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外文翻译--新型四分区锥形压边力摩擦辅助拉深的工艺.doc
基于CADCAE的方盒件冲压成形工艺设计【答辩稿+毕业论文+开题报告+外文翻译+任务书】
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基于CADCAE的方盒件冲压成形工艺设计【答辩稿+毕业论文+开题报告+外文翻译+任务书】,基于,CADCAE方盒,冲压,成形,工艺设计,答辩,毕业论文,开题报告,基于CADCAE的方盒件,外文翻译,任务书
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任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生； 2 任务书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，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中 文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005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）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 基于有限元分析 冲压成形工艺 在板料成形特别是在 复杂零件成形工艺中的重要作用 。 通过本课题旨在让学生了解基于有限元分析的冲压成形工艺的研究方法，并运用限元软件对方盒件冲压成形过程进行数字建模与动态仿真，探讨方盒件冲压成形工艺，奠定研究复杂几何形状件的冲压成形工艺的基础。 通过该课题可以培养学生解决实际问题的能力，提高学生综合应用能力和独立工作能力，为学生最终走向工作岗位打下基础。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 方盒形件由于属于非轴对称件，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 选取了简单的非轴对称件 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 段通过改变法兰分区和压边力方式进行板料的成形性能的有限元分析 原始数据： 其中凹模截面尺寸 模截面尺寸 100100模圆角尺寸10模圆角尺寸 10角半径 10料选取电镀锌热轧低碳钢 擦边界条件为 技术要求： 分别对压边力 P 为 90300凸模行程 h 为 5 40 、 凹模圆角半径 5 20 等参数进行模拟，通过 研究凹模圆角、凸模圆角、转角等工艺参数对方盒形件成形质量的影响 ，探讨方盒件冲压成形工艺。 课题要求： （ 1）文献查阅有关板材冲压和有限元方面的资料 （ 2）建立方盒形件凸凹模 型； （ 3）对方盒件冲压成形过程借助 件进行 限元仿真分析； （ 4）总结方盒件冲压成形中压边力变化趋势； （ 5）按要求提供各种设计文档，并完成毕业论文。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 1、方盒件 型及有限元分析数据 2、毕业设计论文 4主要参考文献： 1 姜奎华 ,杨裕国 M机械工业出版社 ,1998. 2 李硕本 M西安工业大学出版社 ,1987. 3 李硕本 M机械工业出版社 ,2002. 4 王孝培 M机械工业出版社 ,1990. 5 郭景仪 ,陈炎嗣 制造 M机械工业出版 ,1988. 6 刘航 M西安电子科技大学出版社 ,2006. 7 成虹 M电子科技大学出版社 ,2002. 8 杨玉英 J1989,(6):139 齐文艺 . 盒 形 件 法 兰 起 皱 临 界 压 边 力 影 响 规 律 研 究 J. 锻 压 技术 ,2008,33(2):5210 鄂大辛 M2002. 11 王风琴 拉深智能化控制关键技术的研究 D哈尔滨工业大学 ,2003. 12 姜银方 J2007,(32):29013 黄冲 ,陈大军 件在汽车开发中的应用 J2007,(8):6514 谢斌斌 ,丁国富 ,黎荣 覆盖件冲压成形性工艺分析 J2008,(35):1415 徐国艳 , 施 法 中 . 有 限 元 反 向 计 算 毛 料 形 状 J. 塑 性 工 程 学报 ,2002,(2):43 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2009 年 3 月 9 日 3 月 29 日 3 月 30 日 4 月 12 日 4 月 13 日 4 月 27 日 4 月 28 日 5 月 16 日 5 月 17 日 5 月 31 日 6 月 1 日 6 月 5 日 完成外文资料翻译、文献综述和开题报告 完成基于有限元分析的方盒件冲压成形工艺研究总体方案设计。 借助 立凸模、凹模及板料模型。 借助 察法兰分区和压边力的实际变化趋势。 完成毕业论文，准备毕业答辩 论文答辩 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系部意见： 系部主任： 年 月 日 基于 论文研究的主要内容 (1) 简要介绍本课题研究的背景和意义，分析了国内冲压成形工艺的现状，确立课题的研究内容和目标介绍方盒件的特点以及成形过程中的主要缺陷及造成这些缺陷的主要因素。 (2) 在 (3) 利用 压边力、冲压行程、凸凹模圆角半径和板料的不同材料进行模拟分析，总结出这些因素对成形的影响过程和控制方法，对方盒件冲压成形工艺参数的选择提供可靠依据。 (4)总结所做课题 1 论文选题的背景及意义 (1)冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板料施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。 (2)近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形等新工艺，冲压件的成形精度更加精确，生产力也得到了提高。 (3)此外，对冲压成形性能和成形极限的研究、冲压件成形难度的判断以及成形预报等技术的发展，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。 