【正文】 44 頁 凹模圓角半徑和加大凹模圓角半徑來改變拉裂現(xiàn)象，然后解決拉裂。 （ 3）通過 Dynaform的數(shù)值模擬，找出最優(yōu)的分塊壓邊圈方式，歸納出壓邊力、拉深速度、凹模的圓角半徑等拉深成形中的影響因素對拉深成形質(zhì)量的影響規(guī)律。 在開展上述學(xué)習(xí)的過程中，由于各方面的原因，致使文中有諸多不足之處，同時(shí)一些新技術(shù)的發(fā)展對于我們現(xiàn)在工作也大有幫助。不僅使我掌握了今本的研究方法，還是我明白在工作處事中必須對以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。從論文的選題、課題研究到論文的撰寫、修改 的全過程中無不凝聚著導(dǎo)師的心血，導(dǎo)師的專業(yè)知識，精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我有著深遠(yuǎn)影響。但是不能影響其它地方，所以只在這部分加大壓邊力，但壓邊力不能過大，防止出現(xiàn)拉裂。 （ 2）利用 Pro/E 軟件進(jìn)行 CAD 建模。 （ 2）拉裂，零件拉裂容易出現(xiàn)的 3個地方，一是短邊和底部圓角處，主要原因是凹模的相對圓角半徑過小；另一個是直壁與底部轉(zhuǎn)角相切的“危險(xiǎn)斷面”處；最后一處是底邊與長邊直壁的圓角處。通過成形極限 FLD 圖，各方案的起皺變形看，方案 2的起皺量最小，成形最好，而且變薄率和變厚率都較小，從這兩點(diǎn)看，方案 2 較為合理的優(yōu)化。根據(jù)上述結(jié)論，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中在模具參數(shù)一定的時(shí)候通過改變 凹模圓角和壓邊力的調(diào)節(jié)來得到較好的拉深質(zhì)量。如果壓邊力再大，必定破裂。為了防止起皺，在凸緣部分采用壓邊圈，加壓邊圈后，材料邊沿部分流動性穩(wěn)定，不容易起皺。 凹模直壁轉(zhuǎn)角半徑對成形的影響 凹模轉(zhuǎn)角部分位于筒壁部分，轉(zhuǎn)角可以減小筒壁內(nèi)的摩擦和加大板料的流動性，有利于板料的成形，所以研究凹模圓角半徑對成形的影響，試驗(yàn)方案如下： （ 1）凸凹模間隙為 1t，板厚為 ,凹模圓角半徑為 12mm； （ 2）材料為的 DQSK； （ 3）沖程 50mm，壓邊力 Y1=30KN、 Y2=1200KN，速度 20xxmm/s。 根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)定在 Dynaform 中進(jìn)行分析，分別采用不同的凹模圓角進(jìn)行模擬，模擬試驗(yàn)結(jié)果如表 ，試驗(yàn)結(jié)果變化如圖 ： 表 不同 凹模 圓角下的拉深模擬數(shù)據(jù) 凹模圓角 mm 10 12 14 15 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 破裂 好 未充分拉深 未充分拉深 圖 不同凹模圓角半徑下的拉深厚薄變化 圖 不同凹模圓角半徑下的應(yīng)變變化 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 28 頁 共 44 頁 圖 不同凹模圓角半徑下的應(yīng)力變化 (a) 圓角半徑 10mm (b) 圓角半徑 12mm (c) 圓角半徑 14mm (d) 圓角半徑 15mm 圖 不同凹模圓角半徑 下 的成形極限圖 結(jié)果分析如下： （ 1）根據(jù)表 不同凹模圓角 半徑下 拉深數(shù)據(jù)和圖 不同凹模圓角半徑 下 的成形極限圖，凹模圓角 半徑 為 12mm 的成形較好，未出現(xiàn)拉裂的情況。 （ 2）從拉深厚薄的曲線可以看到，在 5000mm/s 附近出現(xiàn)了最大變薄率最小的點(diǎn)，而變厚率幾乎沒有多大的變化，這說明在拉深速度較小的時(shí)候，由于材料流進(jìn)凹模成形區(qū)的速度較小，同時(shí)較小的速度也增加了流動的阻力，從而導(dǎo)致了在低速時(shí)也容易拉裂的。 壓邊圈方式對成形的影響 壓邊圈會對板料所受的壓邊力有影響，導(dǎo)致對成形效果造成影響。其中單位為 mm（圖 ）。 圖 Analysis 的參數(shù)設(shè)置 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 共 44 頁 后處理 在仿真結(jié)束后， 可以進(jìn)入 Dynaform 的 PostProcess 的后處理環(huán)境，進(jìn)行一系列后處理。如圖 所示其中 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。