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儿童玩具 里双联 齿轮 注塑 模具设计 仿真 加工 proe 机械 毕业设计 论文 a3227

资源描述：

文档包括:

说明书一份，29页，13700字左右。

任务书一份。

开题报告一份。

外文翻译一份。

实习报告一份。

课题申报表一份。

三维图一份。

卡片一份。

图纸共16张，如下所示

A0-装配图.dwg

A1-动模板.dwg

A2-凸模板.dwg

A2-凹模板.dwg

A2-定模底座.dwg

A2-推杆固定板.dwg

A3-动模底座.dwg

A3-推板.dwg

A4-复位杆.dwg

A4-导套1.dwg

A4-导套2.dwg

A4-导柱.dwg

A4-拉杆.dwg

A4-浇口套.dwg

A4-顶杆.dwg

A4-齿轮.dwg

内容简介：

锻 压 技 术 2006 年 第 2 期基 于 塑 性 变 形 有 限 元 模 拟 的 模 具 结 构 优 化吴 丽 平 3 1 , 刘 建 雄 2 , 刘 新 胜 2 , 肖 正 明 2(昆 明 理 工 大 学 模 具 新 技 术 研 究 所 , 云 南 昆 明 650093)摘 要 : 本 文 对 马 鞋 6061 铝 合 金 塑 性 成 形 过 程 进 行 了 有 限 元 数 值 模 拟 分 析 , 模 拟 发 现 了 坯 料 充 不 满 等 缺 陷 。 通过 改 进 模 具 结 构 , 数 值 模 拟 表 明 : 采 用 阻 料 设 计 可 防 止 缺 陷 的 产 生 , 并 提 高 材 料 的 利 用 率 , 降 低 成 形 压 力 。关 键 词 : 有 限 元 法 ; 模 具 结 构 ; 数 值 模 拟 ; 阻 料 设 计中 图 分 类 号 : 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 100023940 ( 2006) 0220055203on EM ew 650093 , In we of is 061 D at of So we to It 引 言金 属 塑 性 成 形 过 程 是 一 个 弹 塑 性 大 变 形 的 过 程 ,模 具 设 计 、 工 艺 参 数 设 置 等 是 否 合 理 会 严 重 影 响 产品 成 形 和 产 品 质 量 。 金 属 塑 性 成 形 工 艺 传 统 的 研 究方 法 都 是 “ 经 验 法 ” 、 “ 试 模 法 ” , 这 种 方 法 往 往 造 成3 男 , 24 岁 , 硕 士 研 究 生收 稿 日 期 : 2005204226大 量 人 力 物 力 的 损 失 , 产 品 生 产 周 期 长 。随 着 计 算 机 的 发 展 , 软 件 的 广 泛 使用 , 传 统 的 “ 经 验 法 ” 、 “ 试 模 法 ” 逐 渐 被 计 算 机 模拟 所 代 替 。 一 套 基 于 刚 (粘 ) 塑 性 有限 元 的 工 艺 仿 真 系 统 , 用 于 分 析 金 属 成 形 及 其 相 关工 业 的 各 种 成 形 工 艺 和 热 处 理 工 艺 。 通 过 在 计 算 机上 模 拟 整 个 加 工 过 程 , 帮 助 设 计 人 员 : 工 具 产 品 、工 艺 流 程 设 计 , 减 少 昂 贵 的 现 场 试 验 成 本 ; 提 高 工模 具 设 计 效 率 ,降 低 生 产 和 材 料 成 本 ;缩 短 新 产 品具 润 滑 等 主 要 因 素 根 据 具 体 情 况 正 确 选 择 和 采 用 适当 的 措 施 , 温 挤 压 模 具 的 寿 命 将 会 得 到 成 倍 提 高 。参 考 文 献 : 1 洪 慎 章 , 曾 振 鹏 1 磁 极 高 速 温 挤 压 工 艺 及 模 具 设 计 J 1 热加 工 工 艺 , 2000 , (4) : 32 331 2 李 更 新 , 杨 永 顺 1 直 齿 圆 柱 齿 轮 温 挤 压 数 值 模 拟 及 凹 模 改 良J 1 河 南 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) , 2004 , (4) : 5 813 李 更 新 , 杨 永 顺 1 直 齿 圆 柱 齿 轮 温 挤 压 成 形 的 数 值 模 拟 J 工 工 艺 , 2004 , (7) : 49 50. 