毕业设计分析报告.doc

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1、摘要：针对方盒形在拉深成型过程中易出现起皱、破裂等缺陷，采用显式有限元分析软件Dynaform分析压边力、毛坯形状、材料性能参数等对其成型极限的影响，以达到优化工艺过程的目的。研究结果表明：盒形件的拉深成型受压边力影响较大，增大板料硬化指数n、后向异性系数r及板料厚度t，有利于板料的成型。关键词：矩形件；成形极限；Dynaform软件；数值模拟盒形件以其外形简单、尺寸小、精度高、表面质量好等特点在工业产品中得到广泛应用，此类工件一般由一道工序拉深完成。由于形状的轴对称性，沿变形区的周边变形分布均匀，这种均匀性虽然对成型方便，但是往往会造成各种形式的起皱、壁厚严重不均等缺陷，严重时可能会造成拉深

2、件在靠近凹模圆角处产生壁裂或凸模圆角处产生低裂。随着计算机技术的迅速发展和有限元理论研究的不断深入，塑性成形数值模拟技术已成为研究方盒形件成形极限、破坏形式及其预防措施的最常用方法之一，并已经成为当前材料成型领域的一个研究热点。本次分析盒形件成型过程中压边力、毛坯形状、材料性能参数等因素对其成形极限的影响，期望获得盒形件在成型过程中的成型规律及其影响因素，为后面的工件设计、工艺计算乃至大型覆盖件成型等提供一定的理论参考和计算依据。1盒形件拉深数值模拟方案在盒形件拉深成型的过程中，影响拉裂和起皱的因素很多，其中主要有以下几个方面：材料、模具间隙、圆角、板料厚度、压边力、摩擦和润滑、网格的划分、计

3、算方法以及冲压速度等很多因素。主要讨论压边力、板料厚度、材料性能参数（板料硬化指数n）对其影响。2建立模型实验选择的盒形件如图1所示，板料厚度t=1mm。首先在UG中建立板料和凸模的模型，以IGES格式导出到Dynaform中进行模拟计算分析。Dynaform为板料成型专用仿真模拟软件，以LS-DYNA为核心采用动力显式积分算法。其次创建BLANK和DIE零件层，将建立的模型分别划分到各自的零件层，并通过凸模间隙自动生成凹模。图13矩形件的冲压工艺分析导入模型后点击“file”点击下拉菜单“Save as”，然后命名为“JXJdf”，点击“保存”。3.1设置分析参数选择“Tools/Analy

4、sis step”命令，弹出“Analysis setup”对话框，按照图1-1所示，再点击“OK”退出对话框。3.2前处理设置3.2.1编辑零件选择菜单“Parts/Edit”命令，在弹出的“Edit Part”对话框。在第一个文件名中更改文件名为“BLANK”,点击“Modify”按钮；在第二个文件名修改为“Die”,点击“Modify”a按钮，最后点击“OK”完成编辑。3.2.2零件单元网格划分在工具栏中点击“Part Turn On/Off”按钮，在弹出的对话框中点击“DIE”将其关闭，点击“OK”按钮。对坯料零件“BLANK”进行网格划分，选择菜单中的“Preprocess/Elem

5、ent”命令，弹出“Element”对话框，然后选择“Surface Mesh”按钮，设置网格尺寸为5mm，其余几何尺寸保持不变。点击“Select Surfaces”按钮，在弹出的对话框中点击“Displayed Surf”按钮，此时“BLANK”将以高亮显示，点击“OK”确认，然后依次退出。按照此步骤打开“DIE”文件，对“DIE”进行网格线划分。最后点击打开“BLANK”和“DIE”,点击“OK”后关闭Dynaform右下角的“Surfaces”和“Lines”，这时在屏幕上只显示出划分好的零件网格。3.2.3零件单元网格模型检查在工具栏点击“Part Turn On/Off”按钮，关闭

6、“BLANK”,打开“DIE”,点击“OK”,需将零件“DIE”作为当前零件，再点击菜单栏中“Preprocess/Model Check/Repair”,进行“Auto Plate Normal”按钮，弹出“CONTROL KEYS”对话框，观察网格线法线方向，点击“YES”或“NO”，直至确定网格法线方向，其中法线方向的设置总是指向工具与坯料的接触面方向。在“Model Check/Repair”对话框中点击“Boundary Display”按钮，进行边界检查时，通常只允许除边缘轮廓边界呈白色高亮外，其余部位保持不变。如果其他部分有高亮色显示，则说明在白色高亮处的单元网格有缺陷，需对有缺

