【正文】 基于有限元的半球形件沖壓成形中拉延筋設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要本文首先通過分析半球形件在沖壓成形中的變形特點，了解半球形在沖壓成形中遇到的問題：起皺與破裂。然后針造成起皺與破裂的影響因素進行分析，尤其是拉延筋設(shè)計在半球形件沖壓成形中的影響,借助CAE建模在通過用DYNAFORM改變拉延筋位置、拉延筋方式、筋高、拉深速度與壓邊力等因素，進行半球形件的成形性能的有限元分析仿真，探討半球形件沖壓成形工藝中拉延筋的設(shè)計，并最終選擇較優(yōu)拉延筋參數(shù)的方法。關(guān)鍵詞 拉延筋 半球形件 沖壓成形 有限元畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要Title Drawbead Design Of Hemispherical Stamping Based On Finite Element AnalysisAbstractHemispherical pieces of paper, through analysis of the deformation in forming the characteristics of hemispherical in forming the understanding of the problems: wrinkling and rupture. Then cause wrinkling and rupture pins factors affecting the analysis, especially designed drawbead hemispherical Stamping in effect through the use of CAE modeling drawbead with DYNAFORM change the location, drawbead way, rib height , Drawing speed and blank holder force and other factors, the performance of hemispherical shape parts finite element analysis simulation of metal forming process hemispherical drawbead design, and ultimately select the optimum Drawbead parameters. Keywords Drawbead Hemispherical pieces Stamping FEM 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 目 錄1 緒論 1 選題背景 1 沖壓成形技術(shù)研究現(xiàn)狀 1 主要研究目標及內(nèi)容 2 論文的組織結(jié)構(gòu) 22 半球形件沖壓成形工藝理論分析 4 半球形件沖壓成形的變形特點 4 半球形件沖壓成形遇到的問題 5 影響半球形件沖壓成形的因素 7 本章小結(jié) 103 半球形件沖壓成形的仿真模型建立 11 DYNAFORM軟件概述 11 基于DYNAFORM的半球形件成形模擬的流程 11 半球形件仿真模型的建立及拉延筋的生成 13 成形極限圖FLD 214 半球形件沖壓成形中拉延筋設(shè)計模擬分析 22 參數(shù)選擇 22 研究分析思路 22 不同的拉延筋位置對半球形件成形影響分析 22 不同的拉延方式對半球形件成形影響分析 26 不同的筋高對半球形件成形影響分析 28 不同的拉深速度對半球形件成形影響分析 31 不同的壓邊力對半球形件成形影響分析 34 本章小結(jié) 37結(jié)束語 38致 謝 39參 考 文 獻 40本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 41 頁 共 41 頁 1 緒論 選題背景半球形零件在板料成形中是經(jīng)常遇到的比較典型的零件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，半球形沖壓成形工藝被廣泛應(yīng)用于汽車航天等各領(lǐng)域，目前在汽車和飛機制造業(yè)中半球形件的成形方式很多都為拉深成形[1]。在沖壓加工中半球形件會帶有一些難度：一般都是凹?？诓康膬?nèi)坯料曲面部分的起皺，有可能影響板料的成形和使用性能。半球形沖壓成形中拉延筋的設(shè)計主要是解決起皺與破裂這些難點問題。因為半球形件屬于曲面回轉(zhuǎn)體零件，半球形件成形是曲面成形中最簡單的一種，但是半球形件也是薄板金屬沖壓件中較難成形的一類零件，半球形件由于含有圓角區(qū)的緣故，變形區(qū)內(nèi)變形大小的分布不是很均勻的，造成半球形件成形的不均勻性明顯,因此研究影響半球形沖壓成形的因素將會對以后研究各種復(fù)雜曲面成形有很好的參考意義。半球形件成形工藝 (Hemispherical Molding Technology, HMT)是研究球面零件拉深成形時防止或減少皺曲的技術(shù)，是研究復(fù)雜幾何形狀的曲面沖壓成形工藝的基礎(chǔ)，掌握半球形件的變形規(guī)律對實際生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義[2]。在板料成形的過程中，壓料面上各部位的進料阻力各不相同，一般采用拉深筋來進行控制。拉深筋參數(shù)的合理取值及拉延筋位置的合理布置是控制金屬流動、防止出現(xiàn)起皺和破裂的重要手段。