【正文】 ie 可以選擇拉延類型為雙動(dòng)，這樣可以使凸緣部分更加平整在沖壓成形中，有效的提高了形件在沖壓過程中的質(zhì)量。定義拉延筋的各個(gè)參數(shù)如筋高、凹槽圓角、筋的形式等等，如圖 所示。同時(shí)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存較大時(shí)，為了加快運(yùn)算速度，可以適當(dāng)提高 DYNAFORM 運(yùn)算 器的內(nèi)存值。網(wǎng)格劃分結(jié)束后，把系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)模型導(dǎo)入 DYNAFORM 中進(jìn)行下一步處理。三維成形過程中各參數(shù)及物理量的變化情況可以用等色圖或等直線圖動(dòng)態(tài)顯示，包括各時(shí)間段的板料變形、材料流動(dòng)、應(yīng)力、應(yīng)變分布情況、板料厚度變化以及起 皺、破裂等情況，可以找出板料成形后每組參數(shù)對(duì)應(yīng)的 FLD 圖、材料流動(dòng)圖、應(yīng)力應(yīng)變圖、厚度分布圖等進(jìn)行詳細(xì)研究。成形極限圖可以反映主應(yīng)變?cè)诎l(fā)生失穩(wěn)時(shí)的分布狀態(tài) ,一般我們可以通過用帶有圓形網(wǎng)格的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行拉脹 試驗(yàn)來測(cè)試材料的成形極限曲線。 圖 板料成形極限圖示例 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 22 頁 共 41 頁 4 半球形件沖壓成形中拉延筋設(shè)計(jì)模擬分析 參數(shù)選擇 在板料成形過程中 ， 壓料面上各部位的進(jìn)料阻力是不同的 ， 通常采 取施加拉深筋來進(jìn)行控制。 在保持拉延阻力基本不變的情況下，使拉延筋幾何參數(shù)及其變化率更加合理，從而有效地提高半球形件沖壓成形中拉延筋的設(shè)計(jì)質(zhì)量 [25]。 研究分析思路 本課題為基于有限元的半球形件沖壓成形中拉延筋優(yōu)化設(shè)計(jì)。最大變厚率在 100~120mm處 急劇降低，有 FLD 圖可以看出凸緣處未能完全變形，所以厚度變化不大。有試驗(yàn)結(jié)果分析后，初步確定拉延筋的位置布置在距離凸緣邊緣 60mm~80mm處 比較合理。 （ 2）由應(yīng)力應(yīng)變圖看出，隨著筋的類型的變化，應(yīng)力應(yīng)變變化不是很明顯，處于一個(gè)穩(wěn)定的趨勢(shì)。 不 同的筋高對(duì)半球形件成形影響分析 為分析在不同不同的筋高對(duì)半球形件成形影響分析，試驗(yàn)條件如下： （ 1）模具的間隙為 ； （ 2）凹模、凸模和板料間及壓邊圈和板料間的摩擦系數(shù)都為 ，摩擦邊界條件為 ?＝ ； （ 3）材料選用 AA6009 參數(shù)如表 ；壓邊力 200KN； （ 4）沖壓距離 180mm，凸模的模擬運(yùn)動(dòng)速度為 20xxmm/s，拉延筋的位置在距凸邊緣 60mm位置，拉延筋類型為圓筋； （ 5）半球盒的半徑為 180 mm,盒底圓角半徑 r=20 mm,材料為厚為 mm。說明隨著筋高的增加，對(duì)應(yīng)力應(yīng)變的變化影響不大。 