海爾微型電動機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)cadcae——畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文對微型電機(jī)外殼進(jìn)行了沖壓工藝性分析，采取兩套復(fù)合模進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，其中包括落料、一次拉深、二次拉深、沖孔、切邊五道工序。其中落料、首次拉深為一套復(fù)合模，二次拉深、沖孔、切邊為一套模具。此次設(shè)計(jì)重點(diǎn)為模具的設(shè)計(jì)，主要包括落料拉深復(fù)合模和拉深沖孔切邊復(fù)合模的模具類型的選擇；拉伸力的計(jì)算；重要零部件如凸模、凹模、凹凸模等的形狀設(shè)計(jì)

2、和尺寸計(jì)算；模具零件的間隙配合的選??；模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；總裝圖繪制和部分零件圖的繪制；模具的三維設(shè)計(jì)和裝配。其中也利用DYNAFGORM軟件對沖壓成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行成形性分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：圓筒拉深件；成形性分析；模具設(shè)計(jì)；電動機(jī)外殼</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　I

3、n this paper, the micro motor shell stamping manufacturability analyses, taking two sets of compound die for stamping production, including blanking, a drawing, secondary five working procedure drawing, punching and trim

4、ming.Including blanking, for the first time, deep drawing, a set of compound die, the second drawing, punching and trimming for a set of mould.The key for the design of the mould design, mainly including blanking deep dr

5、awing of compound die and drawing punching trimming compoun</p><p>　　Keywords: Deep drawing of cylinder; Formed analysis; Mold design. 目 錄</p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　

6、　Abstract2</p><p><b>　　1.緒 論5</b></p><p>　　1.1 選題意義5</p><p>　　1.2 沖壓簡介6</p><p>　　1.3 本課題主要研究方向6</p><p>　　2.沖壓件工藝性分析8</p><p>

7、　　2.1沖壓件工藝性分析8</p><p>　　2.2沖壓工藝方案的確定及模具類型的選擇10</p><p>　　3.沖壓工藝計(jì)算14</p><p><b>　　3.1 棑樣14</b></p><p>　　3.2 復(fù)合模相關(guān)參數(shù)計(jì)算16</p><p>　　4.工件拉深成型數(shù)值模擬

8、23</p><p><b>　　4.1引 言23</b></p><p>　　4.2有限元技術(shù)與剛塑性有限元軟件DYNAFORM23</p><p>　　4.3 電動機(jī)外殼拉深成形過程分析29</p><p>　　5.落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)44</p><p>　　5.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)

9、計(jì)44</p><p>　　5.2 其他零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)件的選擇48</p><p>　　6.再次拉深沖孔切邊復(fù)合模設(shè)計(jì)51</p><p>　　6.1 工作零部件51</p><p>　　6.2 其他零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)件的選擇57</p><p>　　7.模具總裝配圖59</p><p&

10、gt;　　7.1落料拉深復(fù)合模59</p><p>　　7.2再次拉深沖孔切邊復(fù)合模62</p><p><b>　　謝 辭67</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)68</b></p><p>　　附錄一 英文文獻(xiàn)70</p><p>　　附錄二 英文文獻(xiàn)

11、翻譯78</p><p><b>　　1.緒 論</b></p><p><b>　　1.1 選題意義</b></p><p>　　模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75％的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50％的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石油化工和

12、建筑都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)，都需要大量模具。歐洲模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時(shí)間分別要比我國快44％和61％左右，但我國模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的成本只有歐洲地區(qū)的91％。目前，國際模具行業(yè)競爭激烈，近兩年來德國模具整體價(jià)格已下降1／4左右，且全球58％的模具由德國等西歐國家生產(chǎn)，中國等亞洲國家僅占極小的比例。但目前東歐地區(qū)的模具生產(chǎn)出現(xiàn)較大幅度增長，亞洲地區(qū)的生產(chǎn)規(guī)模也將增加到1／5左右。我國的模具行業(yè)也已步入了高速發(fā)展時(shí)期。合理的模具結(jié)構(gòu)可有效地

13、實(shí)現(xiàn)沖模的功能，達(dá)到成本低、制造周期短和操作安全等要求，并能保證產(chǎn)品零件的各項(xiàng)技術(shù)要求，正確選擇使用的模具結(jié)構(gòu)是模具設(shè)計(jì)師提高技術(shù)素質(zhì)的體現(xiàn)。</p><p>　　模具制造的特點(diǎn)：制造質(zhì)量要求高，形狀復(fù)雜，模具生產(chǎn)為單件多品種生產(chǎn)，材料硬度高，生產(chǎn)周期短，成套性生產(chǎn)等。研究模具制造的過程，就是研究探討模具制造的可能性和如何制造的問題，進(jìn)而研究怎么以較低的成本，較短的周期制造質(zhì)量較高的模具的問題。成本、周期和質(zhì)量都