刪去相應(yīng)的表面后如圖 所示。對于凸模和凹模草繪后進(jìn)行拉深，拉深深度為凸模 80mm，凹模 100mm；對板料草繪后填充。 具有智能網(wǎng)格劃分，良好的用戶開發(fā)環(huán)境。雖然 Lsdyna也能夠進(jìn)行仿真，但是其材料庫相對 Dynaform而言就有一些 欠缺，軟件的易操作性也較差。求解器 (LSDYNA)采用的是世界上最著名的通用顯示動力為主、隱式為輔的有限元分析程序，能夠真是模擬板料成形中各種復(fù)雜問題。由于在模擬中發(fā)現(xiàn)改變壓邊力不能解決矩形水槽邊沿部分的起皺，解決這樣的問題要使用不同的壓邊力，所以運(yùn)用分塊壓邊圈的方式來使矩形水槽的沖壓成形優(yōu)化。板平面內(nèi)的彎曲變形使變形區(qū)直邊處外緣和圓角處內(nèi)緣形成起皺的危險(xiǎn)區(qū)，同時(shí)還可能引起矩形件壁裂的產(chǎn)生 [1113]。 （ 1）矩形件拉深成形時(shí)，零件表面網(wǎng)格發(fā)生了明顯變化。 把圓角部分看成是直徑為 2r、高為 H 的圓筒件，則展開的毛坯半徑為： ）（ 2 ???? HR （ 時(shí)prr? ） HR r2? （ 時(shí)prr? ） 用光滑曲線連接直邊和圓角部分，即得毛坯的形狀和尺寸。 第 4章：用 Dynaform對拉深成形進(jìn)行模擬分析，對不同影響因素作用下的矩形水槽成形過程對其變形特點(diǎn)進(jìn)行了仿真分析，得出矩形水槽沖壓成形的優(yōu)化方案。如 20xx 年上海交通大學(xué)的鄭曉丹、汪銳、何丹農(nóng)應(yīng)用專家系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了盒形件拉深極限的研究，闡述了專家系統(tǒng)在盒形件拉深成形極限分析中的應(yīng)用，論述了建立專家系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ,包括系統(tǒng)信息描述、知識表示方法、實(shí)例庫的建立以及系統(tǒng)的推理結(jié)構(gòu)等 [10]。 90 年代以后 ,有限元軟件功能的逐漸完善 ,近年來發(fā)展起來的數(shù)值模擬技術(shù)幫助解決了沖壓模擬這一塑性加工領(lǐng)域的難題 [45]。然而 ,如何保證板料塑性成形零件的質(zhì)量 ,降低廢品率 ,減少模具的返工 ,縮短模具設(shè)計(jì)周期 ,一直是板料塑性 成形領(lǐng)域的一大難點(diǎn)。矩形件是板材成形中的一種典型件，因此研究影響矩形水槽沖壓成形的各種因素是非常重要的。它是利用拉深模具在壓力機(jī)的壓力作用下，將預(yù)先剪裁或沖裁成一定形狀的毛坯，控制成立體空心件的一種加工方法。在目前的理論研究中，對非軸對稱拉深變形的研究成果很多，也比 較成熟。 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，確定本課題的研究內(nèi)容； （ 2）研究并分析矩形水槽成形理論和其成形缺陷，如起皺、破裂和為充分拉深，確定其影響因素：壓邊力、模具參數(shù)等； （ 3）介紹板料成形的有限元數(shù)值模擬基本理論及 Dynaform 軟件的數(shù)值模擬過程，確定研究矩形水槽成形工藝的具體仿真試驗(yàn)方案； （ 4）選擇板料及模具的參數(shù)，使用 Pro/E 建立 CAD 模型，使用 Dynaform建立沖壓模具、分塊壓邊圈和板料的有限元模型，選定合適的試驗(yàn)參數(shù)； （ 5）對比不同的分塊壓邊圈的成形效果，確定所 采用的分塊壓邊圈； （ 6）通過改變影響一系列矩形水槽沖壓成形的因素的仿真試驗(yàn)，比較成形性能，得出矩形水槽沖壓成形的優(yōu)化方案。本文選取矩形水槽這一簡單典型的盒形件作為拉深研究對象。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 共 44 頁 圖 矩形件的毛坯確定 矩形件沖壓成形工藝特點(diǎn) 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。因此，變形區(qū)內(nèi)金屬質(zhì)點(diǎn)的位移量直邊處大于圓角處，導(dǎo)致了這兩處的位移速度的不同，而毛坯 的這兩部分又是聯(lián)系在一起的整體，變形時(shí)必然相互牽制，這種位移速度差會引起剪切力，這種剪切力稱為位移速度誘發(fā)剪應(yīng)力。 （ 1）沖壓速度 沖壓速度與沖壓過程有著十分密切的關(guān)系，沖壓速度的大小直接影響沖壓產(chǎn)品的的成形智力。 