【導(dǎo)讀】本文以富康牌小轎車(chē)左后門(mén)作為研究對(duì)象，進(jìn)行了車(chē)門(mén)的曲。面逆向重構(gòu)及車(chē)門(mén)覆蓋件模具設(shè)計(jì)。文章對(duì)車(chē)門(mén)外板利用三維激光掃描儀進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)所得點(diǎn)云數(shù)據(jù)使用逆向工程軟件CATIA進(jìn)行預(yù)處理。包括點(diǎn)云的抽稀、修。SolidWorks軟件中的Simulation對(duì)拉伸模具進(jìn)行有限元分析。

　　

【正文】 沖F = 994488 = ≈ 103 KN （ 2）切刃側(cè)壓力 13FF?側(cè) 因此 側(cè)F = 103 KN （ 3）卸料力 F KF?卸 其中， K—— 卸料力系數(shù)，查表 取 ； 因此 F卸 = 103 = 103KN 拉伸模具工藝計(jì)算及主要參數(shù)確定 32 （ 4）推件力 F nKF?推 其中 n=h/t, n—— 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的零件或廢料數(shù)； h—— 圓柱形凹模的腔 口高度（ mm） ； t—— 料厚 (mm)； K—— 卸料力系數(shù)，查表 ,K=。 由設(shè)計(jì)知 ， h=6mm,則 n=8, 因此 F推 =8 103 = 103KN （ 5）頂件力 F KF?頂 修 邊 其中， K—— 頂件力系數(shù)， 查表 ， K 取 ； F修 邊 —— 修邊的沖裁力 (N)； 因此 F頂 = 103 = 103KN （ 6） 沖裁總的沖壓力 頂推卸側(cè)沖 FFFFFF ????? =（ + + + + ） 103KN = 103KN ≈ 103KN 表 51卸料力、推件力及頂件力系數(shù) [20] 料厚（ mm） 推K 頂K 卸K 0． 5～ ～ 拉伸模具工藝計(jì)算及主要參數(shù)確定 33 按照 總的 拉伸 力 F= 103 KN， 實(shí)際生產(chǎn)中，可按下式估算壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力 F0， 淺 拉伸 ： F)~(F ?總 總F = 103 = 103KN 經(jīng)過(guò)計(jì)算壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力要大于 378 噸。 車(chē)門(mén)外板拉伸模具的 CAE分析 34 第 六 章 車(chē)門(mén)外板拉伸模具的 CAE 分析 1. 車(chē)門(mén)外板拉伸模具 CAE分析的意義 模具運(yùn)行時(shí)，將坯料置 于凸模上面，壓力機(jī)作用于凹模，凹模向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)壓料圈向下運(yùn)動(dòng)，與凸模一起完成沖壓成形。在整個(gè)過(guò)程中，凹模、凸模、壓料圈與坯料接觸的表面受力很大。因此，需要對(duì)其進(jìn)行受力仿真分析。 有限元分析是利用數(shù)學(xué)近似的方法，對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。利用簡(jiǎn)單而又相互作用的元素，即單元，用有限數(shù)量的未知量去逼近無(wú)限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。 2. 軟件對(duì) 拉伸 模具的有限元分析 對(duì)于拉伸模具的有限元分析，選用 SolidWorks 這一軟件來(lái)完成。SolidWorks 功能強(qiáng)大，組件繁多。功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD解決方案。 它 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 SolidWorks Simulation 是 SolidWorks 軟件的 CAE 分析系統(tǒng)。它 提供了單一屏幕解決方案來(lái)進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。 而且 憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持，使得 操作者 能夠使用個(gè)人計(jì)算機(jī)快速解決大型問(wèn)題。 由于簡(jiǎn)單易 操作， SolidWorks Simulation 為用戶(hù)提供了一個(gè)容易使用的初步應(yīng)力分析工具。 