本课题首先选取了简单的非轴对称件 方盒形件作为研究起点，借助度大小、凸模行程、凸凹模圆角半径和压边力方式进行板料的成形性能的有限元分析仿真，探讨方盒件冲压成形工艺。 2 方盒形件拉深成形的理论分析 方盒形件拉深特点 方盒件属于非轴对称零件，与旋转体轴对称零件拉深比较，方盒件拉深时毛坯变形区的变形分布要复杂的多。它的拉深特点是： （ 1）凸缘变形区内径向拉应力的分布是不均匀的。它在圆角部分最大，在直边部分最小。 （ 2）由于直边和圆角变形区内材料的受力情况不同，直边处材料向凹模流动的阻力要远小于圆角处，并且直边处材料的径向伸长变形小而圆角处材料的径向变形大，使变形区内两处材料的位移量亦不相同，直边处大于圆角处。 （ 3）在毛坯外周边上，切向压应力的分布也是不均匀的。从角部到中间直边部位，压应力的数值逐渐减小。通常情况下，起皱都发生在角部。 方盒形件拉深缺陷 方盒形件拉深主要出现的缺陷是拉裂和起皱 (1) 拉裂 拉裂体现在板料的减薄量上，可以用最薄壁厚表示。零件拉裂容易出现的两个地方。 1）是凸缘圆角处，主要原因是凹模的相对圆角半径过小； 2）另一个是直壁与底部转角相切的“危险断面”处。 （ 2）起皱 起皱是盒形件拉深成形中的主要缺陷 ,起皱，简单来说就是由于切向压应力过大而使凸缘部分失稳造成的。通过仿真分析，起皱的有以下的因素：压边力的太小、凸、凹模的间隙太大、凹模圆角半径太大。而压边力是控制起皱的主要手段。 3 基于有限元的板料成形仿真建模 板料成形有限元数值模拟基本理论 弹塑性有限元理论 金属塑性成形的有限元理论分为固体型塑性有限元法和流动型塑性有限元法 。 （ 1）固体型塑性有限元法包括小变形和大变形弹塑性有限元法。 （ 2）流动型塑性有限元法包括刚塑性有限元法和粘塑性有限元法。研究板料成形过程主要采用弹塑性有限元法。 板料成形数值模拟关键技术 板料成形数值模拟技术涉及到塑性力学、有限变形理论、有限元理论、板壳理论、计算数学、计算机辅助设计、计算机图形学和可视化技术等多方面的理论和技术，其中核心内容和关键技术如表 3 与其他的有限元分析软件相比 ， （ 1） 具有强大的图形文件导入功能，能够方便而无数据丢失地读入 G、 （ 2） 率高，模拟结果准确性很好。 （ 3） （ 4）支持从个人机、工作站到巨型机的所有硬件平台。 基于 用 P r o / E 建 立 方 盒 件 板 料 及 模 具 的 几 何 模 型以 I G E S 格 式 将 零 件 模 型 导 入 D Y N A F O R 拉 延 类 型 及 接 触 算 法模 具 有 限 元 网 格 划 分模 具 网 格 检 查 及 修 补划 分 毛 坯 网 格 ( 如 自 适 应 网 格 划 分 )定 义 成 形 工 具 （ 凹 模 、 凸 模 、 压 边 圈 、 板 料 ）定 义 材 料 属 性 ， 选 择 材 料 模 型 及 单 元 公 式 ( 如 B T )设 置 成 形 参 数 ( 如 压 边 力 、 冲 压 速 度 等 )建 立 方 盒 件 模 型求 解 器 仿 真 计 算应 力 应 变 、 厚 度 分 析成 形 极 限 图 （ F L D ）材 料 流 动设 计 结 果 是 否 满 意后处理前处理不 满 意满 意开 始结 束修改几何模型或成形参数 方盒件成形仿真 （ 1）模型的建立 用 模，压边圈，板料模型。根据工件尺寸利用 （ 2）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 。 （ 3）后处理 在仿真结束后， 可以进入 行一系列后处理。 4 方盒形件拉深成形的模拟分析 （ 1）方盒形件是薄板金属冲压中较难成形的一类零件，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。 （ 2）在方盒形件拉深成形过程中，板材不同部位的受力状态、变形方式以及变形性质存在较大差异，材料的性能参数、模具几何参数和压边力等因素，都影响着方盒形件的成形规律和拉深性能。对方盒形件成形质量的产生影响的主要因素主要有压边力、凸模行程、凸、凹模圆角半径等工艺参数。 不同凸模圆角半径下变形特点的分析 采用方案如下： 1）凸、凹模的间隙为 壁转角 10模圆角 10 2）材料参数如表 3）压边力大小为 P=230深行程 25深速度 2500mm/s。 不同凸模圆角半径的薄厚变化0510152025306 8 10 12 16 20凸模圆角半径百分比最大变薄率%最大变厚率% 10 12 16 20凸模圆角半径应变量最大正应变最大负应变不同凸模圆角半径应力的变化 10 12 16 不同凸模圆角半径下变形特点的分析 拉裂 （ a）凸模圆角半径 6b) 凸模的圆角半径 20结果分析： 1）凸模半径在 6半径为 20起皱方面，各凸模圆角半径下的起皱情况大致相同。 2）从拉深的薄厚图可见，当凸模圆角半径减小，板料的变薄越严重，主要变薄区分布在底面圆角的周围，造成圆角处的拉裂。凸模圆角半径对应力和应变的影响并不明显。 (3) 由上述分析可以知道，凸模圆角半径不能过小，根据理论计算应该在（ 1，所以凸模圆角半径在16 不同凹模圆角半径下变形特点的分析 不同凹模圆角半径的薄厚变化0510152025306 8 10 12 16 10 12 16 20凹模圆角半径应变量最大正应变最大负应变不同凹模圆角半径应力变化 10 12 16 20凹模圆角半径应力 1）凸、凹模的间隙为 壁转角 10模圆角 10 2）材料参数如表 3）压边力大小为 P=230深行程 25深速度 2500mm/s。 不同凹模圆角半径下变形特点的分析 起皱 (a) 凹模圆角半径 6(b) 凹模圆角半径 20结果分析： 1）凹模圆角半径在 20较大的圆角半径下，并没有出现拉裂的情况，但是起皱区域增大，在凸缘圆角处的起皱向直壁区域延伸。 2）从成形 凹模圆角半径较小时产生严重的变薄，从而造成拉裂，说明由于凹模圆角半径过小使得，材料流进凹模时的阻力增加，变形增大，从应变应力变化可以看到这一点。 3)由上述的分析可以知道，凹模圆角半径减小可以减少起皱，但是会造成拉裂的机率增加；增大圆角半径可以减少拉裂的可能，但是会加剧凸缘处的起皱。所以凹模圆角应该在 616 不同凸模行程下变形特点的分析 不同行程下的厚薄变化05101520253010 20 25 30 35拉深行程百分比最大变薄率%最大变厚率%0 25 30 35拉深行程应变量最大正应变最大负应变不同行程下应力的变化0 25 30 35拉深行程应力 1）凸、凹模的间隙为 壁转角 10边圆角 10 2）材料参数如表 3）压边力大小为 P=230深速度 2500mm/s。 