模具设计毕业设计过程材料开题报告

1、本科毕业设计(论文)开题报告（含论文综述） 学 院： 机械与控制工程学院 所属教研室： 机械工程教研室 课题名称： 复杂阶梯形圆筒件拉深有限元分析 专业(方向)：机械设计制造及其自动化（模具设计与制造） 班 级： 学号： 学 生： 指导教师： 职称： 开题日期： 一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。 课题名称； 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析； 前人在本选题研究领域中的工作成果简述 课题名称：复杂阶梯型圆筒件有限元分析与研究 （零件图片） 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析1. 历史 模具是工业生产中及其重要而又不可或缺的特殊的基础工艺装备，工业要发展磨具须先行。冲压模具是模

2、具的重要组成部分。冲压是指在常温下靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形和分离，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。板料冲压与切削加工相比具有更高的加工效率，而且能获得更高的材料利用率，冲压已经广泛应用于汽车、航天、船舶、家电等领域。在汽车制造领域，由于汽车车身的制造精度高，而且生产批量比较大，绝大部分的车身部件均采用金属板料冲压技术进行实际生产。 板材成型有限元分析技术起源于20世纪7O年代初期，在近20年内得到了迅速发展。由于其高效的计算功能使得应用范围不断扩大，已经于分析复杂板材冲压过程。这一技术既可以应用于模具设计阶段，也可以应用于分析和解决实际生产中出现的产

3、品质量问题。2. 现状、发展趋势 目前，板料成型数值模拟技术逐渐走向成熟，已成为商业化的板料分析CAE软件，得到了许多工业部门的重视和应用。美国的通用、福特，德国的大众、奔驰，日本的本田、日产等大型汽车制造公司，都已经开始应用板料成型分析CAE软件来指导板料成型件的开发和生产，产生了很好的经济效益。DYNAFORM软件是美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成型目前，板料成型数值模拟技术逐渐走向成熟，已成为商业化的板料分析过程模拟仿真的专用软件。它集成了DYNAFORM软件本身功能强大的前处理功能和ETAPost后处理软件，以及LSTC公司开发的有限元动力显示求解器960和970。目前

4、，DYNAFORM软件已在我国长安汽车、南京汽车、上海宝钢、上海大众等知名企业中得到成功应用。DYNAFORM软件能够对整个模具开发过程进行模拟，从而大大减少模具的调试时间和降低生产高质量覆盖件和冲压件的成本，并且能够有效模拟模具成型过程中4个主要工艺：压边、拉深、回弹和多工步成型。同时，还可以较好地预测成型过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成型性能，从而为板料成型工艺及模具提供帮助。 前人在本选题研究领域中的工作成果简述板料拉深成型是材料加工的基本方法之一，具有生产率高、尺寸精度好、重量轻、成本低和易于实现机械化与自动化等特点。Dynaform软件是现在流行的板料成形分析软

5、件中，较为成功的一种是由美国ETA公司和LSTC公司联合开发，用于板材成形模拟的专用软件包,可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自动工具，可方便地求解各类板料成形问题。Dynaform软件包括板成形分析所需的与CAD软件的接口、前后处理、分析求解等所有功能；Dynaform专门用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题Dynaform软件可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板材成形工艺及模具设计提供帮助。Dynaform结合了大量的自动特征与LS-NYNA的非线性有限元显示算法，成为了强大的冲

6、压工艺解决有限元工具。Dynaform已被金属成形工业广泛地用于解决复杂的成形问题。 二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键，有何创新之处。（此部分为重点阐述内容）1.研究主要内容先分析零件的结构特点，首先探讨一次拉深成型方案的可行性，通过理论计算压边圈最小压边力，确定参数的范围，在Dynaform对零件进行一系列压边力数组的数值模拟，观测成形极限图，根据厚度变化分布图采集数据绘制模拟数值表格，取证一次成形是行不通的。根据一次成形数据模拟结果，动画模拟分析成形过程中出现拉裂和起皱的帧率，判断拉裂起皱的原因，确定拉深次数及拉深方法。分别对设计好的造型方案进行首次

7、拉深模拟实验分析，通过靠施加恒定的压边力来抑制起皱和拉裂等问题，改变压边力进行多次模拟，根据模拟结果判断各造型在其最佳压边力下首次成形可行性，选取合适的造型进行后续的二次成形模拟试验。选取首次成型选取的方案，进行二次拉深成形模拟试验，利用控制变量的方法，改变压边力的大小，寻找造型的最佳效果，根据成形极限图和厚度变化数值分析最佳成形方案。参照最佳方案下的数值，即其最佳压边力下，改变凸模速度，探凸模速度对二次拉深成形效果的影响，确定本案的最佳凸模速度，从而确定零件最佳成形方案及其最佳参数。2. 设计重点 由于该件形状不规则，为防止深拉深过程中出现拉裂、起皱现象，需要用Dynaform进行有限元分析

