慨述2

2  工件成型工艺性分析5

2.1钩钉块二维图5

2.2结构特征分析及成型工艺性分析5

2.2.1结构特性分析5

2.2.2成型工艺性分析6

2.2.3 冲裁件材料的基本性能6

3  厚板冲小孔有限元模拟及其相关分析8

3.1有限元模拟及厚板冲小孔概述8

3.1.1有限元模拟8

3.1.2厚板冲裁模拟概述8

3.1.3金属弹塑性大变形的有限元模拟9

3.1.4材料断裂准则及断裂模拟10

3.1.5有限元网格重划分11

3.2 导入deform前相关准备11

3.3 冲裁加工模拟的建模12

3.3.1前处理13

3.3.2模拟过程线框图15

3.3.3后处理器15

3.4 模拟结果及讨论17

3.5  结论18

4  模具结构设计19

4.1计算冲压力19

4.1.1 冲裁力19

4.1.2 卸料力及推料力19

4.1.3 总冲压力20

4.2冲裁间隙20

4.3凸凹模工作部分尺寸与公差20

4.4 冲孔凸模的结构设计22

4.4.1 冲孔凸模的长度尺寸22

4.4.2 冲孔凸模工作部分结构如下图22

4.4.3 冲孔凸模的强度校核23

4.5 凹模的结构设计23

4.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸23

4.5.2 凹模板的厚度23

4.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸23

4.5.4 凹模工作部分结构图24

5  冲压成形工艺与设备25

5.1冲压工艺方案及模具形式的确定25

5.1.1 工序的确定25

5.1.2 模具形式的确定25

5.2 冲压设备的确定25

5.2.1 规格选用原则25

5.3 设备及相关模架确定26

5.3.1 压力机确定及其参数26

5.3.2 模架相关确定27

5.4模具整体设计形式32

6   填写冲压工艺卡和编写技术文件35

参考文献37

致  谢38

2.2结构特征分析及成型工艺性分析

2.2.1结构特性分析

该塑件为钩锭块，其二维图尺寸如图2.1所示，工件的壁厚为4.5mm，为大批量生产，材料为Q235A.F，成型工艺性一般，尺寸较小，厚度较厚，批量较小，属普通冲压件。

2.2.2成型工艺性分析

冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

该冲裁件工艺性分析如下：

（1）此冲裁件的形状不规则，尺寸较小，厚度较厚，批量较小，属普通冲压件；

（2）此冲裁件的外形转角处都有适当的圆角，这样可以延长模具寿命，此冲裁件标出了冲裁边的交角；

（3） 此冲裁件孔到零件边缘的距离都符合要求，能够使模具强度和制件质量达到要求 ；

（4）此冲裁件孔R=1.25冲头须有一定的凸模强度和稳定性；

（5）此冲裁件精度采用IT12级；

（6）此冲裁件的平面度和直线度的公差等于被测表面最大轮廓尺寸的0.5%；

（7）此普通冲裁件的孔壁的表面粗糙度值为12.5，毛刺高度要求不大于0.25，不许有严重开裂；

（8）由于冲切对象上一道的落料工序为了延长模具寿命，采用大间隙，会使得工件边缘的塌角较大。这样一来，在冲孔时，容易使得冲头在接触工件塌角表面后打滑，显著降低冲头的稳定性。

综上所述，该锭钩块冲小孔工序的工艺性较差，在模具结构上应该尽量保证模具的结构刚性、模具工作部件的夹装牢固，同时应该允许一定的冲头的报废率。

2.2.3 冲裁件材料的基本性能

Q235是普通碳素结构钢，屈服极限235MP左右，并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专业用钢使用。

（1）下面是在对应条件下Q235-A.F钢的化学成分，力学性能以及许用应力

表1钢的化学化学成分(%)

C?Si?Mn?P?S?

0.14～0.22?≤0.07?0.30～0.60?≤0.045?≤0.050?

表2 钢板的力学性能

板厚（mm)?бb(Mpa)?бs(Mpa)?δs(%)?

2～3?375～500?≥235?≥20?

>3～3.5?≥21?

>3.5～4?≥22?

>4～16?375～500?≥235?≥25?

表3 钢板在下列温度下的许用应力（Mpa)?

板厚（mm)≤20?(℃)100(℃)150(℃)200(℃)250(℃)

3～4?11311311310594

4.5～16?11311311310594

参考文献

[1] 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编． 模具设计与制造简明手册． 第二版  上海：上海科学技术出版社 1998．

[2] 刘鸿文主编．材料力学．第四版  北京：高等教育出版社 2004年．

[3] 杨峰主编. 模具设计 .北京：人民邮电出版社，2003年

[4] 陈于萍、周兆元主编.互换性与测量基础，第二版 北京：机械工业出版社 2005年

[5] 李维钺主编.中外钢铁牌号速查手册.北京：机械工业出版社 2004年

[6] 黄毅宏、李明辉主编. 模具制造工艺学 北京：机械工业出版社

[7] 李传明等主编.DEFORM5.03金属成型有限元分析实例指导教程.北京：机械工业出版社 2007年

[8] 王新华主编.冲模设计与制造实用计算手册.北京：机械工业出版社 2003年

[9] 王巍主编. 机械制图. 北京：高等教育出版社，2003年7月