不同凸模行程下变形特点的分析 起皱 拉裂 (a) 凸模行程10(c) 凸模行程35果分析： 1） h=10薄变化都很小，应力和应变值不大，在法兰的边缘出现轻微的起皱现象，毛胚的大部分材料未被拉伸； h=20时，厚薄变化已很明显，应变和应力变化比 10壁处成形较好，起皱区域减少，但在边缘处仍有部分毛胚处在没有拉深状态； h=25时，应变很应力开始趋于稳定，成形区域增加，而起皱区域较前者变化不大； h=30兰区域减少明显，在凸缘圆角部分起皱加剧； h=35壁处的变薄加大，出现拉裂危险区，起皱区域加大，在凸缘圆角部分出现严重的起皱。 不同凸模行程下变形特点的分析 2）随着拉深行程的加大，拉深的厚薄变化随之加大，这就使得在成形区域的拉裂机率加大，而在法兰曲和凸缘圆角处的起皱问题加剧。同时应变和应力的同时增大也说明了出现起皱和拉裂的可能性增加。从拉深的成形极限图可以看到，在拉深到 35成形区的直壁位置就出现了拉裂的危险区，这说明了随之拉深行程的加大，材料流入成形区减少，使得在直壁区域出现迅速变薄的情况，造成拉裂的危险。 所以理论的拉深行程为 25以可以确定对 200*200的毛胚，其最佳的拉深行程在 2030 不同压边力下变形特点的分析 不同压边力的厚薄变化05101520253090205080105000最大变厚率 %205080105000205080105000 1）凸、凹模的间隙为 壁转角 10边圆角 10 2）材料参数如表 3）拉深深度 25深速度 2500mm/s。 不同压边力下变形特点的分析 起皱 (a) 压边力 P=180(b) 压边力 P=300果分析： 1）压边力的增大，最大变薄率不断增大，而最大变厚率却逐渐减少。 2）当压边力 P=90兰变形区的等值线出现严重扭曲 , 说明法兰区起皱没有完全消除 ; P=210有产生起皱现象，侧壁区等值线非常平滑，未见起皱和破裂等缺陷； P=300然法兰处毛坯向凹模处流动减少，但未见在此压力下出现起皱和破裂，所以在 P=300 由上述可知，压边力过大，则会增加危险断面处的拉应力，导致破裂或严重的变薄，太小则防皱效果不好。 不同材料下变形特点的分析 碳钢 中碳钢 高碳钢 铝合金板料百分比最大变薄率 %最大变厚率 %不同材料的应力变化碳钢 高碳钢 碳钢 高碳钢 铝合金板料应变量最大正应变最大负应变采用方案如下： 1）凸、凹模的间隙为 壁转角 10边圆角 10 2）材料参数如表 3）拉深深度 25深速度 2500mm/s，压边力为 230 不同材料下变形特点的分析 起皱 起皱 拉裂 (a) 板料为中碳钢 (b) 板料为高碳钢 (c) 板料为铝合金 结果分析： 当板料的材料为低碳钢时没有出现起皱和拉裂现象，但当设为中碳钢和高碳钢时它们都出现了起皱现象，其中以高碳钢起皱为最明显 。 当板料材料为铝合金时它出现了拉裂现象。所以材料为低碳钢时为最好。 根据分析结果设计优化方案 从上面的实验数据分析知道， 凹凸模间隙 凹凸模的转角半径在 816 在方案设计是选择凹凸模转角为 10 最佳的拉深行程在 2030了得到在较大行程下的拉深方案，所以各方案的拉深行程为 25 凸模圆角半径的增大使得变薄率减小，其合适的范围在 816 凹模圆角半径的增大则使得变薄率减小，其合适范围在 616 根据分析结果设计优化方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 在各方案中方案 1在拉深过程中出现了拉裂危险区域，其他各方案的变薄率都在 30%的质量要求范围内，变厚率在10%内，都符合成形的要求。通过成形极限 方案的起皱变形看，方案 4的起皱量最小，成形最好，而且变薄率和变厚率都较小，从这两点看，方案 4较为合理的的优化方案。 小结 主要从三个方面进行分析： 1）拉深过程的控制参数，分别对在不同拉深深度、不同压边力下的成形状况进行对比分析，找到拉深过程中的相应变化规律。 2）模具的几何因素，分别对不同的凸模圆角半径、凹模圆角半径、和凸、凹模转角半径进行分析，来寻找模具对盒形件的质量影响，为模具设计找到合理的几何参数。在仿真实验中可以得出凸模圆角半径过小时，冲压过程中出现了拉裂现象，当凸模圆角半径过大时，冲压成形的质量会变的很差；当凹模圆角过大时，在冲压成形过程中会出现起皱现象。 3）对板料材料的不同来分析，像中碳钢，高碳钢等硬度高的材料冲压时会出现材料冲压不彻底，铝和金等材料冲压时会出现拉裂现象。所以要根据以上情况选择合理的材料。 结论 本文通过大量的仿真实验，通过改变压边力和凸模行程来提高成形质量和板料的成形极限，最终找出合理的拉深过程的工艺参数。 本课题的主要工作成果如下： （ 1）根据板料成形原理，分析了方盒形件拉深工艺的过程特点、方盒形件成形的缺陷和成形机理。 （ 2）利用 软件进行 通过 模、板料和压边圈模型。 （ 3）通过 记录实验中所得的数据，通过列出图表进行分析，归纳出压边力、材料、拉深行程、凸凹模的圆角半径等拉深成形中的影响因素对拉深成形质量的影响规律。 （ 4）通过多次仿真实验，根据各因素在冲压成形过程中的影响规律，可以通过改变凸凹模圆角半径、凸模行程、冲压速度、压边力大小和板料材料来影响冲压成形的质量。 谢 谢！ 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 基于 方盒件 冲 压 成 形 工 艺 设 计 指 导 教 师 : 1 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 2 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 本文 首先介绍了冲压成形工艺的发展 和 方盒件的特点，其次 讲 述 了冲压 术在方盒件生产中的应用和存在的问题，最后总结 本课题研究方向 。 关键词 方盒件 冲压 冲压成形 1 冲压成形工艺的 发展 冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使 板材塑性成形，有时对板料施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸 、 形状和性能的一种零件加工方法 1,2。 近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁 、 精密成形 、 精密剪切 、复合 材料成形 、 软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度更加精确，生产力也得到了提高 3。前几年的精密冲压主要指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲，精密拉伸，压印等 ，可以进行复杂零件的立体精密成形。 