14、是模具制造的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。嚴(yán)格的講，尋求著三個(gè)指標(biāo)的最佳值，但從模具制造的角度考慮是不夠的，應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)、制造和使用者三個(gè)環(huán)節(jié)，三者的協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)出考慮滿足使用功能外，還要充分考慮制造的可能性，制造要滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也制約設(shè)計(jì)，并指導(dǎo)用戶使用。</p><p><b>　　1.2 沖壓簡介</b></p><p>　　沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的模具對板料施加變形

15、力，使其產(chǎn)生變形，從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的一種壓力加工方法。因沖壓大多是在常溫下對材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或者板料沖壓。</p><p>　　沖壓所使用的模具成為沖壓模具，簡稱沖模。沖壓模具的形式很多，根據(jù)工藝性質(zhì)分類可分為：（1）沖裁模。沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。（2）彎曲模。使板料毛坯或

16、其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。（3）拉深模。是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。（4）成形模。將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等；根據(jù)工序組合程度分類可分為：（1）單工序模。在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。（2）復(fù)合模。只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)

17、的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。（3）級進(jìn)模（也稱連續(xù)模）。在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。</p><p>　　1.3 本課題主要研究方向</p><p>　　本課題主要以微型電動機(jī)外殼為例，利用DYNAFORM軟件進(jìn)行成形過程的有限元分析，然后利用UG(Unigraphi

18、cs NX)建模，并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)課題目標(biāo)，主要計(jì)劃完成以下幾項(xiàng)工作：</p><p>　　(1) 使用UG(Unigraphics NX)建立成形工藝部分零件的三維立體模型，并導(dǎo)入有限元數(shù)值模擬軟件DYNAFORM對其成形過程進(jìn)行有限元分析，得出成形力－時(shí)間關(guān)系曲線、成形極限圖（FLD）、板料變薄情況成型圖，分析成形規(guī)律，進(jìn)而研究壓邊力、成形速度、摩擦力等相關(guān)參數(shù)對成型的影響，找出各項(xiàng)參數(shù)的最佳值，為改進(jìn)

19、工藝，降低生產(chǎn)成本提供可靠的依據(jù)；</p><p>　　(2) 針對工件的拉深和沖裁工藝，使用UG(Unigraphics NX)建造拉深模和沖裁模立體模型，并制作裝配動畫和模具工作原理動畫；</p><p>　　(3) 利用UG(Unigraphics NX)和AutoCAD軟件繪制模具裝配圖和主要零件的零件圖。</p><p>　　2.沖壓件工藝性分析</

20、p><p>　　2.1沖壓件工藝性分析</p><p>　　2.1.1結(jié)構(gòu)形狀分析</p><p>　　如圖2-1所示，該工件為無凸緣圓筒形件，軸對稱回轉(zhuǎn)體，形狀簡單，主要由圓形坯料經(jīng)過落料、拉深、沖孔、切邊幾道工序完成，工藝性好；由于拉深件各部位厚度有較大變化，筒形件圓角部分變薄，故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證外形尺寸。</p><p><b>　

21、　2.1.2材料分析</b></p><p>　　該工件材料為08F鋼，08F鋼表示含碳量為萬分之八的沸騰鋼。8F鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其強(qiáng)度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的冷變形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后導(dǎo)磁率較高，剩磁較少，但淬透性、淬硬性極低。08F鋼的塑性很好，主要用來制造冷沖壓件。錳的在鋼中起到增加彈性強(qiáng)度的作用，因此在符合要求的情況下，含量可以有偏差?？辜魪?qiáng)度≥220M

22、Pa，抗拉強(qiáng)度≥295MPa，屈服強(qiáng)度≥175MPa，伸長率≥35%，斷面收縮率≥60%，未熱處理硬度≤131HB。該材料易于軋成薄板、薄帶、冷變形材、冷拉鋼絲。板料易于生產(chǎn)沖壓拉深件、各類不承受載荷的覆蓋件。本次制件為無凸緣圓筒形拉深件，因此，08F作為坯料易于生產(chǎn)制造。</p><p>　　圖2-1 微型電動機(jī)外殼示意圖</p><p>　　2.1.3制件尺寸精度分析</p>

23、;<p>　　由圖2-1可知，零件圖上所有未標(biāo)注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按照IT14級確定工件尺寸的公差。途中標(biāo)注要求的精度要求達(dá)到以下精度要求：</p><p>　　外形尺寸：直徑102±2 （IT15）</p><p>　　高度85±1 （IT14）</p><p>　　厚度=3

24、 （IT14以下）</p><p>　　圓角半徑=6 （IT14以下）</p><p>　　孔尺寸：20 （IT11）</p><p>　　16 （IT12）</p><p>　　2.2沖壓工藝方案的確定及模具類型的選擇</p><p>　

