【正文】 左右為合理，壓邊力 Y2的大小應(yīng)為 1200KN 左右為合理。圖 ，當(dāng)壓邊力 Y2小于 1200KN 時，出現(xiàn)未充分拉深現(xiàn)象；當(dāng)壓邊力 Y2大于 1200KN 時出現(xiàn)破裂傾向及破裂。圖 中隨著壓邊力的增大，最大變薄率不斷增大，而最大變厚率卻變化很小。所以在此使用分塊壓邊圈，使矩形 水槽中間和兩端得到不同的壓邊力。 根據(jù)上述可知，轉(zhuǎn)角半徑不能過小，而其大小應(yīng)該和凹模的圓角半徑相近，所以選凹模轉(zhuǎn)角半徑為 15mm。 表 不同轉(zhuǎn)角下的拉深模擬數(shù)據(jù) 凹模轉(zhuǎn)角 mm 10 12 15 18 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、未充分拉深 未充分拉深 較好 未充分拉深 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 30 頁 共 44 頁 圖 不同凹模轉(zhuǎn)角半徑下的拉深厚薄變化 圖 不同凹模轉(zhuǎn)角半徑下的應(yīng)變變化 圖 不同凹模轉(zhuǎn)角半徑下的應(yīng)力變化 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 31 頁 共 44 頁 (a) 轉(zhuǎn)角 半徑 10mm (b) 轉(zhuǎn)角 半徑 12mm (c) 轉(zhuǎn)角 半徑 15mm (d) 轉(zhuǎn)角 半徑 18mm 圖 不同凹模轉(zhuǎn)角半徑 下 的成 形極限圖 結(jié)果分析如下： （ 1）凹模轉(zhuǎn)角半徑在 10mm 出現(xiàn)輕微起皺的情況，起皺的區(qū)域發(fā)生在表面的圓角和直壁轉(zhuǎn)角處，隨著轉(zhuǎn)角的變大，起皺情況減弱。當(dāng)凹模圓角半徑過大增大流動性時造成形件的不充分拉深 。從起皺方面，各凹模圓角半徑下的起皺情況大致相同。凹模圓角處是減小板料的摩擦阻力和彎曲變形阻力，有利于板料流動，容易使板料成形。 （ 3）如圖 和圖 ，從應(yīng)變和應(yīng)力的變化看，拉深速度變化并沒有引起它們的太大變化，但是應(yīng)變和應(yīng) 力的大小明顯地大于前面 因素 的影響，說明拉深速度會引起較大的應(yīng)變和應(yīng)力。 根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)定在 Dynaform 中進(jìn)行分析，分別采用不同的沖壓速度進(jìn)行模擬，模擬試驗結(jié)果如表 ，試驗結(jié)果變化如圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 共 44 頁 表 不同拉深速度下的拉深模擬數(shù)據(jù) 拉深速度 mm/s 1000 20xx 3000 4000 5000 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 較好 好 較好 破裂傾向 破裂傾向 圖 不同沖壓速度下的厚薄變化 圖 不同沖壓速度下的應(yīng)變變化 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 共 44 頁 圖 不同沖壓速度 下 的應(yīng)力變化 (a) 速度 1000mm/s (b) 速度 20xxmm/s (c) 速度 3000mm/s (d) 速度 4000mm/s 破裂傾向 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁 共 44 頁 (e) 速度 5000mm/s 圖 不同沖壓速度下的成形極限圖 結(jié)果分析 如下 ： （ 1）上圖可以看出拉深速度在 1000mm/s~3000mm/s 的拉深速度中的成形區(qū)域都比較穩(wěn)定，法蘭區(qū)域的變化不同，主要區(qū)別是在成形區(qū)域上，安全的成形區(qū)域隨著速度的增大而增加，凸緣 圓角處的起皺減少。