【導讀】沖壓成形越來越多地應用在汽車制造業(yè)及其它工業(yè)中。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。本課題利用Dynaform對矩形水槽拉深進行了因素影響的有限元仿真分析。零件的設計和生產(chǎn)提供一個可行的方案。

　　

【正文】 在模具參數(shù)一定的時候通過改變 凹模圓角和壓邊力的調節(jié)來得到較好的拉深質量。 破裂傾向 破裂 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 37 頁 共 44 頁 從上面的試驗數(shù)據(jù)分析知道，凹凸模間隙 ，板厚為 ，凹模的圓角半徑在 12mm 合適。在模具參數(shù)都確定的情況下，與實際的生產(chǎn)過程一樣，通過調節(jié)拉深速度，凹模轉角半徑和壓邊力的大小得到較好的成形結果。 建立優(yōu)化試驗結果如表 和 圖 ，試驗中方案 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。方案 2和方案 4 則是在 20xxmm/s 和 3000mm/s 的拉深速度比較，得出最優(yōu)的拉深速度。方案 1和 方案 2通過不同的轉角半徑選擇最好的轉角半徑。從所得的試驗過程可以發(fā)現(xiàn)，拉深速度和壓邊力有著相互制約的關系，較大的壓邊力要用較小的拉深速度與之配合才能得到較好的成形效果，同樣較小的壓邊力的情況下，采用較大的拉深速度，成形效果較好。 表 不同優(yōu)化方案下的試驗數(shù)據(jù) 方案 1 2 3 4 凸凹模間隙 mm 凹模圓角半徑 mm 12 12 12 12 轉角半徑 mm 12 15 15 15 拉深行程 mm 50 50 50 50 拉深速度 mm/s 20xx 20xx 20xx 3000 壓邊力 Y1KN 30 30 50 30 壓邊力 Y2KN 1200 1200 1200 1200 最大變薄率 最大變厚率 成形效果 為充分拉深 好 破裂傾向 較好 (a) 方案 1 (b) 方案 2 未充分拉深 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 38 頁 共 44 頁 (c) 方案 3 (d) 方案 4 圖 各方案成形極限圖 從各方案的變薄率在 30%的質量要求 范圍內，變厚率在 15%內，都符合成形的要求。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，從這兩點看，方案 2 較為合理的優(yōu)化。 本章小結 本章通過運用 Dynaform 軟件對矩形件的拉深過程進行有限元數(shù)值模擬仿真分析，從而驗證不同的 因素 在拉深過程中對拉深件的質量問題，如起皺、拉裂等，從中尋找各因素與其引起的拉深缺陷的關系，從而找到合理的拉深因素值，應用這些因素進行優(yōu)化拉深過程，設計合理的方案。 主要從兩個方面進行分析： （ 1）拉深過程的控制參數(shù)，分別 對在不同壓邊力、不同拉深速度、不同拉深深度下的成形狀況進行對比分析，找到拉深過程中的相應變化規(guī)律。 （ 2）模具的幾何因素，分別對不同的凹模圓角半徑和凹模轉角半徑進行分析，來尋找模具對矩形件的質量影響，為模具設計找到合理的幾何參數(shù)。 在上述試驗中主要出現(xiàn)的不良狀態(tài)有起皺、拉裂和未充分拉深。 （ 1）起皺，由于切向壓應力過大而使凸緣部分失穩(wěn)造成的。通過仿真試驗分析，起皺因素有壓邊力的太小、凹模圓角半徑太大，走么轉角半徑過小。所以我們在仿真試驗中通過增加壓邊力、減小凹模圓角半徑和增大凹模轉角半徑，來解決起皺現(xiàn)象。 （ 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??；另一個是直壁與底部轉角相切的“危險斷面”處；最后一處是底邊與長邊直壁的圓角處。拉深后的工件的厚度沿底部向口部方向是不同的，直壁的上部厚度增加，所以拉深時容易被拉裂。所以在仿真試驗中通過減小壓邊力、增加壓邊力、加大破裂傾向 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 39 頁 共 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）未充分拉深，由于拉深行程相對較小時，板料得不到充分拉深，此時板料的流動較小。由于矩形水槽比較長，當壓邊力比較小時，矩形水槽兩端拉深成形， 而中間部分由于沒有足夠大的壓邊力，板材不能流動，行程為拉深區(qū)域。所以在建模的時候使用分塊壓邊圈，在仿真試驗的時候加大未充分拉深區(qū)域的壓邊力，使其得到充分拉深。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 40 頁 共 44 頁 結束語 本文利用 Dynaform 軟件，通過大量的模擬試驗，歸納在矩形件的拉深成形過程中的影響因素的影響規(guī)律，通過得出最優(yōu)的分塊壓邊圈方式，改變壓邊力、拉深速度、凹模圓角半徑和凹模轉角半徑來提高成形質量和板料的成形極限，最終找出合理的拉深的過程工藝參數(shù)。 本文的主要研究成果 如下： （ 1）根據(jù)板料成形原理，分析了矩形水槽拉深工藝的過程特點、矩形水槽成形的缺陷和成形機理。 （ 2）利用 Pro/E 軟件進行 CAD 建模。并通過 IGS 文件導入 Dynaform 中，得到?jīng)_壓所需模型。 （ 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量的影響規(guī)律。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。起皺基本上出現(xiàn)在上部的圓角部分和長邊部分。因為改部分壓邊力不夠，利用分塊壓邊圈來解決。拉裂存在于底部圓 角出，從中不斷調整壓邊力，凹模的圓角半徑和凹模的轉角半徑，獲得優(yōu)化結果。為充分拉深發(fā)生在底邊，由于沒有得到足夠的壓邊力。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。 （ 4）根據(jù)各因素在成形過程中的影響規(guī)律，結合實際的生產(chǎn)習慣，通過改變拉深速度和壓邊力的大小來調節(jié)拉深過程中的出現(xiàn)的起皺和拉裂缺陷問題，得到較為合理的工藝參數(shù)。 