由于引入了计算机辅助工程（ 冲压成形已从原来对应力应变进行 实际冲压试验 分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计 4 6。 随着 冲压成形工艺的不断发展， 冲压 术水平的不断提高，软件使用者经验及相关数据的不断积累， 它 在缩短产品及模具的开发周期 ，降低开发成本、提高产品及模具质量等方面将发挥越来越重要的作用。 此外，对冲压成形性能和成形极限的研究 、 冲压件成形难度的判断以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形 已从原来的经验 、 实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路 7。 2 方盒件的特点 方盒件 属于非 轴对称 零件，与旋转体 轴对称 零件拉深比较，方盒件拉深时毛坯变形 3 区的变形分布要复杂的多 8。 方盒件的拉深特点 是 ： （ 1）凸缘变形区内径向 拉应力的分布是不均匀的。它在圆角部分最大，在直边部分最小。即使在角部，平均拉应力也远小于相应的圆筒形件的拉应力。 （ 2）由于直边和圆角变形区内材料的受力情况不同，直边处材料向凹模流动的阻力要远小于圆角处，并且直边处材料的径向伸长变形小而圆角处材料的径向变形大，使变形区内两处材料的位移量亦不相同，直边处大于圆角处 9,11。 （ 3）在毛坯外周边上，切向压应力的分布也是不均匀的。从角部到中间直边部位，压应力的数值逐渐减小 10。通常情况下，起皱都发生在角部，但是起皱的趋势要小于拉深相 应的圆筒形零件时的情况 9,12。 对方盒形件成形质量的 产生 影响 的主要因素主要有 压边力 、 凸模行程 、 凸、 凹模圆角半径等 工艺参数 。 3 冲压 术 在中的 冲压工艺 设计中的 应用 冲压工艺贯穿于 冲压 产品 生产 的全过程。冲压 术是从冲压成型过程的实际物理规律出发，借助计算机真实地反映模具与板料的相互作用关系及板料实际变形的全过程，可以用来观察板料实际变形过程中发生的任一特定现象，或用来计算与板料实际变形过程有关的任一特定几何量或物理量。该技术的应用，提高了工艺分析能力和分析结果的准确性，为并行工程的实施提供了有力 支持和保障 ， 将传统产品设计过程的大循环（图 1） 缩短为 创新 术产品设计的小循环 （图 2） 13 15。 冲压 件的一种，它能对高速非线性，大变形冲压过程进行精确的模拟。 它在冲压件成形性分析，科学选材，模具工艺方案设计，冲压成型过程的精确分析等方面得到了很好的应用 。 图 1 传统产品设计过程 4 图 2 创新 术产品设计 随着市场竞争的加剧，冲压 术会得到更广泛的应用，同时也会得到自身功能的更好完善 15。 4 冲压 术存在 的问题 随着 术的不断发展， 件的易用性及计算的准确性都在不断地提高，在产品开发中发挥的作用也越来越重要，但真正要把软件用好，还有不少困难需要克服： (1) 理论计算与生产实际的偏差。在计算机中模拟的状态都是一种理想化的状态，而实际生产中，各种冲压条件不可能与计算机中的一模一样，摩擦条件的变化、不同批次材料参数 的变化都会给冲压成型带来不一样的结果。因此不能苛求计算结果百分之百的准确。这需要在分析中预留一定的安全裕度，也需要分析人员在工作中不断总结经验 ，提高对仿真结果进行合理判断、解释的能力。 (2) 产品成形性能是与具体的冲压工艺密切相关的，而进行产品开发时不可能给分析人员很多时间去做很多个工艺方案来进行分析。 这就要求分析人员也要具备丰富的冲压工艺经验，能在最短的时间内做出最合理工艺的判断，并用这个最合理的工艺来做产品成形性能的分析。同时， 件的模面构造 (能在处理复杂零件时还有一定的局限性， 这也给产品成形性能的分析带来一定的困难。 (3) 等效拉延筋。等效拉延筋的使用给模具方案的比较及工艺参数的修改带来了很大的方便，但提供的等效拉延筋的锁模力与实际拉延筋的大小如何对应仍然需要工艺人员去做大量的数据积累。 (4) 回弹的分析与补偿。一是目前冲压 件对回弹的计算都用的是静态隐式算 5 法 ，回弹计算的精度仍然是个世界性的难题；二是软件本身不给出回弹补偿量的推荐 ，需要分析人员人为地去估计，并一次次地计算，以求得最佳结果，而且每次都要完整地走完一次成形分析流程，这往往需要很长的时间 13。 5 结束语 本课题 即 选取了简单的非轴对称件 方盒形件作为研究起点 ，借助 段通过改变 压边力 、 凸模行程 、 凸、 凹模圆角半径等参数进行模拟 ，通过对 板料的成形性能的有限元分析 讨论方盒形件 冲压成形 的 工艺。 6 参 考 文 献 1 姜奎华 ,杨裕国 M机械工业出版社 ,1998. 2 李硕本 M西安工业大学出版社 ,1987. 3 李硕本 M机械工业出版社 ,2002. 4 王孝培 册 M机械工业出版社 ,1990. 5 郭景仪 ,陈炎嗣 制造 M机械工业出版 ,1988. 6 刘航 M西安电子科技大学出版社 ,2006. 7 成虹 M电子科技大学出版社 ,2002. 8 杨玉英 J1989,(6):139 齐文艺 . 盒形件法兰起皱临界压边力影响规律研究 J. 锻 压 技术 ,2008,33(2):5210 鄂大辛 研究 M2002. 11 王风琴 D哈尔滨工业大学 ,2003. 12 姜银方 J2007,(32):29013 黄冲 ,陈大军 件在汽车开发中的应用 J2007,(8):6514 谢斌斌 ,丁国富 ,黎荣 覆盖件冲压成形性工艺分析 J2008,(35):1415 徐国艳 , 施法 中 . 有 限 元 反 向 计 算 毛 料 形 状 J. 塑性工程学报 ,2002,(2):43 7 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）： 本课题首先选取了简单的非轴对称件 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 段通过改变法兰分区和压边力方式进行板料的成形性能的有限元分析 。 分别对压边力 、 凸模行程 、 凸、 凹模圆角半径等参数进行模拟，通过 研究凹模圆角、凸模圆角、转角等工艺参数对方盒形件成形质量的影响 ，探讨方盒件冲压 成形工艺。 主要采取以下 研究 途径： （ 1）查阅有关 板材冲压和有限元 方面 的 资料 的文献 ； （ 2） 采用 件 立 方盒形件 凸凹 型 ； （ 3） 对方盒件冲压成形过程借助 件 进行 限元 仿真 分析 ； （ 4） 总结方盒件冲压成形中压边力变化趋势 ； （ 5）按要求提供各种设计文档 。 