表 不同拉深速度下模擬試驗(yàn)結(jié)果 拉深速度 mm/s 1000 20xx 3000 5000 7000 最大變薄率 % 最大變厚率 % 最大正應(yīng)變 最大負(fù)應(yīng)變 最大正應(yīng)力 Pa 最大負(fù)應(yīng)力 Pa 成形效果 起皺 起皺 破裂危險(xiǎn)區(qū)域增大 破裂危險(xiǎn)區(qū)域增大 破裂危險(xiǎn)區(qū)域增大 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 32 頁 共 41 頁 05101520253035401000 20xx 3000 5000 7000拉深速度(mm/s)百分比/%最大變薄率%最大變厚率% （ a) 厚薄變化曲線 01000 20xx 3000 5000 7000拉深速度(mm/s)應(yīng)變量最大正應(yīng)變最大負(fù)應(yīng)變 (b) 應(yīng)變變化曲線 30020010001002003004001000 20xx 3000 5000 7000拉深速度(mm/s)應(yīng)力/Pa最大正應(yīng)力Pa最大負(fù)應(yīng)力Pa (c) 應(yīng)力變化曲線 圖 不同拉深速度下參數(shù)變化曲線圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁 共 41 頁 （ a)拉深速度為 1000mm/s (b)拉深速度為 20xxmm/s (c)拉深速度為 3000mm/s (d)拉深速度為 5000mm/s (e)拉深速度為 7000mm/s 圖 不同拉深速度下模擬試驗(yàn)的極限應(yīng)力圖 由上分析結(jié)果如下： （ 1）有 FLD 圖可以看出沖壓速度在 20xxmm/s 時(shí)，形件的起皺狀況還可以，當(dāng)速度加大時(shí)發(fā)現(xiàn)形件拉裂越來越多。 根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)定在 DYNAFORM 中進(jìn)行分析，分別采用不同的壓邊力方式進(jìn)模擬如圖 、圖 ，模擬試驗(yàn)結(jié)果如表 所示： 表 不同壓邊力下模擬試驗(yàn)結(jié)果 壓邊力 KN 50 100 200 300 400 最大變薄率 % 最大變厚率 % 最大正應(yīng)變 最大負(fù)應(yīng)變 最大正應(yīng)力 Pa 最大負(fù)應(yīng)力 Pa 成形效果 很好 少量起皺與破裂危險(xiǎn) 部分有破裂危險(xiǎn) 較多破裂危險(xiǎn) 部分破裂 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 35 頁 共 41 頁 0102030405060708050 100 200 300 400壓邊力/KN百分比/%最大變薄率%最大變厚率% （ a) 厚薄變化曲線 050 100 200 300 400壓邊力/KN應(yīng)變量最大正應(yīng)變最大負(fù)應(yīng)變 (b) 應(yīng)變變化曲線 300200100010020030040050 100 200 300 400壓邊力/KN應(yīng)力/Pa最大正應(yīng)力Pa最大負(fù)應(yīng)力Pa (c) 應(yīng)力變化曲線 圖 不同拉深速度下參數(shù)變化曲線圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 36 頁 共 41 頁 (a)壓邊力為 50KN (b)壓邊力為 100KN (c)壓邊力為 200KN （ d)壓邊力為 300KN （ e)壓邊力為 400KN 圖 不同壓邊力下模擬試驗(yàn)的極限應(yīng)力圖 由上分析結(jié)果如下： （ 1）從厚薄變化 圖看出隨著壓邊力的增大， 最大變薄率不斷增大，而最大變厚率卻逐漸減少。 由上述分析可以得到：壓邊力的大小對(duì)拉深影響很大，壓邊力過小會(huì)減小材料流動(dòng)阻力，導(dǎo)致材料流動(dòng)性好，會(huì)造成未完全拉深和加大起 皺的現(xiàn)象；壓邊力過大會(huì)增大阻力，影響材料的流動(dòng)，會(huì)造成工件的拉裂。