4 黄 觉 亮 1 外 球 面 方 孔 轴 承 方 孔 的 温 挤 压 、 冷 精 冲 复 合 工 艺J 1 机 械 开 发 , 1999 , (1) : 49 51. 5 田 福 祥 1 阀 瓣 闭 式 温 挤 压 工 艺 及 模 具 设 计 J 1 模 具 工 业 ,2005 , (1) : 38 40.6 C 1 h 2000. 7 蔡 美 良 , 丁 惠 麟 , 孟 沪 龙 1 新 编 工 模 具 钢 金 相 热 处 理 M 1北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 , 2001. 8 沈 俊 峰 , 沈 利 群 1 提 高 模 具 材 料 疲 劳 抗 力 的 途 径 J 1 上 海金 属 1 1998 , (2) : 19 22.9 徐 耀 坤 1 模 具 材 料 及 热 处 理 技 术 对 模 具 寿 命 影 响 的 研 究 J 1锻 压 技 术 , 2002 , (4) : 62 64. 10 赵 昌 盛 , 居 建 村 1 浅 析 模 具 失 效 的 基 本 因 素 J 1 机 械 工 人(热 加 工 ) 12003 , (12) : 17 18. 11 洪 深 泽 1 挤 压 工 艺 及 模 具 设 计 M 1 北 京 : 机 械 工 业 出 版社 , 究 开 发 周 期 。本 文 采 用 性 有 限 元 模 拟 分 析软 件 , 对 马 鞋 6061 铝 合 金 塑 性 形 成 过 程 进 行 模 拟 ,预 测 成 形 及 缺 陷 的 产 生 , 在 软 件 数 据 指 导 下 优 化 模具 设 计 和 成 形 参 数 , 得 到 合 理 的 工 艺 方 案 。2 马 鞋 成 形 工 艺 及 存 在 问 题马 鞋 的 产 品 图 如 图 1 所 示 , 其 成 形 工 艺 为 :6061 铝 合 金 棒 料 ( 18 75 用 弯 模 将棒 料 冷 弯 电 阻 炉 加 热 (加 热 到 480 , 模 具 温度 为 400 C) 开 式 模 锻 成 形 去 毛 边 (开 模后 立 即 去 毛 边 , 防 止 时 效 强 化 ) 。图 1 马 鞋 锻 件 几 何 模 型 of 成 形 要 求 如 下 : (1) 对 零 件 进 行 热 锻 时 ,同 时 挤 出 一 个 三 角 形 (如 图 1 所 示 ) , 其 三 角 形 的 高度 和 工 件 主 体 等 高 。 如 果 模 具 设 计 的 不 合 理 , 三 角形 处 很 容 易 出 现 充 不 满 的 现 象 ; (2) 三 角 形 处 受 力较 大 , 要 求 不 易 变 形 , 因 此 不 能 存 在 太 大 的 残 余 应力 ; (3) 提 高 材 料 利 用 率 , 减 少 模 具 磨 损 , 降 低 成形 力 , 提 高 模 具 寿 命 。3 刚 粘 塑 性 有 限 元 基 本 原 理变 形 铝 合 金 发 生 塑 性 变 形 时 , 应 满 足 以 下 塑 性 力学 基 本 方 程 : 平 衡 微 分 方 程 、 几 何 方 程 、 本 构 方 程 、屈 服 准 则 、 体 积 不 可 压 缩 、 边 界 条 件 。 按 照 变 分 原 理 , 采 用 子 法 、 罚 函 数 法 及修 正 罚 函 数 法 来 构 造 新 的 泛 函 , 表 达 如 下 : = k2v( V ) 2 S ui 的 一 阶 变 分 为 : = V S ui 、 等 效 应 力 和 等 效 应 变 速 率 体 积 应 变 速 率 边 界 S F 上 的 给 定 外 力 惩 罚 因 子 , 一 般 为 105 106当 泛 函 一 阶 变 分 等 于 零 , 即 = 0 泛 函 取 得 驻值 , 变 形 体 内 的 速 度 场 为 真 实 的 速 度 场 。对 上 式 进 行 变 分 和 线 性 化 处 理 , 得 到 关 于 速 度增 量 的 有 限 元 求 解 方 程 组 : S u = R式 中 S 劲 度 矩 阵 R 加 载 矢 量 u 节 点 速 率 的 增 量 矢 量线 性 方 程 是 刚 塑 性 有 限 元 法 的 通 用 公 式 , 用 代 法 求 解 , 可 得 到 各 种 力 学 场 量 。4 模 拟 分 析 及 模 具 结 构 优 化411 在 对 产 品 成 形 进 行 模 拟由 于 产 品 形 状 较 为 复 杂 , 存 在 很 多 小 孔 和 小 突起 部 位 , 在 D 模 拟 时 易 产 生 网 格 畸 变 ,所 以 需 要 对 模 型 进 行 简 化 , 重 点 模 拟 关 键 部 位 的 成形 。 