25、　2.2.1主要工藝參數(shù)的確定</p><p>　?。?）修邊余量的確定</p><p>　　制件的相對高度：=（85-1.5）/（102-3）=0.84</p><p>　　查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P157表5-5無凸緣零件的修邊余量Δ取修邊余量=3.8mm</p><p>　?。?）毛坯尺寸的確定</p><p>

26、　　該件為不變薄拉深，查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P158式5.43得：</p><p><b>　　毛坯直徑：=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=206.757mm</p><p><b>　　≈207mm</b></p>&l

27、t;p><b>　?。?）拉深次數(shù)確定</b></p><p>　　坯料相對厚度=3/207X100%=1.45%<1.5%，查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P152表5-1采用或不采用壓邊圈的條件得：沖壓過程需要使用壓邊圈</p><p>　　毛坯相對厚度=3/204X100%=1.47%</p><p>　　制件的拉深因數(shù)：==102/

28、207=0.493</p><p>　　根據(jù)《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P163表5-8圓筒形件帶壓邊圈時(shí)的極限拉深因數(shù)得=0.50.53</p><p>　　由故不能一次拉深成型。</p><p>　　試取=0.6（用壓邊圈）則：</p><p>　　初次拉深直徑=·=207X0.6=124.2=125</p><p

29、>　　再次拉深系數(shù)==102/125=0.8160.75可以</p><p><b>　　所以需要兩次拉深</b></p><p>　?。?）拉深高度的確定</p><p><b>　　初次拉深后高度=</b></p><p><b>　　=64</b></p>

30、;<p>　　再次拉深經(jīng)過切邊工序后達(dá)到制件要求的形狀和尺寸，即85</p><p>　　2.2.2工藝方案的確定</p><p>　　由相關(guān)參數(shù)的計(jì)算已知，該制件由落料、初次拉深、二次拉深、沖孔、切邊五道工序組成，下面具體分析一下幾個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)來確定最終工藝方案：</p><p>　　方案一：單工序模：落料，初次拉深，二次拉深，沖孔，切邊；<

31、/p><p>　　方案二：單工序模+復(fù)合模：落料-拉深復(fù)合模，二次拉深，沖孔，切邊單工序模；</p><p>　　方案三：單工序模+復(fù)合模：落料-拉深復(fù)合模，拉深-沖孔復(fù)合模，切邊單工序模；</p><p>　　方案四：復(fù)合模：落料-拉深復(fù)合模，拉深-沖孔-切邊復(fù)合模；</p><p>　　方案五：單工序模+級進(jìn)模：落料-初次拉深-二次拉深-沖孔

32、級進(jìn)模，切邊單工序模；</p><p>　　方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，但須要五道工序五套模具，生產(chǎn)率較低， 一般來說，適合小批量生產(chǎn)，與大批量生產(chǎn)不符；同時(shí)由于制造多副單工序模具的費(fèi)用比復(fù)合模還要昂貴，則不易采用單工序沖裁；</p><p>　　方案二：因?yàn)樵撝萍Y(jié)構(gòu)簡單，制件的形位精度和尺寸精度容易保證，模具制造不困難，但須四套模具，成本較高且生產(chǎn)效率不高。</p><p

33、>　　方案三：采用兩套復(fù)合模和一套單工序模，模具設(shè)計(jì)不復(fù)雜，精度也以保證，但須三套模具。</p><p>　　方案四：只需要兩套模具，且制造不復(fù)雜，生產(chǎn)成本較低且生產(chǎn)率高。</p><p>　　方案五：只需兩套模具，但級進(jìn)模結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模具零部件加工困難，并且級進(jìn)沖裁受壓力機(jī)工作臺尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁件尺寸不宜太大。制件平整度不好需校平處理，生產(chǎn)成本高。</p>&

34、lt;p>　　綜上分析，選用方案四，用兩套復(fù)合模生產(chǎn)。</p><p><b>　　3.沖壓工藝計(jì)算</b></p><p><b>　　3.1 棑樣</b></p><p>　　3.1.1 排樣方法的選擇</p><p>　　在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上，因此合理的棑樣是提高材

35、料利用率，降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。棑樣的安排按以下步驟進(jìn)行：選擇排樣方法→確定搭邊數(shù)值→計(jì)算條料寬度和送料步距→畫出棑樣圖→核算利用率。</p><p>　　根據(jù)制件在條料上的布置形式，棑樣可分為直排、斜排、直對排、混合排、多排等多種形式。本次設(shè)計(jì)毛坯為直徑為207的圓形毛坯，考慮條料在落料-拉深復(fù)合模上的運(yùn)動路徑及模具設(shè)計(jì)的尺寸及送料方式，本次采用用于簡單幾何形狀的沖件的直排方式。</