所以要對壓邊圈方式進(jìn)行研究，尋找更好的壓邊圈方式，試驗方案如下： 表 壓邊圈方式 整塊壓邊圈 不分塊如圖 (a) 分塊壓邊圈方式 1 在矩形件邊緣分塊 (b) 分塊壓邊圈方式 2 在矩形件邊緣以內(nèi)分塊 (c) (a) 整塊壓邊圈 (b) 分塊壓邊圈方式 1 嚴(yán)重起皺 嚴(yán)重起皺 破裂傾向 破裂 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 共 44 頁 (c) 分塊壓邊圈方式 2 圖 不同分塊方式成形極限圖 結(jié)果分析如下： 經(jīng)過一系列嘗試仿真試驗得出，當(dāng)使用整塊壓邊圈時候，起皺現(xiàn)象嚴(yán) 重，當(dāng)中間沖壓部分為充分拉深；當(dāng)使用分塊壓邊圈方式 1 時，起皺基本沒有改善，但是中間沖壓部分依舊未能充分拉深，而且邊緣地區(qū)開始破裂；當(dāng)使用分塊壓邊圈方式 2 時，起皺明顯減少，中間能得到充分拉深，達(dá)到預(yù)期的效果。先確定分塊壓邊圈的分塊方式，然后討論其它影響因素。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 22 頁 共 44 頁 4 矩形件拉深成形的模擬分析 矩形件是薄板金屬沖壓中較難成形的一類零件，并且在其成形過程中的變形特點(diǎn)具有一定的典型意義，因此很有必要對其進(jìn)行數(shù)值模擬。 （ 4）厚度 用來模擬坯料在成形中的厚度等值線變化，以評估沖壓質(zhì)量。在同一等值線上是以同一顏色顯示的，相應(yīng)的等值線值在圖形窗口右邊的顏色柱顯示（圖 ）。求解器采用 Full Run Dyna,求解器精度采用單精度。使得 t、 y y2在Z方向移動 +， a 在 Z 方向移動 。如下圖 和圖 所示，相應(yīng)的中文參數(shù)如表 。 ,間隙公差為 m，忽略孔洞尺寸為 。然后本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 共 44 頁 編輯零件層， A 對應(yīng)凹模， T 對應(yīng)凸模， B 對應(yīng)板料 ,Y1 對應(yīng)分塊壓邊圈 Y1， Y2對應(yīng)分塊壓邊圈 Y2，如此方便以后工作（如圖 ）。 圖 凸模尺寸 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 44 頁 圖 凹模尺寸 圖 板材尺寸 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 44 頁 圖 分塊壓邊圈 Y1 圖 壓邊圈 Y2 文件保存 對生成的實體模型保存副本，文件類型選擇 *igs，在輸出 IGES 窗口，選取曲面，坐標(biāo)缺省。因此，研究矩形水槽的沖壓成形性能對以后復(fù)雜矩形件的研究有著一定的指導(dǎo)意義。 （ 2） 在建立好的模型的基礎(chǔ)上建立有限元模型，進(jìn)行有限元的前處理、有限元分析和仿真結(jié)果分析。在個人機(jī)、工作站、大型機(jī)及巨型機(jī)等硬件平臺上具有統(tǒng)一的用戶界面。 EtaPost是 ETA公司開發(fā)的一款專門針對Dynaform的后處理軟件，它可以方便用戶直觀地得到求解結(jié)果。 （ 2） Dynaform的求解器采用了業(yè)界非常著名的非線性動力顯式有限元軟件 Lsdyna。 Dynaform 軟件可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，汽車、航空航天、家電、廚房衛(wèi)生等行業(yè)。 Dynaform 簡介 Dynaform軟件是美國 ETA公司和 LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的用于板料成形數(shù)值模擬的專用軟件，是 LSDYNA 求解器與 ETA/FEMB 前后處理器的完美結(jié)合，是當(dāng)今流行的板料成形與模具設(shè)計的 CAE 工具之一。 （ 3） 模具參數(shù) 當(dāng)凹模圓角半徑過小時，拉伸毛坯的直壁部分與底部過渡區(qū)的彎曲變形加大，使危險本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 44 頁 斷面的強(qiáng)度受到削弱，毛坯側(cè)壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力相應(yīng)增大，這樣會使拉伸系數(shù)增大，板料的變形阻力增加，從而引起總的拉伸力增加、成形件出現(xiàn)開裂和模具壽命降低；若凹模的圓角半徑過大，板料的變形阻力小，金屬的流動性好，但也會減小壓邊的有效面積，使制件容易起皺。當(dāng)模具基本確定時，先粗選壓邊力，然后對成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬。本文主要研究沖壓速度、壓邊力、模具參數(shù)對成形結(jié)果的影響 [1416]。由于上述原因，矩形件成形極限高于直徑為 2r 的圓筒形件的成形極限。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 44 頁 （ 2）矩形件拉深時，法蘭變形區(qū)圓角處的拉深阻力大于直邊的拉深阻力圓角處的變形程度大于直邊處的變形程度。假設(shè) 4 個圓角部分連接起來，把直邊分開，則圓角部分的變形相當(dāng)于直徑為 pr2 、高為 H 的圓筒件的拉深 ，直邊部分的變形相當(dāng)于彎曲。這時面積 ff ??? ,拉深時圓角部分多出的面積 f? 向直邊轉(zhuǎn)移以補(bǔ)充直邊部分面積 f? 的不足。計算步驟如下： 按彎曲計算直邊部分的展開長度 lo 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 共 44 頁 2 矩形件沖壓成形工藝?yán)碚摲治? 在沖壓生產(chǎn)中，拉深件種類很多，形 狀各異，雖然它們的沖壓過程都叫拉深，但其變形區(qū)的位置、變形性質(zhì)，應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)及其分布等各不相同，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)計原則與方法都不一樣，按變形力學(xué)特點(diǎn)拉深件可分為桶形件（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)則形狀零件等四類。 第 2章：進(jìn)行矩形水槽拉深過程的理論分析，并簡要分析了矩形件沖壓成形工藝的特點(diǎn)和影響矩形水槽沖壓成形的因素。通過對簡單的矩形水槽沖壓成形進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，比較幾種不同情況下矩形水槽的成形效果，得出成形效果最優(yōu)的一組 參數(shù)。 （ 2）利用邊界節(jié)點(diǎn)的初始速率就可確定最優(yōu)毛坯的外形，如 1999 年上海交通大學(xué)的姚華和陳軍采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)測毛坯外形 [8]和 20xx 年韓國學(xué)者 Shim Hyunbo， 等人提出形狀靈敏度分析方法設(shè)計非圓拉深件的最優(yōu)毛坯外形 [9]。 矩形件沖壓成形研究現(xiàn)狀 自英國學(xué)者 Alexander Parks 在 1857 年開發(fā)并取得銅板拉深工藝專利以來，拉深成形工藝不斷取得發(fā)展和廣泛應(yīng)用。由于數(shù)值模擬可以幫助人們預(yù)測加工結(jié)果 ,有助于提高生產(chǎn)效率 ,所以采用有限元法對金屬塑性成形過程進(jìn)行全面數(shù)值模擬 ,已得到該領(lǐng)域廣大學(xué)者的普遍重視。拉深又稱拉延、壓延或引伸，是沖壓成形技術(shù)中的一種重要工藝。 關(guān)鍵詞 板料成 形 矩形水槽 有限元分析 矩形水槽沖壓成形有限元分析與研究 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 Title Finite Element Analysis and Research of Rectangular Tank Stamping Abstract Stamping is increasingly used in automobile manufacturing and other industries. Rectangular part is one of the typical workpieces in sheet metal forming process. It is very important to study on various factors which affecting stamping rectangular tank. The finite element analysis of the factor which affecting rectangular tank drawing is simulated via Dynaform. By changing the process parameters, the depth of forming,