當(dāng)筋高很低時(shí)，材料的流動(dòng)力比較好，阻力減小也容易引起起皺。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 38 頁 共 41 頁 結(jié)束語 隨著汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展，半球形件的使用越來越多，然而由于半球形件具有復(fù)雜的曲面、材料性能不同等特點(diǎn)，也給半球形件沖壓成形帶來了一些問題，如起皺、拉裂，回彈等。 （ 2）利用 Pro/E 軟件進(jìn)行 CAD 建模?；叵肫鹚哪甑拇髮W(xué) 生活給 了 我許多珍貴的財(cái)富 ，給了我一個(gè)更高的起點(diǎn)，讓我信心滿滿地面對(duì)未來的挑戰(zhàn)。張衛(wèi)老師 扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)、勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、執(zhí)著追求的敬業(yè)精神、 平易近人的學(xué)者風(fēng)范 以及對(duì)學(xué)生既嚴(yán)格要求又細(xì)微關(guān)懷的態(tài)度，都使我深為感激。 最后我要特別感謝我的家人，在這四年本科學(xué)習(xí)生涯中，他們?cè)诰窈臀镔|(zhì) 上對(duì)我始終如一的鼓勵(lì)和支持是我戰(zhàn)勝困難、不斷進(jìn)取的精神支柱和力量源泉。和他們?cè)谝黄饘W(xué)習(xí)生活給我留下了很多美好回憶，在此對(duì)各位同學(xué)表示由衷的感謝，并祝愿他們?cè)趯淼膶W(xué)習(xí)和生活中百尺竿頭，更進(jìn)一步。 我將以此文來總結(jié)四年大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的所獲，特別要感謝這期間給予我諸多幫助的老師、同學(xué)和家人。 （ 3）利用板料沖壓成形仿真的專用軟件 DYNAFORM 對(duì)半球形件進(jìn)行有限元分析，比較不同摩擦系數(shù)曲線、壓邊力、沖壓速度及拉延筋的各參數(shù)對(duì)半球形件沖壓成形的影響，最終得 知 有效的利用拉延筋可以減少冷沖壓中的起皺與拉裂，選用凹模的圓角半徑為 20mm,以壓邊力 50KN，摩擦系數(shù)為 ，拉深速度設(shè)為 20xxmm/s， 6mm 高圓筋拉延筋，位置在距凸邊緣 60mm處對(duì)板料進(jìn)行沖壓時(shí)的沖壓效果最好。本課題首先選取了簡單的非軸對(duì)稱件 —— 半球形件作為研究起點(diǎn)，借助 CAE 手段通過改變拉延筋參數(shù)方 式，進(jìn)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(jì)。另外筋高變大時(shí)材料的流動(dòng)力也變差，容易拉裂。 本章小結(jié) 本章通過運(yùn)用 Dynaform軟件對(duì)半球形形件的拉深過程拉延筋設(shè)計(jì)進(jìn)行有限元數(shù)值模擬仿真分析，從而驗(yàn)證不同的因素在拉深過程中對(duì)拉深件的質(zhì)量問題的影響，如起皺、拉裂等，從中尋找各因素與其引起的拉深缺陷的關(guān)系，從而找到合理的拉深因素值，應(yīng)用這些因素進(jìn)行優(yōu)化拉深過程，設(shè)計(jì)合理的方案。當(dāng)壓邊力較大時(shí)，法蘭區(qū)的阻力變大，材料流動(dòng)速度緩慢，拉深區(qū)域增大，但容易引起拉裂。 （ 3）應(yīng)力和應(yīng)變?cè)谒俣仍龃蟮臅r(shí)，變化趨于平穩(wěn)，說明拉深速度不會(huì)引起較大的應(yīng)力應(yīng)變。 