鍛壓方向開(kāi)題報(bào)告

1、吉林大學(xué)材料成型及控制工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課 題： 矩形盒件基于不同板坯形狀的拉深模擬 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級(jí)： 430909班 學(xué)生姓名： 崔如坤 學(xué) 號(hào)： 43090919 指導(dǎo)教師： 徐虹 填表日期： 2013.04.28 一 簡(jiǎn)表學(xué)生簡(jiǎn)況姓名崔如坤性別男出生年月1989.07入學(xué)時(shí)間200909學(xué)號(hào)43090919專業(yè)材料成型及控制工程班級(jí)430909班畢業(yè)設(shè)計(jì)論文課題名稱矩形盒件基于不同板坯形狀的拉深模擬課題來(lái)源老師提供類型數(shù)值模擬設(shè)計(jì)內(nèi)容和意義摘要內(nèi)容：對(duì)矩形盒件進(jìn)行成形工藝分析，通過(guò)有限元軟件（ansys或dynaform）模擬拉深成形過(guò)程，獲得成形的

2、相關(guān)工藝參數(shù)及不同形狀板坯對(duì)矩形盒件成形質(zhì)量的影響，為工藝優(yōu)化提供基礎(chǔ)。（本設(shè)計(jì)使用dynaform5.7軟件）。意義：在計(jì)算機(jī)高速普及的信息時(shí)代,模具設(shè)計(jì)過(guò)程CAE的輔助功能顯得簡(jiǎn)單快捷,尤其是對(duì)于拉深件模具的設(shè)計(jì)更顯其優(yōu)越性。在塑料模具、鍛壓模具、鑄造模具等種類繁多的模具中,設(shè)計(jì)工藝復(fù)雜的拉深模具,除了要考慮其必要的工藝補(bǔ)充外還要對(duì)模具的拉深深度、壓邊力、坯料的形狀尺寸進(jìn)行必要的計(jì)算。如果拉深深度過(guò)大不但會(huì)造成法蘭邊起皺,而且會(huì)在圓角較小的部位開(kāi)裂,給制造帶來(lái)極大的不便。按照傳統(tǒng)的計(jì)算方法,會(huì)存在很大的誤差,采用CAE 進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí),通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件建立力學(xué)模型,使得設(shè)計(jì)計(jì)算變得簡(jiǎn)

3、單可靠。對(duì)不合適的部位及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,確定合理的板坯形狀及其它工藝參數(shù),避免在模具制造過(guò)程中造成經(jīng)濟(jì)損失。二 選題依據(jù)1.闡述該選題的研究意義，分析跟該課題有關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢(shì)1.1 課題的研究意義當(dāng)代社會(huì)的不少領(lǐng)域，工業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)相對(duì)過(guò)剩。于是，人們不斷更新的消費(fèi)需求已經(jīng)轉(zhuǎn)移，消費(fèi)者不僅需要產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)秀，而且講究外觀雅致。這就是推動(dòng)制造業(yè)不斷發(fā)展的無(wú)窮動(dòng)力。 以沖壓方法為主制造的零件，比較有代表性并且與人們?nèi)粘Ｉ钣忻芮嘘P(guān)系的有汽車覆蓋件、搪瓷與不銹鋼器皿，各種家用電器外殼等，它們帶來(lái)了外觀層出不窮的變化。不僅如此，沖壓方法還能制造出不少產(chǎn)品內(nèi)部的某些零件，甚至是關(guān)鍵零件，比如鏈輪

4、、輪轂、汽車大梁、支架等。同時(shí)，在制造尺寸大小、制件復(fù)雜程度方面，沖壓方法都有很大的適應(yīng)范圍。沖壓件與塑料件結(jié)合起來(lái)，適應(yīng)的范圍就更廣。據(jù)文獻(xiàn)介紹沖壓方法的增值率達(dá)原材料的3到12倍，具有明顯的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。所以沖壓工藝得到了最廣泛的應(yīng)用，幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門。 從模具角度看，模具是現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的工藝裝備，發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值早已超過(guò)了工作母機(jī)即機(jī)床的總產(chǎn)值，其中為沖壓工藝服務(wù)的沖模約占模具總量的40%。而沖模在很大范圍內(nèi)涵蓋了其他模具，冷鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模等的共同內(nèi)容。掌握沖模技術(shù)后，不難觸類旁通。 可見(jiàn)，掌握沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)知識(shí)具有十分重要的意義。 板料成形過(guò)