本章小結(jié) 本章首先介紹了矩形水槽件沖壓成形的基本理論，分析了矩形水槽的變形特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上找出了影響其沖壓成形的因素 及本文要研究的主要因素，為第四章矩形水槽壓成形的仿真分析與優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)測成形過程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈、成形剛度、表面質(zhì)量，評估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供幫助。在 EtaPost中新增加的GRAPH模塊中，用戶可以利用曲線圖表功能來顯示拉深過程中各種參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線。在 Dynaform對 矩形水槽 成形過程有限元仿真的具體操作步驟如圖 所示 [2225]。這樣就能把相應(yīng)的模型轉(zhuǎn)換為 *igs 文件，供 Dynaform調(diào)用。對板料的網(wǎng)格化，設(shè)置當(dāng)前零件層為板料， Tool Radius 為 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 44 頁 圖 定義用戶工具 圖 移動模具距離 定義凸模的運(yùn)動和壓邊力 在定義工具里如圖 所示，選擇用戶定義工具中選中 t，然后定義凸模的運(yùn)動 Z方向，沖壓速度，沖壓行程負(fù)號表示 Z 的負(fù)方向。 （ 2）矢量圖標(biāo) 將結(jié)果以矢量形式顯示（圖 ），能夠?qū)Σ牧系牧鲃有赃M(jìn)行顯示。在矩形件拉深成形過程中，板材不同部位的受力狀態(tài)、變形方式以及變形性質(zhì)存在較大差異，材料的性能參數(shù)、模具幾何參數(shù)和壓邊力等因素，都影響著矩形件的成形規(guī)律和拉深性能。所以以后仿真試驗(yàn)均使用分塊壓邊圈方式 2。 通過上面的分析可以看到，拉深的速度不宜過低或者過高，合適的拉深速度不但可以減少凸模圓角處的起皺，而且對于拉深的成形效果也很好。 破裂 為充分拉深 為充分拉深 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 29 頁 共 44 頁 （ 2）從拉深的厚薄變化圖可見，當(dāng)凹模圓角半徑越小，板料的變薄越嚴(yán)重，主要的變薄區(qū)分布在底面圓角的周圍，造成圓角處的拉裂。但是，轉(zhuǎn)角的大小對于減小起皺并不明顯。試驗(yàn)方案如下： 未充分拉深 未充分拉深 未充分拉深 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 32 頁 共 44 頁 （ 1）凸凹模間隙為 1t，凹模圓角半徑為 12mm，板厚 ,轉(zhuǎn)角半徑為 15mm； （ 2）材料為的 DQSK； （ 3）沖程 50mm，速度為 20xxmm/s。 （ 3）由圖 和圖 ，圖 和圖 應(yīng)變量和應(yīng)力沒有很大變化。 建立優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果如表 和 圖 ，試驗(yàn)中方案 2 和方案 3 通過在固定拉深速度在20xxmm/s 開始改變壓邊力的大小，最后通過成形的效果選出成形較好的壓邊力。 （ 2）模具的幾何因素，分別對不同的凹模圓角半徑和凹模轉(zhuǎn)角半徑進(jìn)行分析，來尋找模具對矩形件的質(zhì)量影響，為模具設(shè)計(jì)找到合理的幾何參數(shù)。 （ 3）未充分拉深，由于拉深行程相對較小時(shí)，板料得不到充分拉深，此時(shí)板料的流動較小。發(fā)現(xiàn)了矩形水槽沖壓成形的問題主要是起皺，拉裂和未充分拉深成形。 本次討論矩形水槽影響因素，尋找仿真 試驗(yàn)中的零界點(diǎn)，首先預(yù)測壓邊力，沖壓速度，凹模圓角半徑和凹模轉(zhuǎn)角半徑。在課題完成的過程中，本人得到了導(dǎo)師以及其他授課老師的大力幫助，在此向他們表示真誠的感謝！ 另外還要感謝一些和我一組的同學(xué)，感謝他們在我遇到難題時(shí)幫我分析，對我講解，還要謝謝我的室友和關(guān)心我的朋友，感謝他們對我的支持。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 42 頁 共 44 頁 致 謝 值此論文即將完成之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱陨钌畹闹x意和真誠的祝福 ! 本文是我第一次參加這類的科研項(xiàng)目，雖然研究的技術(shù)在社會上已有廣泛應(yīng)用，但這是在導(dǎo)師張衛(wèi)的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。為充分拉深發(fā)生在底邊，由于沒