7、陷的网格进行相应的修补或重新进行单元网格划分。当网格检查工作完成后，采用“save”及时保存文件，为后续设置做好准备。3.3快速设置新创建文件夹，复制先前建的文件在其中。3.3.1创建压边圈零件“BINDER”打开Dynaform软件，在菜单栏中选择“Parts/Creat”命令。创建一个新零件名称为“BINDER”,点击菜单栏“Parts/Add.To Part”命令，点击其中的“Elements”,再点击“spread”，调整滑块“Angle”的数值为1.点击“DIE”的凸缘面，然后依次点击“OK”,“Apply”和“Close”,结束零件“BINDER”的创建。3.3.2单动设置选择菜单

8、栏中“Setup/Draw Die”命令，在对话框中选择“Single action”和“Upper Tool Available”,进行“Quick Setup/Draw”设置。3.3.3定义坯料零件“BLANK”、“DIE”和“BLINDER”点击菜单栏中“BLANK”、“DIE”和“BLINDER”,选择“SELECT PART”按钮，弹出“Define Blank”对话框，点击“Add”按钮，弹出“Select Part”,点击“BLANK”、“DIE”和“BLINDER”，依次点击“OK”按钮和“EXIT”.3.3.4定义材料“Material”在“NONE”中的”Material

9、Library”选择DQSK36材料，依次点击“OK”按钮退出“Quick Setup/Draw”.4.1 盒形模拟结果及分析提交到 LS-DYNA进行分析处理后，利用Dynaform后处理器ETA/Post-Processor打开d3lop。4.1.1坯料成形极限分析观察拉深件模拟结果的起皱程度与部位，如图 2所示。图2“BLANK”成型极限图从图2中可以看出，盒形件的凸缘部分以及大部分侧壁处都完好，但是盒形件的弯曲部位部分稍微有蓝色产生，但对零件拉深时没有起皱、拉裂的问题。总体上讲在有压边圈的条件下，制件成形质量较为理想，但尚不能满足具有较高尺寸精度和表面质量要求的零件的使用要求，需进一步

10、改善成形工艺。4.1.2厚度变化图在Dynaform的后置处理程序中，选择选项“Thickness”中可观察成型过程中毛坯零件“BLANK”的板料厚度变化分布云图，如图3.图3“BLANK”板料厚度变化分布云图此图为得出最终结果的厚度变化分布云图。如图所示，在矩形件的凸缘部分和相连的圆角处厚度增加最多，在凸缘四个圆角处板料厚度最小，该处拉深时最易断裂。如上图所示，明显反应凸缘变形区内各部分的变形是不均匀的。观察上图厚度变化分布云图，可得底部圆角部位厚度均匀性较好。4.1.3主应变图图4主应变图从主应变图可以看出来，红色区域所受的应变力为最大，也就是在凸缘与压料面的四个圆角部位，而平面凸缘区主要

11、发生塑性变形而逐渐进入凹模，越往边缘它受的应力就越小。总结本次毕业设计是基于Dynaform软件带压边圈板料拉深流动分析，并且是主要针对首次拉深进行模拟。通过这次毕业设计让我对拉深有了更近一步的了解Dynaform软件作为比较成熟的有限元模拟软件，能够很好地对板料拉深成形工艺进行模拟及结果预测，从而缩短生产周期，降低生产成本。尤其是矩形件的拉深，对拉深变形过程及特点有了更好的掌握。对矩形件的拉深工艺方案的制定有了一定的了解。利用Dynaform软件能够较好地模拟板料成形过程中的应力、应变分布,特别是实际加工中难以测量的部分也能通过该软件模拟反映出来。利用Dynaform软件对盒形拉深过程中的压

12、边力数值进行模拟,能够快速确定合适的压边力值,最终获得合格的产品,既减少了试模时间,又提高了生产效率。由Dynaform分析得出的矩形件各个部位出现的拉深缺陷， 为我在模具设计中需要注意的问题都给予提醒，为成功设计模具打下夯实基础。五、参考文献1 衡猛,周建忠.板料成形中有限元模拟技术的应用J.电加工与模具，2004(2):49-51.2 匡和碧,孙卫和.冲压模具设计实用教程；化学工业出版社，20083 龚红英.板料冲压成型CAE实用教程M.北京: 机械工业出版社，2004.4中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典.江西科学技术出版社，20035.冯炳尧等编.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社，2008