5、程是一個(gè)大擾度、大變形的塑性變形過(guò)程，涉及金屬在拉伸和彎曲的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下塑性流動(dòng)、塑性強(qiáng)化及其引起的回彈、起皺和破裂等問(wèn)題。同時(shí)，沖壓過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的多體接觸的力學(xué)分析問(wèn)題。因此，對(duì)沖壓成形過(guò)程中板材成形性而言，單憑經(jīng)驗(yàn)很難預(yù)先估計(jì)，致使模具設(shè)計(jì)正確性也難以評(píng)價(jià)問(wèn)題只有在模具加工以后才能暴露出來(lái)，給模具調(diào)試造成極大地困難，甚至導(dǎo)致模具報(bào)廢。板料成形CAE分析技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效手段，已經(jīng)成為國(guó)際塑性加工領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 可見(jiàn)掌握CAE分析技術(shù)是具有非常重要的意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢(shì)板料成型數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展歷史可視為以下4個(gè)階段:第1階段, 20世紀(jì)60年代板料成形數(shù)值

6、模擬研究開(kāi)始階段;第2階段, 20世紀(jì)70年代初到20世紀(jì)80年代末主要是建立一些簡(jiǎn)單的有限元分析模型和應(yīng)用,包括二維平面問(wèn)題和軸對(duì)稱問(wèn)題, 大多采用薄膜單元,并開(kāi)始三維板料成型分析研究;第3階段,20世紀(jì)80年代末開(kāi)始重視軟件在解決實(shí)際沖壓?jiǎn)栴}上的應(yīng)用能力;第4階段, 20世紀(jì)90年代中期以后, 繼續(xù)在有限元法、單元設(shè)計(jì)、材料模型、摩擦機(jī)理與模型等領(lǐng)域上研究, 并把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向解決實(shí)際加工中存在的工藝和技術(shù)問(wèn)題, 如多工步成形、回彈模擬、起皺模擬、壓邊控制、復(fù)雜零件的成形、坯料形狀設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化等。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，板料成形數(shù)值模擬技術(shù)逐漸走向成熟，已形成商品化的板料成形分析CAE軟件，得

7、到許多工業(yè)部門的重視和應(yīng)用，美國(guó)的通用、福特、德國(guó)的大眾、奔馳、日本的豐田、日產(chǎn)等大型汽車制造公司，都已開(kāi)始應(yīng)用板料成形分析CAE軟件指導(dǎo)板料成形件的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)汽車、飛機(jī)等工業(yè)的發(fā)展，板料成形過(guò)程分析的需求日益迫切，板料成形CAE軟件在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。當(dāng)前可用于板料成形模擬的軟件很多, 可大體分為通用板料成形模擬軟件和專用板料成形模擬軟件。通用板料成形模擬軟件如: ANSYS, ABAQUAS,PRO/M- ECHANICA ,MARC 和ALGOR;專用板料成形模擬軟件如DYNAFORM, DYNA23D, AUTO- FORM, ROBUST , PA

8、M-2STAMP等。ANSYS是目前較為通用的CAE分析軟件。它是由美國(guó)最大的有限元分析軟件公司之一ANSYS公司開(kāi)發(fā)的軟件，能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/e、NASTRAN、Alogor、I-DEAS和AutoCAD等。eta/DYNAFORM 是由美國(guó)ETA公司開(kāi)發(fā)的用于板料成形模擬的專用軟件包,DYNAFORM可以預(yù)測(cè)成形過(guò)程中板料的破裂、起皺、減薄、劃痕、回彈, 評(píng)估板料的成形性能, 從而為板料成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供幫助; DYNAFORM 還專門用于解決工藝及模具設(shè)計(jì)涉及的復(fù)雜板成形問(wèn)題。Dynaform 的模塊包含: 沖壓過(guò)程仿真模塊(Formabilit