8 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，进行了总结和思考，撰写的本文献综述能够较全面地反映 “基于 方盒件 冲压成形工艺设计” 的课题背景以及相关知识，论文撰写较流畅，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 本科毕业设计说明书（论文） 第 I 页 共 页 目 录 1 引言 . 1 选题的背景及意义 . 3 基于 冲压 成型过程研究 与应用 . 3 主要研究目标及内容 . 4 论文的组织结构 . 5 2 方盒形件拉深成形的理论分析 . 5 方盒形件拉深特点 . 5 方盒形件拉深缺陷 . 7 3 基于有限元的板料成形仿真建模 . 9 板料成形有限元数值模拟基本理论 . 9 弹塑性有限元理论 . 9 板料成形数值模拟关键技术 . 9 . 10 基于 方盒件冲压成形模拟的流程 . 11 方盒件成形仿真 . 12 模型的建立 . 12 前处理 . 13 后处理 . 17 4 方盒形件拉深成形的模拟分析 . 18 不同凸模圆角半径下 变形特点的分析 . 18 不同凹模圆角半径下变形特点的分析 . 20 不同凸模行程下 变形特点的分析 . 23 不同压边力下变形特点的分析 . 26 不同材料下变形特点的分析 . 28 根据分析结果设计优化方案 . 31 小结 . 32 结束语 . 34 致谢 . 36 参考文献 . 36 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 36 页 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。 起皱和断裂是板料成形过程中的主要失效形式，合理控制冲压成形过程中的各类参数 ，可以消除这些缺陷，提高成形性能。 本文首先分析 盒 形件拉深机理 ,然后 建立了包括板料、凸模、凹模以及压边圈在内的三维有限元分析模型 ，对 方盒形件的拉深成形过程 进行 有限元分析， 分析了 凸模行程、 压边力大小、 凹模圆角半径、凸模圆角半径、 板料材料 等各种参数 变化后 成形性能的不同 ， 进而 得 到比较合理 的 工艺参数 ，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 方盒形件 拉深工艺 有限元 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 36 页 毕业设计说明书（论文）外文摘要 is of of in of be by of In of of a is of of is by is by of of so on is It It an of of 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 36 页 1 引言 选题的背景及意义 冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板料施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法 1。 近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的 成形精度更加精确，生产力也得到了提高。前几年的精密冲压主要指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲，精密拉伸，压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形 2。 由于引入了计算机辅助工程（ 冲压成形已从原来对应力应变进行实际冲压试验分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。 随着冲压成形工艺的不断发展，冲压 件使用者经验及相关数据的不断积累，它在缩短产品及模具的开发周期，降低开发成本、提高产品及模具质量等方面将发挥越来越 重要的作用 3。 此外，对冲压成形性能和成形极限的研究、冲压件成形难度的判断以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形已从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路 4。 本课题首先选取了简单的非轴对称件 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 段通过改变法兰分区 、 速度大小 、凸模行程、凸凹模圆角半径 和压边力方式进行板料的成形性能的有限元分析仿真，探讨方盒件冲压成形工艺。 基于 冲压 成型过程研究 与应用 冲压工艺贯穿于冲压产品生产的全过程。冲压 助计算机真实地反映模具与板料的相互作用关系及板料实际变形的全过程，可以用来观察板料实际变形过程中发生的任一特定现象，或用来计算与板料实际变形过程有关的任一特定几何量或物理量。该技术的应用，提高了工艺分析能力和分析结果的准确性，为并行工程的实施提供了有力支持和保障，将传统产品设计过程的大循环缩短为创新 4。 随着市场竞争的加剧，冲压 时 也会得到自身功 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 36 页 能的更好完善 5。 术在不断的发展， 件的易用性及计算的准确性都在不断地提高，在产品开发中发挥的作用也越来越重要，但真正要把软件用好，还有不少困难需要克服： （ 1）理论计算与生产实际的偏差。在计算机中模拟的状态都是一种理想化的状态，而实际生产中，各种冲压条件不可能与计算机中的一模一样，摩擦条件的变化、不同批次材料参数的变化都会给冲压成型带来不一样的结果。因此不能苛求计算结果百分之百的准确。这需要在分析中预留一定的安全裕度，也需要分析人员在工作中不断总结经验 ，提高对仿真结果 进行合理判断、解释的能力 6。 （ 2）产品成形性能是与具体的冲压工艺密切相关的，而进行产品开发时不可能给分析人员很多时间去做很多个工艺方案来进行分析。这就要求分析人员也要具备丰富的冲压工艺经验，能在最短的时间内做出最合理工艺的判断，并用这个最合理的工艺来做产品成形性能的分析。同时， 能在处理复杂零件时还有一定的局限性，这也给产品成形性能的分析带来一定的困难 7。 （ 3）等效拉延筋。等效拉延筋的使用给模具方案的比较及工艺参数的修改带来了很大的方便，但提供的等效拉延筋的 锁模力与实际拉延筋的大小如何对应仍然需要工艺人员去做大量的数据积累 8。 （ 4） 回弹的分析与补偿。一是目前冲压 ，回弹计算的精度仍然是个世界性的难题；二是软件本身不给出回弹补偿量的推荐 ，需要分析人员人为地去估计，并一次次地计算，以求得最佳结果，而且每次都要完整地走完一次成形分析流程，这往往需要很长的时间 9。 主要研究目标 及 内容 方盒形件由于属于非轴对称件，是研究复杂几何形状件的冲压成形工艺的基础。本课题首先选取了简单的非轴对称件 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 讨方盒件冲压成形工艺。 本课题研究内容及研究问题归纳如下： (1) 研究盒形件拉深成形的特点和成形机理，确定盒形件成形的力学分析模型； (2) 分析方盒形件拉深过程中所产生的缺陷， 确定影响成形质量的因素， 并初步提解决方案； (3) 板料成形的有限元数值模拟基本理论及 件的数值模拟过程，制 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 36 页 定研究盒形件成形工艺的具体仿真实验方案； (4) 根据盒形件的成形机 理确定仿真实验模具和板料参数，使用 进行 用 立冲压模具、压边圈、板料的有限元模型，选定合适的试验参数。 本论文将 对仿真模型进行以下分析： (a) 通过改变凸、凹模的圆角变化，确定其对拉深质量的影响。 (b) 在 确定凸凹模圆角半径 下进一步分析拉深深度的影响； (c) 拉深过程施加不同的压边力，找出压边力对成形质量的影响特点，从而确定合适的合适的压边力大小； (d) 调整凸模和凹模的间隙，分析凸、凹模间隙对成形质量的影响； (e) 在 板料不同材料下分析其对拉深质量的影响 ； (5) 通过以上模拟分析，找出成形性好（无缺陷）同成形高度、材料参数和成形几何参数等成形参数的关系，然后进一步优化 方盒冲压成形工艺 。为实际生产 节省大量的费用和时间，也为拉深工艺设计及模具设计提供重要的参考依据 10。 论文的组织结构 本论文各章节的内容安排如下： 第 1章 简要介绍 本 课题研究的背景和意义，分析了国内冲压成形 工艺 的现状，确立课题的研究内容和目标，阐述了论文的结构安排。 第 2章 介绍 方盒件 的特点以及成形过程中的主要缺陷及造成这些缺陷的主要因素。 第 3 章 在 建立 方 盒件 冲压模具及板料的有限元模型。 第 4 章 利用 影响 方盒件 冲压成形的关键因素 压边力、 冲压行程 、 凸 凹模圆角半径 和板料的不同材料 进行模拟分析，总结出这些因素对成形的影响过程和控制方法， 对方盒件冲 压成形工艺参数的选择提供可靠依据。 第 5 章 总结所做课题 ，在完成这课题中自己所得的收获和感想。 2 方盒形件拉深成形的理论分析 方 盒形件 拉深 特点 盒形件拉深时，不仅在直边部分的凹模圆角处产生弯曲变形，而且在法兰区产生 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 36 页 切向收缩、径向伸长的变形与圆角区的变形性质基本相同。通过分析盒形件成 形机理指出，盒形件变形时，变形区圆角处与直边处的金属由于位移不同而诱发的剪应力能降低圆角处传力区的轴向拉应力；由于变形区直边处产生拉深变形，使圆角处变形区的变形抗力得到降低 11。 方盒件 属于非轴对称零件，与旋转体轴对称零件拉深比较，方盒件拉深时毛坯变形区的变形分布要复杂的多。 方盒件的拉深特点 是 ： (1) 凸缘变形区内径向拉应力的分布是不均匀的。它在圆角部分最大，在直边部分最小。即使在角部，平均拉应力也远小于相应的圆筒形件的拉应力 12。 (2) 由于直边和圆角变形区内材料的受力情况不同，直边处材料向凹 模流动的阻力要远小于圆角处，并且直边处材料的径向伸长变形小而圆角处材料的径向变形大，使变形区内两处材料的位移量亦不相同，直边处大于圆角处 13。 (3) 在毛坯外周边上，切向压应力的分布也是不均匀的。从角部到中间直边部位，压应力的数值逐渐减小。通常情况下，起皱都发生在角部，但是起皱的趋势要小于拉深相应的圆筒形零件时的情况 14。 在拉深过程中，随着凸模的不断下行，留在凹模端面上的毛坯外径不断缩小，圆形毛坯逐渐被拉进凸、凹模间的间隙中形成直壁，而处于凸模下面的材料则成为了拉深件的 底，当板料全部进入凸、凹 模间的间隙时拉深过程结束，平板毛坯就变成具有一定的直径和高度的开口空心件。与冲裁相比，拉深凸、凹模的工作部分不应有锋利的刃口，而应具有一定的圆角，凸、凹模间的单边间隙稍大于板厚 15。 从几何形状特点看，可将矩形盒状零件划分成两个长度为（ 两的长度为（ 直边加上 4个半径为 。圆角部分的变形相当于直径为 2r、高为 边部分的变形相当于弯曲。但实际上圆角部分和直边部分是联系在一起的整体，因此盒形件的拉深又不完全等同于简单的弯曲和拉深，有着自己的变形特点， 可以通过网格实验进行验证 16。 拉深前，在毛坯的直边部分划分相当垂直的等距平行线网格，在毛坯的圆角部分，划分等角度的径向放射线与等距离的同心圆弧组成的网格。变形前直边处的横向尺寸是等距的，纵向尺寸也是等距的。拉深后，零件表面的网格发生了明显的变化，主要表现在两个方面。 (1) 直边部位的变形 直边部位的横向尺寸变形后，间距逐渐缩小，愈向直边中间部位缩小愈少。纵向 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 36 页 尺寸变形后，间距逐渐增大，愈靠近盒形件口部增大愈多。可见，此处的变形不同于纯粹的弯曲。 (2) 圆角部位变形 拉深后径向放射线变成上部距离小的斜 线，而非与低面垂直的等距平行线。同心圆弧间距不在相等，而是变大，越向口部越大，且同心圆弧不位于同一水平面内。因此，该处的变形不同于纯粹的拉深。 根据网格的变化可知盒形件拉深有以下变形特点。 (a) 盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也是径向伸长，切向缩短。沿径向愈往口部伸长的愈多，沿切向圆角部分变形大，直边部分变形小，圆角部分的材料向直边流动，即盒形件的变形是不均匀的。 (b) 变形的不均匀导致应力的分布不均匀。在圆角的中点应力最大，向两边逐渐减小，到直边的中点应力最小。故盒件拉深时要产破坏，首先就发生在圆 角处。又因圆角处材料在拉深时容许向直边流动，所以盒形件与相应的圆筒件比较，危险断面处受力小，拉深时可采用小的拉深系数，也不容易起皱。 (c) 盒形件拉深时，由于直边部分和圆角部分实际上是联系在一起的整体，因此两部分的变形相互影响。影响的结果是：直边部分除了产生弯曲变形外，还产生了径向伸长，切向压缩的拉深变形。