【正文】 強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、塑性硬化指數(shù)和真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)等以外，還須考慮板料的各項(xiàng)異性 [22]。 圖 Analysis 的參數(shù)設(shè)置 模具和毛坯的幾何造型 首先利用 Pro/E 軟件，構(gòu)造零件和坯料的實(shí)體模型，然后導(dǎo)出其 IGS 交換格式文件，再將該文件導(dǎo)入 DYNAFORM 中，進(jìn)行修剪和網(wǎng)格劃分。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 19 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 拉延筋的參數(shù)設(shè)置 圖 快速定義參數(shù)設(shè)置 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 20 頁(yè) 共 41 頁(yè) （ 3）對(duì)模型進(jìn)行有限元計(jì)算 單擊 Analysis，選擇 LS_Dyna， 為了在后處理中能夠較好的觀(guān)察成形過(guò)程，一般設(shè)定STEP=20。由于 Dynaform軟件中材料單元庫(kù)的 AA6009 的材料性能參數(shù)和試驗(yàn)中的材料性能接近，所以模擬試驗(yàn)時(shí)選擇 AA6009 中的 37 號(hào)材料，材料的厚度為 ，材料的性能參數(shù)表如圖 所示。然后本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 18 頁(yè) 共 41 頁(yè) 在凹模上選擇合適的位置偏移拉延筋曲線(xiàn)，初步選擇拉延筋的位置為距離凸緣邊緣 40mm處，如圖 所示。如圖 所示，相應(yīng)的中文參數(shù)如表 。 圖 表面處理后的模型 單元網(wǎng)格化處理，單擊 Preprocess（前處理），選擇 Element，選中 ，相應(yīng)的單元的參數(shù)默認(rèn)設(shè)置如圖 ,， 為 ， 為 ， Chordal Dev 為， Angle 為 ,Gap tol 為 ， Ignore Hole Size 為 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 保存文件 （ 3）將 *.igs 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 DYNAFORM 并對(duì)模型進(jìn)行單元網(wǎng)格化處理； 打開(kāi) Dynaform 軟件，單擊 file，選擇 imput 選項(xiàng)，找到前面保存的對(duì)應(yīng)的 *igs 文件，先倒入凹模在導(dǎo)入板料，凹模導(dǎo)入兩次，因?yàn)槠渲幸粋€(gè)凹模文件將在 Dynaform 中被修剪成壓邊圈 , 導(dǎo)入完的模型如圖 。對(duì)于凸模和凹 模草繪然后進(jìn)行拉深，凸模半徑為 180mm，軸向長(zhǎng)度為350mm；凹模半徑為 180mm，外輪廓尺寸半徑為 260mm，高度為 300mm，板料的半徑為 260mm；最后對(duì)板料草繪后填充。如需要完整說(shuō)明書(shū)和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 基于 DYNAFORM 的半球形件成形模擬的流程 半球形形件成形智能多參數(shù)工藝智能選擇系統(tǒng)是在考慮到?jīng)_壓件受工件幾何參數(shù)、模具幾何參數(shù)、材料性能、摩擦系數(shù)、材料厚度、沖壓力、變壓邊力等因素的影響 [22]，所以要獲得比較好的試驗(yàn)效果，首先應(yīng)建立合理工藝模型，步驟如圖 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 半球形件成形模擬的流程 開(kāi)始 用 Pro/E 建立半球形件及模具的幾何模型 以 IGS 格式將零件模型導(dǎo)入 DYNAFORM 對(duì)半球形件以及模具進(jìn)行修剪 模具有限元網(wǎng)格劃分 劃分毛坯網(wǎng)格 分別對(duì)凸凹模、板料及壓邊圈進(jìn)行定義成形工具 定義材料屬性，選擇材料模型 設(shè)置成形參數(shù)（拉延筋的位置，類(lèi)型，筋高壓邊力、沖壓速度，壓邊力等） 求解器仿真計(jì)算 記錄應(yīng)力應(yīng)變、厚度數(shù)據(jù) 成形極限圖（ FLD） 滿(mǎn)意 修改幾何模型 圖 修改成形參數(shù) 前處理 后處理 不滿(mǎn)意 設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿(mǎn)意 結(jié)束 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 半球形件仿真模型的建立及拉延筋的生成 為了研究曲面的沖壓成形性能和規(guī)律，本文選用典型的軸對(duì)稱(chēng)零件 —— 半球形件進(jìn)行拉深成形仿真研究。 