9、y) 、模具設(shè)計(jì)模塊(DFE) 、 坯料工程模塊(BSE) 、 精確求解器模塊(LS-DYNA )。Dynaform 軟件已在世界各大汽車、航空、鋼鐵公司，以及眾多的大學(xué)和科研單位得到了廣泛的應(yīng)用，自進(jìn)入中國(guó)以來(lái)，DYNAFORM已在長(zhǎng)安汽車、南京汽車、上海寶鋼、中國(guó)一汽等知名企業(yè)得到成功應(yīng)用。2.國(guó)內(nèi)外主要參考文獻(xiàn)（列出作者、論文名稱、期刊名稱、出版年月）【1】肖景榮，姜奎華主編.沖壓工藝學(xué)M；北京：機(jī)械工業(yè)出版社；1999【2】 曾華亮，鄂大辛. 矩形盒基于不同板坯形狀的拉深模擬及回彈應(yīng)變分析；河南冶金；2010年05期【3】揭小平，葉建雄，袁有錄，楊國(guó)泰.盒形件拉深成形工藝的數(shù)值模擬J；

10、鍛壓技術(shù)；2008年03期【4】唐炳濤，趙震，陳軍，阮雪榆；沖壓件坯料的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究；塑性工程學(xué)報(bào)；2004年06期【5】高遠(yuǎn)飛，黃朝暉，房明浩，劉艷改；基于Dynaform 的方盒形件拉深起皺情況模擬分析；南陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)；2009年06期【6】曾樂(lè)，鄧子玉；矩形盒深拉深成形有限元模擬；鍛壓技術(shù)；2006年01期【7】美國(guó)工程技術(shù)聯(lián)合公司；eta/DYNAFORM 應(yīng)用手冊(cè)，2009年2月【8】美國(guó)工程技術(shù)聯(lián)合公司；eta/Post用戶手冊(cè)，2006年6月【9】龔紅英主編；板料沖壓成形CAE實(shí)用教程M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010年1月【10】 王孝培主編；沖壓手冊(cè)M;北京：機(jī)械工業(yè)出

11、版社，1999年三 研究方案3.1采用的研究方法及所采取的技術(shù)路線3.1.1用CATIAV5R20中的創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)模塊對(duì)工件進(jìn)行三維建模，并保存為igs格式文件；3.1.2根據(jù)分析結(jié)果選定合適的沖壓機(jī)：對(duì)制件進(jìn)行工藝計(jì)算，根據(jù)工藝參數(shù)通過(guò)冷沖壓模具手冊(cè)選擇合適的沖壓機(jī)；3.1.3通過(guò)CATIA將三維模型導(dǎo)入DYNAFORM5.7軟件，并進(jìn)行雙動(dòng)拉深工藝的仿真分析：將igs文件導(dǎo)入后，設(shè)定好工模具及其相關(guān)參數(shù)后，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，進(jìn)入后處理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3.2可行性分析隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)也發(fā)生了很大的改變。CAD(Computer Ai

12、ded Design)是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作 。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；CAE(Computer Aided Engineering)是用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題的一種近似數(shù)值分析方法。通過(guò)對(duì)制件進(jìn)行仿真分析，可以預(yù)知制件的沖壓工藝特性，盡早發(fā)現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)中的缺陷。DYNAFORM軟件可以很好地對(duì)板料成形過(guò)程進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬可得到合理的壓邊力及其他參數(shù),以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本和制模周期，提高了經(jīng)濟(jì)效益。由上分析知： 利用Dynaform軟件可以進(jìn)行板料成形的工藝及仿真分析，因此本課題的研究是可行的。四 工作進(jìn)度的大致安排序 號(hào)設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱日 期1外文翻譯、文獻(xiàn)閱讀及工藝分析等13年3月1813年3月242學(xué)習(xí)DYNAFORM軟件的應(yīng)用13年3月2513年4月253使用CATIA建矩形盒件拉深成形的有限元模型13年4月2613年5月14模擬拉深成形過(guò)程, 獲得成形的相關(guān)工藝參數(shù)13年5月213年5月155計(jì)