不同的拉深速度對(duì)半球形件成形影響分析 為分析在不同的拉深速度對(duì)半球形件成形影響分析，試驗(yàn)條件如下： （ 1）模具的間隙為 ； （ 2）凹模、凸模和板料間及壓邊圈和板料間的摩擦系數(shù)都為 ，摩擦邊界條件為 ?＝ ； （ 3） 材料選用 AA6009 參數(shù)如表 ，拉延筋的位置在距凸邊緣 60mm 位置，拉延筋類型為圓筋，筋高為 6mm； （ 4）半球盒的半徑為 180 mm,盒底圓角半徑 r=20 mm,材料為厚為 mm。說明了隨著筋高的增加，使材料通過拉延筋的阻力也隨著增加，材料流進(jìn)比較困難；筋高比較小時(shí)，材料的流動(dòng)阻力也比較小，容易導(dǎo)致形件的起皺。 綜合上述可知，筋的類型對(duì)拉深有一定的影響， 使用矩形筋進(jìn)料阻力變大，材料流動(dòng)性變差，但穩(wěn)定性得到增加，起皺狀況能得到緩解。 根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)定在 DYNAFORM 中進(jìn)行分析，分別采用不同的拉延方式進(jìn)行模擬如圖 、圖 ，模擬試驗(yàn)結(jié)果如表 所示： 表 不同筋的類型下模擬試驗(yàn)結(jié)果 筋的形式 圓筋 矩形筋 邊 最大變薄率 % 最大變厚率 % 最大正應(yīng)變 最大負(fù)應(yīng)變 最大正應(yīng)力 Pa 最大負(fù)應(yīng)力 Pa 成形效果 起皺 起皺 起皺 051015202530圓筋 矩形筋 邊筋的形式百分比/%最大變薄率 %最大變厚率 % (a) 厚薄變化曲線 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 27 頁 共 41 頁 0圓筋 矩形筋 邊筋的形式應(yīng)變量最大正應(yīng)變最大負(fù)應(yīng)變 (b) 應(yīng)變變化曲線 3002001000100200300400圓筋 矩形筋 邊筋的形式應(yīng)力/Pa最大正應(yīng)力Pa最大負(fù)應(yīng)力Pa (c) 應(yīng)力變化曲線 圖 不同拉延筋形式下參數(shù)變化曲線圖 （ a）無拉延筋 （ b） 圓筋 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 28 頁 共 41 頁 （ c）矩形筋 （ d） 邊 圖 不同形式拉延筋 模擬試驗(yàn)的 FLD 圖 由上分析結(jié)果如下： （ 1）由厚薄圖可以看出選擇矩形筋時(shí)，變厚率變小，說明材料通過矩形筋時(shí)受到的阻力變大，進(jìn)料困難。而離凹?？诤芙鼤r(shí)，材料流動(dòng)阻力大，通過拉延筋后很快就進(jìn)入凹模且局部區(qū)域受力不均勻，所以容易引起拉裂。最后對(duì)比得到的各種方案的 數(shù)據(jù)，從起皺和破裂，厚度變化，以及應(yīng)力應(yīng)變等方面來比較，并給出防止起皺的拉深條件組合。由研究可知，模擬計(jì)算效率基本與沖壓速度成正比，但速度過大勢(shì)必影響模擬精度。在板料沖壓工藝設(shè)計(jì)過程中 ， 采用基于有限元的 CAE 分析和對(duì)拉深筋模型的成形過程進(jìn)行模擬和結(jié)果分析 ， 不僅使有限元分析方法從設(shè)計(jì)驗(yàn)證地位提高到設(shè)計(jì)指導(dǎo)地位 ，而且使實(shí)時(shí)的修正及模擬成為可能。 在所得的擬合曲線基礎(chǔ)上配合數(shù)理統(tǒng)計(jì)與概率理論分析 ， 擬合曲線的上下置信函數(shù)可以成為描繪成形極限曲線 (FLC)的重要依據(jù) 。同時(shí)還與零件形狀尺寸、板料尺寸、摩擦、模具、壓邊力、凹模圓角半徑等因素密切相關(guān) [23]。 在前處理過程中，還要設(shè)置板料厚度、材料模型和材料參數(shù)，其中除了質(zhì)量密度、楊氏模量、泊松比、屈服