通過(guò)設(shè)置和改變拉 延筋的位置、拉延筋的類(lèi)型、拉延筋的高度、壓邊力和拉深速度等對(duì)半球形件沖壓成形中拉延筋設(shè)計(jì)有重要影響的因素，來(lái)對(duì)做試驗(yàn)。由 此可見(jiàn)，破裂臨界壓邊力隨 n值的增大而增大，而隨著 n值的增大，起皺臨界壓邊力減小。 r 值越大，表示板料在寬度方向上越容易產(chǎn)生變形，越容易避免發(fā)生起皺；在拉應(yīng)力作用下， r 值越大，板料的拉深處不易變薄，就不容易發(fā)生拉裂。、 45176。 （ 2）厚向異性指數(shù) 板料在生產(chǎn)加工中要經(jīng)過(guò)軋制與退火等工藝，這就使得板料各個(gè)方向的塑性存在差異，也叫做板料的塑性各向異性。板料流經(jīng)拉延筋本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 9 頁(yè) 共 41 頁(yè) 時(shí)，發(fā)生了彎曲、回復(fù)、彎曲的反復(fù)變形，這些變形所需要的變形力加上板料經(jīng)過(guò)拉延筋時(shí)產(chǎn)生的摩擦力都施加在板料上，使板料流動(dòng)的進(jìn)料阻力變大 [1416]。同時(shí)選擇合理的轉(zhuǎn)角半徑，也有利于提高成形質(zhì)量，如果轉(zhuǎn)角半徑過(guò)小，材料容易發(fā)生破裂。 （ 1）模具圓角半徑 一般來(lái)說(shuō)，模具圓角半徑取值太小，會(huì)導(dǎo)致零件的成形質(zhì)量不理想，選用較大的模具圓角半徑會(huì)使成形的安全區(qū)域變大。另一方面，凸模與半球形件之間的摩擦可以增大拉深能力。較大的沖壓速度會(huì) 導(dǎo)致形件的破裂，較小則達(dá)不到?jīng)_壓要求。另一種是基于雙動(dòng)壓機(jī)，由獨(dú)立的滑塊驅(qū)動(dòng)壓邊圈，控制壓邊力大小，一般壓邊力不隨拉深行程變化。 沖壓工藝參數(shù) 影響板料成形的工藝條件有：壓邊力、摩擦系數(shù)、沖壓速度等。對(duì)于沖壓成形中的內(nèi)皺問(wèn)題，可以通過(guò)提高板料的相對(duì)厚度來(lái)防止內(nèi)皺的產(chǎn)生 [11]。 圖 半球形件沖壓成形起皺 圖 半 球形件沖壓成形破裂 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 7 頁(yè) 共 41 頁(yè) 影響半球形件沖壓成形的因素 造成以上缺陷的影響因素非常多，如毛坯幾何參數(shù)、模具幾何參數(shù)、板材性能參數(shù)（如板料的強(qiáng)度比）、工藝條件（如壓邊力、沖壓速度、模具和板料的潤(rùn)滑條件等）等等。在拉應(yīng)力作用下毛坯發(fā)生塑性變形時(shí)，材料的應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)在增加，承載面積卻是在縮 小。相反，如果壓邊力或拉延筋的約束力不夠大，材料流動(dòng)的阻力太小，就不能夠有效的消除起皺現(xiàn)象。 李春峰經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究及理論分析，提出了半球形零件沖壓變形失穩(wěn)點(diǎn)的概念，通過(guò)對(duì)研究半球形零件沖壓變形失穩(wěn)點(diǎn)，得出半球形件起皺大多發(fā)生在相對(duì)半徑為 ～ 附近的位置，而在相對(duì)半徑 的位置容易發(fā)生裂紋，在試件的平面應(yīng)變狀態(tài)點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生破裂點(diǎn)。因此，科學(xué)地掌握起與了解起皺發(fā)生的規(guī)律，對(duì)板料成形技術(shù)的進(jìn)步具有很重要的意義。板厚方向在板料內(nèi)的壓應(yīng)力作用下達(dá)到失穩(wěn)極值時(shí)，板料發(fā)生起皺現(xiàn)象。