8、。通过控制参数的方法，改变压边圈的压边力，寻求每个方案的最佳压边力也就是其最佳成形效果，通过对比各个试验下的成形极限图和厚度变化数值来选取最佳方案。3.预期达到目标 （1）掌握Dynafrom模拟软件，熟练操作过程，对该零件进行建模和参数设定；(2) 运用Dynaform模拟软件改善成形参数，能独立处理过程中出现的问题；(3) 通过模拟实验在二次成形时出现的“起皱倾向”、“拉裂倾向”，分析其出现问题的原因，学会控制参数或者修改造型参数来确保其成形效果。4.拟解决主要问题阶梯形圆筒件在拉深过程中的问题很多，主要原因有以下几个方面： (1)二次成形中间造型的确定；(2)拉深过程中的参数设置； (3

9、)拉深过程中控制参数改变起皱拉裂现象；(4)拉深系统关键部位的有限元分析。 三、研究方案： 技术方案（有关方法、技术路线、技术措施）； 实施方案所需的条件（技术条件、试验条件等） 技术方案：1.首先根据已知的零件结构使用要求进行初步工艺分析，确定设计内容，设计步骤，设计预期目标等；2.根据已给的零件二维图，三维图，分析零件尺寸数据，工艺流程，确定拉深次数；3.根据有限元模拟技术预示的成形载荷、板材几何变形、应力应变分布和加工条件，调整几何形状、材料等级和边界条件，对该零件拉深进行模拟分析； 实施方案通过采用工程计算软件Dynaform对零件进行展料，确定其坯料尺寸；对零件进行一次拉深成形探讨，

10、确定一次拉深的可行性。分析出现问题的原因，以其动画帧率进行研究，分析每个动作出现危险的部位，选取关键因素，进行造型，改变造型参数，最终得到最优造型方案。对造型方案进行拉深试验，为了得到其拉深的最佳效果，压边力的选择尤为重要，在此采用的是控制参数变量的方法，改变恒定压边力的数值，进行多次试验的模拟，通过对此模拟对比获得最佳成形方案。通过对比分析各试验的结果获得最佳成形参数。四、主要参考文献目录1 杨连发,毛献昌,冯翠云.冲压工艺与模具设计M.西安:西安电子科技大学出版社,2014.2 龚红英.板料冲压成形CAE实用教程M.化学工业出版社出版社,2010.3 苏春建,于涛.金属板材成形CAE分析及

11、应用M.国防工业出版社,2011.4 钟志华,李光耀.薄板冲压成型过程的计算机数值模拟与应用M.北京:北京理工大学出版社,1998.5 叶又,彭颖红.板料成形中的有限元数值模拟技术J.金属成形工艺,2000,18（6）:1-3.6 林康,周永新,王丽,等.基于Dynaform软件模拟分析的级进模工艺切口设计J.轻工机械,2008,26（6）:48-50.7 熊佳霖,罗云华,鄢志雄.基于Dynaform 的点烟器外壳拉深工艺分析J.热加工工艺,2015,44(1):134-139.8 王孝培.冲压设计手册M.北京:机械工业出版社,2011.9 杨松涛.电机壳体成形工艺参数优化及实验研究D.哈尔滨

12、理工大学,2014.10 刘勇,邱兆美,张伏.热冲压成形技术在白车身上的应用J.拖拉机与农用运输车,2013,40（3）:67-70.11 易宁,鄂大辛,李悦,王立石.汽车用3 种st 钢板力学性能及其对成形性影响的有限元分析J.汽车工艺与材,2014,4:8-11.12 方明磊,李明哲,刘红.基于Dynaform软件的水壶拉深模具改进J.轻工机械,2010,28（1）:81-83.13 许兰贵,王自勇,阮峰.超薄板料多次拉深成形数值模拟关键问题处理J.锻压技术,2009,34（5）:31-36.14 樊梅娜.啧雾罐顶盖盖多工步板料成形数值模拟研究D.浙江工业大学,2007.15 苑泽冰.多道次拉深试验与有限元模拟D.沈阳航空航天大学,2012.16 陆广华,秦俊,丁益,张跃,钱新星.汽车油箱冲压成形有限元分析与研究J.金属铸锻焊技术,2012,41(23):94-96.17 段成龙.金属板料成形性能及其CAE分析J.中国地质大学,南方金属2005,(5):10-12. 18 覃天.CN100发动机油底壳基于Dynaform的有限元拉深模拟与实验研究D.广西大学,2011. 五、毕业设计（论文）工作进度计划。第12周 根据设计要求撰写开题报告与ppt制作第34周 掌握CAD、Pro/e、UG、Dynaform软件的基本运用第58周 对零件进行三维软件的绘制及运用Dynafor