基于CADCAE的方盒件变压边力冲压成形工艺设计.doc

目 录 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 方盒件变压边力冲压成形的主要研究方向 2 1.2.1 冲压成形工艺 2 1.2.2 变压边力 2 1.2.3 板料冲压成形CAE分析方法 3 1.3 主要研究目标及内容 4 1.4 论文的组织结构 5 2 方盒件冲压成形工艺理论分析 7 2.1 方盒件成形的拉深成形原理 7 2.2 方盒形件变形特点 8 2.3 方盒形件主要拉深失效形式 9 3 方盒形件成形过程的变压边力分析与研究 12 3.1 临界压边力影响因素分析 12 3.2 板料成形安全区域研究 14 3.3 变压边力中的控制曲线 15 3.4 仿真与分析步骤 15 4 基于CAD/CAE的方盒件变压边力冲压成形仿真与建模 17 4.1 DYNAFORM软件概述 17 4.2 基于CAD/CAE的方盒件模型建立 18 4.3 方盒件冲压工艺模拟与分析前处理 19 4.4 方盒件冲压工艺模拟与后处理分析 21 4.5 不同压边力控制曲线仿真结果及分析 22 4.6 同一压边力不同控制曲线结果分析 29 4.7 小结 32 结束语 33 致谢 34 参考文献 35 1 绪论 1.1 引言 拉深是板料冲压成形中的主要成形方式,在汽车、航空航天、石油化工等诸多等领域均有广泛的应用。例如,汽车车身覆盖件、大油罐等的成形均采用拉深工艺。然而,如何保证板料塑性成形零件的质量,降低废品率,减少模具的返工,缩短模具设计周期,一直是板料塑性成形领域的一大难点。 板料成形过程包括了非常复杂的物理现象,涉及力学中的三大非线性问题:几何非线性、物理非线形和边界非线性[1]。因此,难以用传统的弹塑性理论的解析法进行研究。利用传统的方法进行冲压件工艺分析时，为了避免材料成形过程中出现断裂、起皱、颈缩等不良影响，必须反复修改成形加工的某些参数或修改模具形状，使得工艺过程耗资大、产品开发周期长，已不能适应激烈的场竞争和现代工业的发展要求。随着计算机技术的迅速发展及有限元方法的成熟,特别是商用有限元软件的不断完善,促进了板料成形中数值模拟技术的发展。该技术减少了试模过程,缩短了产品开发周期,降低了成本，对提高制成品的制成质量提供了良好的保障。 方盒形件广泛应用于电子部件和汽车部件中，如电池盒、半导体盒和汽车反光镜、汽车油箱等。在实际生产中拉深件多为非轴对称形状，而方盒形件是典型的非轴对称形的拉深件，在方盒形件拉深过程中材料的变形较为复杂，因此以方盒形件为研究对象对拉深工艺作进一步的探讨更具有实际意义[2]。 传统的压力机在冲压过程中压边力一般为恒定值，这制约了材料的成形性能，也影响了冲压件的尺寸精度和稳定性。为了获得更好的成形质量，变压边力控制曲线对成形性能的影响和变压边力预测成为目前冲压技术研究的关键技术之一。因此，选用非轴对称件—方盒件，借助CAE对不同类型压边力控制曲线的板料成型性能的仿真，寻找合适的压边力控制曲线，将弹塑性力学理论和人工智能技术结合起来，提出预测板料拉伸过程中压边力控制曲线的办法，大幅度减少设计和试验的工作量，降低成本费用，提高板料的成形性能，最终奠定对复杂形状冲压件压边力的智能预测研究的基础，对智能数控冲压机床的研究和设计都具有重要的现实意义。 本课题针对方盒件冲压成形对压边力控制的要求，采用变压边力方式，首先选取了简单的非轴对称件——方盒形件作为研究起点，借助CAD/CAE手段通过对不同类型压边力控制曲线的板料成形性能仿真，寻找合适的压边力控制曲线，探讨方盒件冲压成形工艺。 1.2 方盒件变压边力冲压成形的主要研究方向 盒形件是金属薄板拉深成形中较为典型的冲压件，其变形规律具有一定的典型性，研究这类件的成形规律，不仅对这类件成形工艺参数和工艺步骤的确定是至关重要的，同时也是进一步认识复杂件成形规律的基础。因此国内外对此展开了大量的研究。主要集中在冲压成形工艺、变压边力和板料冲压成形CAE分析方法等方向上。 1.2.1 冲压成形工艺 板料成形加工是金属加工的一种重要工艺方法，，，，，，，，[3]。一般来说，，[4]。 冲压是一种高效率的生产方式，适用于大批量的生产，其材料的成本占生产成本的60%～80%，材料利用率的高低主要取决于排样方案的优劣。根据不同的加工工艺与加工方式，有普通单排、普通双排、对头单排、双头双排4种排样方式可供选择。 在金属材料成形中，材料的成形过程受到材料的参数，工艺参数，材料尺寸等诸多因素的影响，其中材料参数主要包括材料的抗疲劳强度，屈顺强度，应变硬化指数，各向异性指数等。工艺方面参数主要是指冲压速度，压边力的大小和分布，成形润滑情况等等[5,6]。 1.2.2 变压边力 变压边力技术研究的关键在于：如何在保证成形质量前提下改善材料的成形极