采 用 业 造 型 软 件 完 成 简 化 模 型的 模 具 和 坯 料 的 几 何 造 型 , 以 件 保 存 , 导 入到 D , 有 限 元 模 拟 模 型 见 图 2。图 2 马 鞋 锻 造 有 限 元 模 型 of 分 析 中 , 工 件 选 料 6061 铝 合 金 , 应 力 应 变曲 线 如 图 3 , 坯 料 初 始 温 度 为 480 , 采 用 绝 对 方 式划 分 网 格 , 网 格 单 元 大 小 为 1 纵 横 比 为 3 , 设置 上 模 向 下 运 动 20 毛 坯 和 模 具 各 部 件 的 摩 擦因 子 均 取 013 , 模 具 温 度 为 400 , 工 件 为 弹 性 体 ,模 具 为 刚 体 。图 3 6061 铝 合 金 应 力 应 变 曲 线 (应 变 速 率 = 011) 6061 01 1)412 模 拟 结 果 及 分 析模 拟 发 现 , 使 用 该 模 具 结 构 不 能 使 三 角 形 充 满 ,模 拟 结 果 见 图 4。 从 坯 料 的 塑 性 变 形 过 程 可 以 看 出 ,多 余 的 料 不 会 挤 出 三 角 形 , 而 是 往 飞 边 处 流 动 。 针65对 以 上 的 分 析 , 要 使 模 型 充 满 可 以 通 过 两 种 方 案 来解 决 : (1) 还 使 用 该 模 具 去 生 产 , 要 得 到 合 格 的 产品 , 必 须 加 大 棒 料 , 加 大 压 力 , 但 是 这 样 必 定 造 成很 多 废 料 , 模 具 的 磨 损 也 将 增 大 。 (2) 改 进 模 具 结构 , 在 模 具 中 采 用 阻 料 结 构 , 控 制 坯 料 的 流 动 ,使 料 向 三 角 形 方 向 填 充 。 采 用 第 二 种 方 法 既 可 以解 决 存 在 的 问 题 , 又 可 以 提 高 材 料 的 利 用 率 。图 4 改 进 前 模 拟 终 锻 图 模 具 改 进 及 模 拟 分 析对 原 始 模 具 结 构 进 行 改 进 , 在 下 模 的 外 圈 和 中 间增 加 阻 料 机 构 , 改 进 后 下 模 见 图 5。 使 用 改 进 后 的 模 具进 行 模 拟 , 模 拟 的 结 果 见 图 6 , 可 以 看 出 在 使 用 相 同 的料 的 情 况 下 , 三 角 形 完 全 充 满 。 观 察 坯 料 的 塑 性 变 形过 程 可 以 看 出 , 由 于 阻 料 机 构 的 存 在 , 坯 料 向 中 间 和四 周 的 流 动 阻 料 增 大 , 只 能 向 三 角 形 方 向 流 动 。图 5 下 模 三 维 实 体 图 3D of 模 具 的 阻 料 设 计 进 行 优 化 , 发 现 外 圈 的 挡块 厚 度 对 成 形 压 力 有 很 大 影 响 。 图 7a、 b 为 挡 块 内径 分 别 为 138 142 , 上 模 所 受 载 荷 的变 化 曲 线 , 由 图 可 以 明 显 看 出 , 前 者 成 形 压 力 约 为后 者 的 两 倍 。图 8 是 挡 块 内 径 为 142 锻 成 形 结 束 后 的等 效 应 力 图 与 等 效 应 变 图 , 由 图 中 可 以 看 出 锻 件 飞边 和 三 角 形 尖 部 应 变 较 大 , 其 他 部 位 应 变 均 匀 。 从坯 料 的 变 形 中 可 以 看 出 , 不 存 在 折 叠 、 剪 切 等 缺 陷 。5 结 论通 过 利 用 元 模 拟 分 析 软 件 , 采 用不 同 模 具 结 构 对 马 鞋 成 形 进 行 数 值 模 拟 , 其 结 果 证 明 :(1) 运 用 三 维 有 限 元 分 析 软 件 对 锻 造 过 程 进 行 模拟 能 预 先 发 现 成 形 过 程 可 能 出 现 的 缺 陷 , 减 少 模 具 报图 7 上 模 载 荷 线 on 等 效 应 力 及 等 效 应 变 图 试 模 次 数 , 提 高 模 具 寿 命 , 缩 短 产 品 开 发 周 期 。(2) 采 用 阻 料 设 计 可 使 产 品 避 免 产 生 充 不 满 等问 题 , 并 且 可 节 省 材 料 、 降 低 成 本 。 通 过 模 拟 , 优化 模 具 阻 料 设 计 尺 寸 , 减 小 了