誘發(fā)的剪切力在兩處交界面處達(dá)到了最大值，并沿著直徑和圓角處的中心線(xiàn)逐漸減小 [8]。因此本文以半球形件沖壓工藝為研究起點(diǎn)，通過(guò)施加拉延筋并改變拉延筋的各參數(shù)來(lái)減少起皺與拉裂，使成形效果達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化 [7]。 結(jié)束語(yǔ)：簡(jiǎn)要總結(jié)了本課題研究取得的成果與不足，并對(duì)今后的工作進(jìn)行了展望。 全文分為五四章，各章內(nèi)容如下： 第 1 章：簡(jiǎn)要介紹了課題研究的背景和意義，分析了國(guó)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?jī)?nèi)容和目標(biāo)，闡述了論文的結(jié)構(gòu)安排。試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同變量曲線(xiàn)下的 FLD 圖進(jìn)行觀(guān)察，最終確定并選擇合適的參數(shù)來(lái)優(yōu)化其成形工藝。 由于板料經(jīng)過(guò)拉延筋時(shí)的變形過(guò)程比較復(fù)雜，在推導(dǎo)這些模型的時(shí)候，考慮的因素不同，建立的模型也不相同，其計(jì)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(huì)對(duì)模型的計(jì)算精度造成一些影響 [5]。 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(guó)外 Yossifon 等人通過(guò)對(duì) ALI100 坯料的系列試驗(yàn)，得出結(jié)論：優(yōu)化壓邊力曲線(xiàn)是與不失穩(wěn)的最小值互相對(duì)應(yīng)的，即壓邊力大小剛好保證不起皺 [3]。 在板料成形的過(guò)程中 ， 壓料面上各部位的進(jìn)料阻力各不相同 ， 一般采用拉深筋來(lái)進(jìn)行控制。 在沖壓加工中半球形件會(huì)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?；谟邢拊陌肭蛐渭_壓成形中拉延筋設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要 本文首先通過(guò)分析半球形件在沖壓成形中的變形特點(diǎn)，了解半球形在沖壓成形中遇到的問(wèn)題：起皺與破裂。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(chē)航天等各領(lǐng)域，目前在汽車(chē)和飛機(jī)制造業(yè)中半球形件的成形方式很多都為拉深成形 [1]。 半球形件成形工藝 (Hemispherical Molding Technology, HMT)是研究球面零件拉深成形時(shí)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(duì)實(shí)際生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義 [2]。 本課題首先選取了簡(jiǎn)單的非軸對(duì)稱(chēng)件 —— 半球形件作為研究起點(diǎn) ,借助 CAE 手段通過(guò)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)。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(shí)，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(yàn)的結(jié)果。 了解半球形件在拉深成形過(guò)程中其起皺與拉裂的狀況。 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(duì)象，從理論上分析和研究其拉深成形過(guò)程中成形機(jī)理和變形特點(diǎn)以及缺陷，并使用板料成形模擬仿真專(zhuān)用軟件DYNAFROM 對(duì)半球形件進(jìn)行仿真和分析，并對(duì)基于有限元的半球形件沖壓成形中拉延筋的設(shè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 3 頁(yè) 共 41 頁(yè) 計(jì)的最優(yōu)條件進(jìn)行預(yù)測(cè)。 