在 SolidWorks Simulation中， 將模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理去掉不必要的結(jié)構(gòu)。定義好約束，受力方向、大小，利用 第五章第四節(jié) 中計(jì)算出的力 F0 = 103KN，使之均布。 受力方向垂直于模型底面向下。由于模具材料選用 為， 為 硬質(zhì) 合金鋼， 適于生產(chǎn)在較大應(yīng)力下沖壓模具用板材。 因此， 在車(chē)門(mén)外板拉伸模具的 CAE分析 35 SolidWorks Simulation 中，選擇 材料為 合金鋼 ，確定參數(shù)、 生成網(wǎng)格后則可以開(kāi)始計(jì)算。 凹模 的有限 元分析 對(duì)凹模進(jìn)行分析，所得 屈服 應(yīng)力圖 61 和位移圖 62。 圖 61 凹模受力分析 屈服 應(yīng)力圖 車(chē)門(mén)外板拉伸模具的 CAE分析 36 圖 62 凹模受力分析位移圖 從圖 61中可以看出，凹模受力時(shí)，模具的最大 屈服應(yīng)力大部分為藍(lán)色，最大值為 ][380 ss M p a ?? ?? ，小于 許 用應(yīng)力。并且沖壓時(shí)，凹模的筋板部分起到了緩沖作用，可以更加減少應(yīng)力。因此，材料的強(qiáng)度 符 合要求。 從圖 62中可以看出，凹模受力時(shí)，模具大部分為藍(lán)色，從位移顯示可以得出，最大位移為 ，符合模具的工作要求。 因此，用 作為凹模的材料 ，符合模具工作要求。 凸模的有限元分析 對(duì)凸模進(jìn)行分析，所得屈服應(yīng)力圖 63 和位移圖 64。 車(chē)門(mén)外板拉伸模具的 CAE分析 37 圖 63 凸模的受力分析 屈服 應(yīng)力圖 圖 64 凸模的受力分析位移圖 從圖 63中可以看出， 凸模受力時(shí)，模具的應(yīng)力大部分為藍(lán)色，最大值為 ][504 ss M p a ?? ?? ，小于 許 用應(yīng)力。因此，材料的強(qiáng)度符 合要求。 車(chē)門(mén)外板拉伸模具的 CAE分析 38 從圖 64中可以看出，凸模受力時(shí)，模具大部分為藍(lán)色，從位移顯示可以得出，最大位移為 ，符合模具的工作要求。 因此，用 作為 凸模 的材料，符合模具工作要求。 綜上 所述，選用 作為沖壓模具的材料，符合模具工作要求。 結(jié)論 39 第七章 結(jié) 論 汽車(chē)覆蓋件的曲面 逆向重構(gòu)和拉伸模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中占有重要地位。本文 對(duì)富康轎車(chē)車(chē)門(mén)外板的數(shù)字化建模， 包括車(chē)門(mén)的逆向重構(gòu)和 拉伸 模具的設(shè)計(jì) ，即逆向工程、拉伸模具和有限元分析等多方面的綜合應(yīng)用。同時(shí)， 對(duì)模具進(jìn)行了 力學(xué)分析。 在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要完成了以下幾個(gè)方面的工作： （ 1）逆向工程的應(yīng)用。通過(guò) 三維激光掃描儀 對(duì)車(chē)門(mén)外板的三維坐標(biāo)掃描，用 CATIA 軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云處理，之后曲面重構(gòu)，完成逆向工程的組成部分。 （ 2） 拉 伸 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。曲面重構(gòu)出之后，需要對(duì)車(chē)門(mén)曲面建立 拉伸 模具。使用 SolidWorks 軟件建模，做出模具的凹模、凸模、壓料圈等組成部分。 （ 3） 拉伸 模具的有限元分析。計(jì)算模具的各個(gè)拉壓應(yīng)力，用 SolidWorks Simulation 對(duì) 拉伸 模具進(jìn)行有限元分析，從而驗(yàn)證受力是否合理。 由于時(shí)間的問(wèn)題 ， 局部做得不夠完善，有些問(wèn)題需要后續(xù)解決。 這就需要 在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷 ，積累經(jīng)驗(yàn)，更加豐富對(duì)課題的設(shè)計(jì)知識(shí)。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 致 謝 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 參考文獻(xiàn) [1] ,et al. 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