通過改變拉延筋幾何參數(shù)使變化率更加合理，能明顯地提高半球形件沖壓成形中拉延筋的設(shè)計質(zhì)量。 本課題首先選取了簡單的非軸對稱件——半球形件作為研究起點,借助CAE手段通過改變拉延筋參數(shù)方式，進行半球形件的成形性能的有限元分析仿真，探討半球形件沖壓成形中拉延筋的設(shè)計。 沖壓成形技術(shù)研究現(xiàn)狀（1）半球形件沖壓成形研究現(xiàn)狀 國外Yossifon等人通過對ALI100坯料的系列試驗，得出結(jié)論：優(yōu)化壓邊力曲線是與不失穩(wěn)的最小值互相對應(yīng)的，即壓邊力大小剛好保證不起皺[3]。從試驗的角度分析半球形零件沖壓成形的失穩(wěn)點，～。 （2）拉延筋技術(shù)研究現(xiàn)狀1998年，T. Meinders建立了一種基于罰約束法的拉延筋等效模型[4]。將該拉延筋的等效模型用于盒形件的拉深仿真，在材料選取為彈塑性模型時，比只考慮筋阻力的等效拉延筋模型的仿真結(jié)果更符合試驗的結(jié)果。由于板料經(jīng)過拉延筋時的變形過程比較復(fù)雜，在推導(dǎo)這些模型的時候，考慮的因素不同，建立的模型也不相同，其計算的精確度也不相同，為了考慮某些因素，就需要引入一定的假設(shè)，這也會對模型的計算精度造成一些影響[5]。 主要研究目標及內(nèi)容本項課題以半球形沖壓成形性為研究對象。通過對凹模施加拉延筋來增加進料的阻力，從而減少起皺與拉裂，再借助CAE手段建模通過DYNAFORM改變拉延筋參數(shù)方式（拉延筋的位置，形式，筋高等），進行半球形件成形性能的有限元仿真分析，探討半球形件沖壓成形工藝。了解半球形件在拉深成形過程中其起皺與拉裂的狀況。試驗通過對不同變量曲線下的FLD圖進行觀察，最終確定并選擇合適的參數(shù)來優(yōu)化其成形工藝。本課題的主要內(nèi)容歸納如下： （1）分析國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，了解并確定本課題的研究內(nèi)容； （2）研究并分析半球形件的成形理論和其成形中遇到的問題，如起皺、破裂及拉延筋在沖壓成形中的作用，確定其影響因素：壓邊力、拉深速度、拉延筋的各參數(shù)等； （3）介紹板料成形的有限元數(shù)值模擬基本理論以及Dynaform軟件的數(shù)值模擬過程，確定研究半球形件成形工藝中拉延筋設(shè)計的具體仿真試驗方案； （4）選擇板料及模具的參數(shù)，使用Pro/E建立CAD模型，在Dynaform中建立沖壓模具、壓邊圈、板料的有限元模型，建立半球形件模型，選定合適的試驗參數(shù)； （5）采用不同的拉延筋位置的情況下進行分析，比較成形性能，得出較優(yōu)的解； （6）對不同的拉延筋形式進行分析，比較成形性能，得出拉延筋形式的優(yōu)化方案。 （7）使用不同筋高對優(yōu)化解進行進一步分析，得出筋高的優(yōu)化方案； （8）使用不同的變壓邊力對優(yōu)化解進行進一步分析，得出壓邊力的優(yōu)化方案。 論文的組織結(jié)構(gòu)本文以板料拉深成形中比較有代表意義的半球形件為主要研究對象，從理論上分析和研究其拉深成形過程中成形機理和變形特點以及缺陷，并使用板料成形模擬仿真專用軟件DYNAFROM對半球形件進行仿真和分析，并對基于有限元的半球形件沖壓成形中拉延筋的設(shè)計的最優(yōu)條件進行預(yù)測。全文分為五四章，各章內(nèi)容如下：第1章：簡要介紹了課題研究的背景和意義，分析了國內(nèi)外沖壓成形工藝相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，確立了課題的研究內(nèi)容和目標，闡述了論文的結(jié)構(gòu)安排。第2章：進行半球形件拉深過程拉延筋設(shè)計的理論分析，并對板料成形失效中的起皺和拉裂的評價標準進行了簡單的分析。第3章：對半球形件成形時破裂和起皺臨界壓邊力理論進行了研究，分析了影響板料臨界壓邊力的因素，并討論了板料成形的安全區(qū)域。 第4章：用DYNAFORM對拉深成形進行模擬分析，即反映其變形特點及對拉延筋參數(shù)等因素作用下的半球形件成形過程進行了仿真分析。 結(jié)束語：簡要總結(jié)了本課題研究取得的成果與不足，并對今后的工作進行了展望。2 半球形件沖壓成形工藝理論分析在沖壓生產(chǎn)的過程中，拉深件的種類很多，形狀各不相同，雖然它們的沖壓過程都叫做拉深，但其變形區(qū)的位置、變形的性質(zhì)、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)及其分布等都各不相同，所以工藝參數(shù)、工序數(shù)目與順序的確定方法及模具設(shè)計原則與方法也都不一樣，由于半球形件法蘭部分易起皺，內(nèi)壁容易拉裂，并且受壓邊力、凹模圓角半徑、拉延筋的參數(shù)等因素的影響，使得其起皺影響區(qū)成形機理非常復(fù)雜[6]。按力學(xué)變形的特點，拉深工件可分為桶形件（圓桶形件，帶凸緣圓桶件，階梯圓桶件）、曲面回轉(zhuǎn)體零件（球形、拋物線形、錐形等）、盒形件（方形、矩形、橢圓形等）和不規(guī)則形狀零件等四大類。半球形件是比較常見的、幾何形狀比較規(guī)則的、應(yīng)用比較廣泛的一類曲面回轉(zhuǎn)體沖壓件，在軸對稱零件中也具有一定的代表性，屬于薄板金屬沖壓中較難成形的一類零件，其在成形過程中的變形特點是值得研究的。因此本文以半球形件沖壓工藝為研究起點，通過施加拉延筋并改變拉延筋的各參數(shù)來減