在開展上述學習的過程中，由于各方面的原因，致使文中有諸多不足之處，同時一些新技術的發(fā)展對于我們現(xiàn)在工作也大有幫助。 本次討論矩形水槽影響因素，尋找仿真 試驗中的零界點，首先預測壓邊力，沖壓速度，凹模圓角半徑和凹模轉角半徑。通過一系列的試驗確定零界點，選擇最優(yōu)方案。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 41 頁 共 44 頁 經(jīng)過此次研究，受益匪淺，感覺最大的收獲應該是對理論的學習還是要不斷加強，這樣有利于研究的開展和各方面的提高。所有這些，當然也促使我在以后的工作中做事更加踏實。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 42 頁 共 44 頁 致 謝 值此論文即將完成之際，謹向導師致以深深的謝意和真誠的祝福 ! 本文是我第一次參加這類的科研項目，雖然研究的技術在社會上已有廣泛應用，但這是在導師張衛(wèi)的熱情關懷和悉心指導下完成的。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師的心血，導師的專業(yè)知識，精益求精的工作作風，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，樸實無華、平易近人的人格魅力對我有著深遠影響。這段經(jīng)歷將永遠激勵著我在人生的道路上奮斗不息。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謹?shù)膽B(tài)度。在課題完成的過程中，本人得到了導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，感謝他們在我遇到難題時幫我分析，對我講解，還要謝謝我的室友和關心我的朋友，感謝他們對我的支持。 最后，還要感謝學校給了我這次訓練的機會。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 43 頁 共 44 頁 參 考 文 獻 [1] 齊會文 . 方盒形件拉深工藝分析及數(shù)值模擬 [D]. 燕山大學建筑工程與力學學院 , 20xx. [2] 馮天飛施法中 . 板料沖壓成形有限元分析軟件的智能化 [J]. 北京航空航天大學機械學院 . 20xx, 10(1): 44～ 46. [3] 李宇 , 于盛睿 , 王文超 , 等 . 基于板料沖壓的有限元數(shù)值模擬 [J]. 鍛壓技術 , 20xx, 12(4): 46～ 50. [4] 余銀柱， 趙躍文 . 沖壓工藝與模具設計 [M]. 北京 : 機械工大學出版社 , 20xx. 129～ 132 [5] 張華 . 沖壓工藝與模具設計 [M]. 北京 : 清華大學出版社 . 20xx. [6] 鄂大辛 . 非回轉對稱拉深變形規(guī)律的研究 [J]. 中國機械工程 , 20xx, 13(2): 137～140. [7] 臧順來 , 董偉 , 齊文藝等 , 盒形件法蘭起皺臨界壓邊力影響規(guī)律研究 [J]， 西安交通大學 , 20xx,33(2): 42～ 46. [8] 姚華 , 陳軍 . BP 神經(jīng)網(wǎng)絡在盒形件坯料外形預測中的應用 [J]. 模具技術 , 1999, 5: 15～ 19. [9] Son Kichan, Shim Hyunbo. Optimal blank shape design using the initial velocity of boundary nodes[J]. Journal of Materials Processing Technology, 20xx, 134(1): 92～ 98. [10] 鄭曉丹 , 汪銳 , 何丹農(nóng) . 應用專家系統(tǒng)進行盒形件拉深成形極限的分析 [J]. 鍛壓機械 , 20xx, 5: 49～ 50. [11] 姜奎華 . 沖壓工藝與模具設計 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 20xx. [12] 岳陸游 , 陳煒 . 板料沖壓成型有限元模擬分析 [J]. 電加工與模具 , 20xx, (1): 40～ 44. [13] 李碩本 . 沖壓工藝理論與新技術 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 . 20xx. 11. [14] 肖景榮 , 姜奎華 . 沖壓工藝學 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 1990. [15] 林淑霞 , 張國強． 大型覆蓋件成形中板料形狀的影響 [J]． 模具技術， 20xx, 6：41～ 42. [16] 黃樹暉 . 階梯底盒形件拉深成形規(guī)律的研究 [D]. 哈爾濱 : 哈爾濱工業(yè)大學， 20xx. [17] 謝暉 , 楊旭靜 , 成艾國 , 等 . 計算機仿真中板料沖壓成形壓邊力的優(yōu)化 [J]. 中國機械工程 , 20xx, (11): 1910～ 1914. 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 44 頁 共 44 頁 [18] 冀志超 . 拉深件成形時的起皺原因及措施 [J]. 金屬成型工藝 ,20xx, 20(3):48～50. [19] 張海明 . 板料成形模擬中壓邊力處理的研究 [J]. 金屬成型工藝 ,20xx, 19(5): 8～10. [20] 龔紅英 . 板料沖壓成形 CAE 實用教程 [M]. 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 20xx. [21] 王秀鳳 , 郎利輝 . 板料成形 CAE 設計及應用 [M]. 北京 : 北京航空航天大學出版社 . 20xx. [22] 高秀華 . 有限單元法原理及應用簡明教程 [M]. 北京 : 化學工業(yè)出版社 , . [23] 陳文亮 . 板料成形 CAE 分析教程 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 . 20xx. [24] 李大永 . 板材沖壓成形 CAE 若干關鍵問題的研究 [D]. 吉林 : 吉林工業(yè)大學理學院 , 20xx. [25] 楊慧香 . 薄板沖壓成形的有限元模擬 [J]. 農(nóng)業(yè)機械學報 , 20xx, 34(6): 173～ 175.