第 4 章： 用 DYNAFORM 對(duì)拉深成形進(jìn)行模擬分析，即反映其變形特點(diǎn)及 對(duì)拉延筋參數(shù)等因素作用下的半球形件成形過(guò)程進(jìn)行了仿真分析。 半球形件是比較常見(jiàn)的、幾何形狀比較規(guī)則的、應(yīng)用比較廣泛的一類(lèi)曲面回轉(zhuǎn)體沖壓件，在軸對(duì)稱(chēng)零件中也具有一定的代表性，屬于薄板金屬?zèng)_壓中較難成形的一類(lèi)零件，其在成形過(guò)程中的變形特點(diǎn)是值得研究的。因此，變形區(qū)內(nèi)直邊處大于圓角處金屬質(zhì)點(diǎn)的位移量，從而使這兩處的位移速度不同，而毛坯中這兩部分又是一個(gè)聯(lián)系在一起的整體，變形時(shí)必然會(huì)相互牽制，這種位移速度差就會(huì)引起剪切力，而這種剪切力 被稱(chēng)為位移速度誘本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 5 頁(yè) 共 41 頁(yè) 發(fā)剪應(yīng)力。 起皺 薄板在沖壓成形時(shí)，為使金屬發(fā)生塑性變形，模具要對(duì)板料施加外力，使在板內(nèi)形成復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，由于板料的厚度相對(duì)于其他兩個(gè)方面的尺寸是非常小的，因此厚度方向是不穩(wěn)定。起皺是板料拉深成形中的一種不利現(xiàn)象，輕微的起皺會(huì)使產(chǎn)品的形狀精度、尺寸精度以及表面質(zhì)量等受到影響，而嚴(yán)重的起皺影響加工過(guò)程的順利進(jìn)行。 圖 板料起皺類(lèi)型 在半球形件沖壓成形過(guò)程中，薄板的起皺過(guò)程與普通光板類(lèi)似，但在凹模法蘭區(qū)（如圖 ）最容易發(fā)生起皺，這不僅受拉深系數(shù)和凹模工作部分的幾何形狀有影響，最重主本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 6 頁(yè) 共 41 頁(yè) 要的是受相對(duì)厚度（ 0/tD，其中 t 是拉深前板料的厚度， 0D 是拉深前毛坯直徑）的影響，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的張士宏等人通過(guò)研究得知：板料毛坯的相對(duì)厚度越大，拉深變形區(qū)抗失穩(wěn)能力越差，也越容易 產(chǎn)生起皺，而且起皺最先會(huì)發(fā)生在法蘭區(qū)。但是，如果壓邊力或拉延筋的約束力太大，材料就會(huì)出現(xiàn)拉裂。 破裂 在半球形件沖壓成形中拉深失穩(wěn)的另一表現(xiàn)就是破裂。不同的是，拉深失穩(wěn)只有在材料進(jìn)行塑性變形時(shí)會(huì)發(fā)生，半球形件的底部容易發(fā)生破裂，因?yàn)楫a(chǎn)生應(yīng)力比較集中。對(duì)于同一材料，相對(duì)厚度的增加會(huì)使得切向壓邊力大大增加，從而增加板材的穩(wěn)定性，也就是說(shuō)在承受較大的切向壓應(yīng)力時(shí)還能不發(fā)生屈曲保持平面的平衡，因而可以用 0/tD來(lái)衡量板材的穩(wěn)定性，這就是為什么在薄板成形中采用疊層拉深可以提高穩(wěn)定性的原因。合理的毛坯形狀與尺寸，不僅可以彌補(bǔ)材料自身成形性的不足，也可以對(duì)模具設(shè)計(jì)制造上的欠缺進(jìn)行一定補(bǔ)償，減少修模次數(shù)，降低廢品率。 傳統(tǒng)的壓邊力控制方法有兩種，一種是基于單動(dòng)壓力機(jī)的，主要通過(guò)彈性裝置、氣墊和液壓墊來(lái)控制壓邊力。沖壓速度大小因其成形方式、成形條件不同而不同，因此要根據(jù)具體問(wèn)題具體分析 。不僅使板料在拉深過(guò)程中的摩擦損耗減小，還可以使半球形件形件壁傳力區(qū)的負(fù)擔(dān)減小，所以應(yīng)該盡量減小摩擦系數(shù)，使凹模與壓邊圈和板料接觸的工作表面比較光滑，使半球形件金屬流動(dòng)條件得到改善，有益于材料的拉深成形。 模具幾何參數(shù) 模具幾何參數(shù)包括：凹模圓角半徑 dr 、凹模截面尺寸 B和拉延筋。因此，圓角半徑太大會(huì)使板料發(fā)生回彈導(dǎo)致零件的加工精度不準(zhǔn)確；圓角半徑太小，會(huì)使板 料變形過(guò)程中材料流動(dòng)性減小，出現(xiàn)零件過(guò)早的破裂。 （ 3）拉延筋 拉延筋在沖壓成形中能使進(jìn)料阻力增加，拉延筋阻力是由坯料通過(guò)拉延時(shí)的彎曲反彎曲變形力、摩擦力以及因變形硬化引起的再變形抗