影响的程度，随盒件形状不同而不同，也就是说随相对圆角半径 r/B 和相对高度 H/B 的不同而不同。 r/B 愈小，圆角部分的材料向直边部分流的愈多，直边部分对圆角部分的影响愈哒，使得圆角部分的变形程度比相应的圆筒 件的小。当 r/B=，直边不存在，盒形件成为圆筒件，其变形就与圆筒件一样了。 当相对高度 H/B 大时，圆角部分对直边部分的影响就大，直边部分的变形与简单弯曲的差别就大 18。 方 盒形件拉深缺陷 由于盒形件的成形情况较为复杂，既包括圆角部分的圆筒形拉深 ,又存在直边上的弯曲和拉延 ,加之盒形件的应力应变状态也很难分析 ,所以它的成形工艺设计和控制变形非常困难，其成形过程常常产生许多缺陷，如起皱、拉裂、 回弹、内凹、 弹复补偿不当、滑痕、形状歪扭等。其中起皱和拉裂是最主要的缺陷。 (1) 拉裂体现在板料的 减薄量上，可以用最薄壁厚表示。零件拉裂容易出现的两个地方，一是凸缘圆角处，主要原因是凹模的相对圆角半径过小；另一个是直壁与底 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 36 页 部转角相切的“危险断面”处。拉深后的工件的厚度沿底部向口部方向是不同的，直壁的上部厚度增加，约 10%；而“危险断面”的厚度最小，厚度减少近 20%，所以拉深时容易被拉裂。根据模拟总结出以下因素：压边力太大、压边力过小引起起皱，因皱纹不能通过凸、凹模间隙引起拉裂、凹模圆角半径太小、凸模圆角半径太小、拉深行程过大。调整方法：减小压边力、增加压边力、加大凹模圆角半径、加大凸模圆角半径、减小拉 深行程。 (2) 起皱是盒形件拉深成形中的主要缺陷 ,起皱，简单来说就是由于切向压应力过大而使凸缘部分失稳造成的，类似于压杆两端受压力时的失稳。通过仿真分析，起皱的有以下的因素：压边力的太小、凸、凹模的间隙太大、凹模圆角半径太大。调整方法：增加压边力、减小拉深间隙、减小凹模圆角半径。 而压边力是控制起皱的主要手段。材料性能参数中强度系数 K、硬化指数 n 对起皱临界压边力影响较大 , 而塑性应变比 对临界压边力几乎没有影响 ; 临界压边力随拉深行程增加而增大 , 凹模圆角增大时 , 临界压边力减小 , 凸、凹模间隙对临界压 边力影响较小，我们可以通过改变以上参数来解决冲压中起皱现象 19。 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 36 页 3 基于有限元的板料成形仿真建模 本章简要阐述了有限元基本理论，论述了有限元法的分析过程 ，和 以有限元分析为基础的 件的特点， 建立了基于 盒形件 有限元模型 。 板料 成形有限元数值模拟基本理论 弹塑性有限元理论 金属塑性成形的有限元理论分为固体型塑性有限元法和流动型 塑性 有限元法。前者包括小变形和大变形弹塑性有限元法，后者包括刚塑性有限元法和粘塑性有限元法。研究板料成形过程主要采用弹 塑性有限元法，特别是大变形弹塑性有限元法。 弹塑性有限元法同时考虑弹性和塑性变形，弹性区采用 律，塑性区采用程和 服准则。大变形弹塑性有限元法以有限变形理论为基础，考虑到了大变形过程由于大位移和大转动对单元形状和有限元计算的影响。采用弹塑性有限元法分析金属成形过程，不仅能够按照变形路径得到塑性区的变化，变形体的应力、应变分布规律和大小以及几何形状的变化，而且还能有效处理卸载问题，计算残余应力和残余应变，从而可以进行回弹计算和缺陷分析预测。弹塑性有限元法采用增量加 载，为保证精度和解的收敛性，每次加载不能使许多单元同时屈服，这样使得每次计算的时候变形增量不能太大，所以计算时间相对较长，效率较低 20。 板料成形数值模拟关键技术 板料成形数值模拟技术涉及到塑性力学、有限变形理论、有限元理论、板壳理论、计算数学、计算机辅助设计、计算机图形学和可视化技术等多方面的理论和技术，其中核心内容和关键技术如表 3面详细阐述拼焊板成形数值模拟中的一些关键技术。 表 料成形数值模拟中的核心内容和关键技术 核心内容 关键技术 点阵法、解析法、有限元网络法、参数法 有限变形理论、应力状态、应变状态 有限单元类型选择、有限元网络划分 板壳理论基本假设、各种板壳单元计算效率和精度 屈服准则的建立、流动准则的建立 接触点处理、接触力计算、接触应力的计算 摩擦机理、摩擦定律、摩擦力计算 隐式法、显式法、隐式显式综合法 (1) 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 36 页 1989 年 出了 服准则，它能够合理描述具有较强织构各向异性金属板的屈服行为，并且和由多晶塑性模型得到平面应力体心立方和面心立方金属板料的屈服面是一致的。研究表明年 全面的反映面内各向异性和屈服函数指数21。 (2) 单元类型 在板料成形分析时一般采用在一定假设下建立起来的板壳单元，使问题规模得以减小。由于板壳理论本身是近似化的产物，不少研究者对板 壳理论的几何关系、物理关系及平衡条件等提出简化，导致在板料成形有限元分析中单元选择非常多。 在众多单元中， 元是从三维实体单元退化而来，计算精度高，但计算量大。 元采用了基于随动坐标系的应力计算方法，而不必计算费时的 力。计算效率高。在显式有限元分析中， 22。 件概述 由美国工程技术联合公司开发的一个基于 板料成形模拟软件包。作为一款专业的板料成形 析软件。 合了 是有位于美国加利福尼是一个通用 、非线性、动态、利用显式和隐式求解方法的有限元分析编码软件，可应用于流体和固体结构问题。 而大大减少模具的调试时间和降低生产高质量覆盖件和其他冲压件的成本，并且能够有效地模拟 模具成形过程中四个主要工艺过程：压边 、拉深、回弹和多工步成形。 起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板料成形工艺及模具设计提供帮助。 与其他的有限元分析软件相比， 件有如下几个方面的技术特点： (1) 具有强大的图形文件导入功能，能够方便而无数据丢失地读入 G、 时用户也可以在 、面等 几何模型。 (2) 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 36 页 算稳定，效率高，模拟结果准确性很好。虽然 是其材料库相对 件的易操作性也较差。 (3) 有强大的后处理功能。 司开发的一款专门针对 可以方便用户直观地得到求解结果。在 户可以利用曲线图表功能来显示拉深过程中各种参数随时间变化的曲线。 (4) 支持从个人机、工作站到巨型机的所有硬件平台。可兼容个人机、工作站、大型机及巨型机等硬件平台上的全部数据文件。在个人机、工作站、大型机及巨型机等硬件平台上具有统一的用户界面。可与大多数的 件集成并有接口。具有智能网格划分。良好的用户开发环境 23。 基于 方盒件 冲压成形模拟的流程 对 方盒件 冲压成形进行仿真，主要包括两个步骤： (1) 建立板 料 及冲压模具的 以用 可以用 3 、 ）建立板 料 与模具的曲面模型，再以一定的数据格式（如 ）将零件导入仿真软件。 (2) 在建立好的 行有限元的前处理、有限元分析和仿真结果分析。在 方盒件 成形过程有限元仿真的具体操作步骤如图 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 36 页 用 P r o / E 建 立 方 盒 件 板 料 及 模 具 的 几 何 模 型以 I G E S 格 式 将 零 件 模 型 导 入 D Y N A F O R 拉 延 类 型 及 接 触 算 法模 具 有 限 元 网 格 划 分模 具 网 格 检 查 及 修 补划 分 毛 坯 网 格 ( 如 自 适 应 网 格 划 分 )定 义 成 形 工 具 （ 凹 模 、 凸 模 、 压 边 圈 、 板 料 ）定 义 材 料 属 性 ， 选 择 材 料 模 型 及 单 元 公 式 ( 如 B T )设 置 成 形 参 数 ( 如 压 边 力 、 冲 压 速 度 等 )建 立 方 盒 件 模 型求 解 器 仿 真 计 算应 力 应 变 、 厚 度 分 析成 形 极 限 图 （ F L D ）材 料 流 动设 计 结 果 是 否 满 意后处理前处理不 满 意满 意开 始结 束修改几何模型或成形参数图 方盒件冲压成形模拟流程图 方盒件 成形仿真 模型的建立 方盒形件成形智能多参数工艺智能选择系统是在考虑到冲压件受工件几何参数、模具几何参数、材料性能、摩擦系数、材料厚度、冲压力、拉深极限、变压边力等因素的影响，因此要获得良好的实验效果，首先应建立合理工艺模型，步骤如下： (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 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 36 页 的尺寸如下图。对于凸模和凹模草绘后进行拉深，拉深深度为凸模 80模 100板料草绘后填充。 图 凸模的尺寸 图 凹模的尺寸 (2) 根据工件尺寸利用 对生成的实体模型单击文件，保存副本，文件类型选择 *击确定，在输出口，选取曲面，坐标缺省，单击确定。这样就能把相应的模型转换为 *件，供 用。同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。 前处理 (1) 将 *据导入 打开 击 择 到刚才保存的 *次将凸模、板料、凹模导入，凹模导入两次，因为要将其中一个凹模文件做成压边圈。 图 导入凸模 图 导入板料 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 36 页 图 导入凸模 图 导入后的模型 单击 择 口为导入文件重新命名。 单击 处理），选择 导入的模型进行处理，删除不必要的表面，在 口选 择 ，在 择 ，然后在窗口中选中不需要的表面，单击 去相应的表面后如图所示。 图 表面处理后的模型 单元网格化处理，单击 处理），选择 中 ，相应的单元的参数设置如下图， ap 后点击击 ，分别对凸模、 凹模、压边圈进行网格化。对如板料的网格化 择 击 中板料，在 击确定，板料单元网格化完成。 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 36 页 图 网格化后的模型 (2) 定义板料的材料与属性，模具间距。 板料的材料和属性设定，单击 择 击 加板料 后点击 击 入材料库窗口选择低碳钢 对应的 材料。相应的中文参数如表 24。 表 材料性能参数 厚度 t/ 度 L/ 服极限 强度系数 K/ 向异性 指数 r 应变强化 指数 n 1 200 击 口单击 钮，新建板料属性， 厚为 1 00。 模具间隙的确定，首先定义模具，单击 中 后在 打击 在 选择相应的模型件。其中 t 对应凸模， b 对应板料， y 对应压边圈， 义模具间的距离，单击 择要移动的模具，在 输入移动距离，移动方向为 Z 得 方向移动 方向移动 a 在 (3) 定义凸模的运动和压边力。 单击 择 择 中 t，然后单击钮， 择 Z 方向，选择 击 钮，定义凸模的运动， 度）， 压行程）负号表示 后单击 定义压边力，选中 y，单击 钮， 择 择 击 钮 ,定义作用在压边圈上的压边力， 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 36 页 输入压边力的大小，打击 图 凸模运动情况 图 作用在压边圈上的压力 (4) 对模型进行有限元计算。 单击 择 为了在后处理中能够较好的观察成形过程，一般设定 0。求解器采用 解器精度采用单精度。同时在计算机内存较大时，为了加快运算速度，可以适当 提高 击 图 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 36 页 后处理 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。在同一等值线上是以同一颜色显示的，相应的等值线值在图形窗口右边的颜色柱显示 (图 a)。 (2) 矢量图标 将结果以矢量形式显示 (图 b)，对材料的流动性进行显示。 (3) 成形极限图 用来评价板料的可 成形性 (安全和失效区域 )。图中每一点的 X 坐标和 于零件的可成形性分析将 （ 图 c)）划分为 7个区域， F 裂危险区域、 皱趋势、 充分拉深，每个区域用不同的颜色表示 25。 (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。数值的读取，根据所要的点颜色 到图形右边的颜色柱找到对应颜色，所显示的数值即为所求的。其中单位为 d)。 (a) 成形等值线图 (b) 成形矢量图 (c) 成形 (d) 成形厚度图 图 后处理图 最大正 应 力 最大负应力 最大减薄率 最大增厚率 最小厚度 最大厚度 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 36 页 4 方 盒形件拉深成形的模拟分析 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。在方盒形件拉深成形过程中，板材不同部位的受力状态、变
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