36、p><p>　　3.1.2 確定搭邊數(shù)值</p><p>　　合理的搭邊值有利于提高沖裁剪的質(zhì)量，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P43表2-8最小搭邊值得：料厚為3㎜的板料可取最小搭邊值為：</p><p><b>　　1.8,2.0</b></p><p>　　3.1.3計(jì)算條料寬度和送料步距</p><p&

37、gt;　　導(dǎo)料板之間無側(cè)壓裝置時(shí)，應(yīng)考慮在送料過程中因條料的擺動而使側(cè)面搭邊減少。為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊的減少，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)條料可能的擺動量，故按下式計(jì)算。</p><p><b>　　條料寬度</b></p><p>　　—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸</p><p><b>　　—側(cè)搭邊值</b></p>

38、<p>　　—條料寬度的單向（負(fù)向）偏差</p><p>　　查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P44表2-9剪切條料公差及導(dǎo)料板與條料間的間隙值</p><p><b>　　條料寬度 </b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　送料步距 </b&

39、gt;</p><p><b>　　=207+1.8</b></p><p><b>　　=208.8 </b></p><p><b>　　導(dǎo)料板間的距離</b></p><p><b>　　3.1.4棑樣圖</b></p><p&g

40、t;　　根據(jù)搭邊值、條料寬度、送料步距、導(dǎo)料板間的距離繪制如圖3-1所示的棑樣圖：</p><p><b>　　圖3-1棑樣圖</b></p><p>　　3.1.5核算利用率</p><p><b>　　根據(jù)計(jì)算公式可知：</b></p><p><b>　　材料利用率=</b&g

41、t;</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　≈75.3%</b></p><p>　　3.2 復(fù)合模相關(guān)參數(shù)計(jì)算</p><p>　　復(fù)合模相關(guān)計(jì)算主要包括拉深凸模，凹模圓角半徑、拉深

42、凸模和拉深凹模的間隙、凸模、凹模、凸凹模的尺寸及公差、沖裁力、壓料力、拉深力、卸料力、推件力及頂件力、壓力機(jī)的公稱壓力確定等。</p><p>　　3.2.1 拉深凸模，凹模圓角半徑的確定</p><p>　　拉深凹模的圓角半徑在不產(chǎn)生起皺的前提下一般越大越好，根據(jù)《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P170表5.14首次拉深凹模圓角半徑rd1可得:</p><p>　　初次拉深

43、凹模圓角半徑：</p><p>　　易得：初次拉深凸模圓角半徑</p><p>　　再次拉深凸模圓角半徑為制件的要求圓角半徑，即</p><p><b>　　凹模圓角半徑 </b></p><p>　　3.2.2拉深凸模和拉深凹模的間隙選擇</p><p>　　拉深間隙Z是指單面間隙，確定Z時(shí)要

44、考慮壓邊情況、拉深次數(shù)和工件精度等，采用壓邊圈拉深時(shí)其值可按下式計(jì)算：</p><p>　　其中，為增大間隙的系數(shù)，可查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-18增大間隙的系數(shù)（P198）。則：</p><p><b>　　拉深間隙 </b></p><p><b>　　3+0.1×3</b></p><

45、;p><b>　　3.3 ㎜</b></p><p>　　3.2.3凸模、凹模、凸凹模的尺寸及公差</p><p>　　制件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模尺寸及公差決定。因此初次拉深的模具尺寸公差沒有必要的嚴(yán)格限制，凸、凹模的制造公差、可按IT10級選取。、可根據(jù)《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P175表5-16凸模與凹模的制造公差查得。</p><p

46、>　　以凹模為基準(zhǔn)時(shí)，拉深凹模尺寸124+0.10</p><p>　　拉深凸模尺寸為 （125-2×3.3)-0.12117.4-0.06</p><p>　　落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，首先確定凹模基本尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于毛坯的最小尺寸，將凹模的尺寸減小到合理間隙值即得到凸模尺寸，即</p><p>　　落料凹模刃口尺寸 207+0.03

47、2</p><p><b>　　落料凸模刃口尺寸</b></p><p>　　=(207-0.46)</p><p>　　=206.54-0.052</p><p>　　3.2.4沖裁力的計(jì)算</p><p>　　普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算</p><p>

48、;<b>　?。皇街?，</b></p><p><b>　　—沖裁力，N；</b></p><p>　　—沖裁周邊長度，㎜；</p><p><b>　　—材料厚度，㎜；</b></p><p>　　—材料抗剪強(qiáng)度，MPa；</p><p>　　—系數(shù)，

49、考慮沖裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均）、潤滑情況、材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取1.3。即： </p><p><b>　　落料時(shí)的沖裁力</b></p><p>　　1.3×213.5×3×300</p><p><b>　　249795N<

50、;/b></p><p><b>　　沖孔時(shí)的沖裁力 </b></p><p>　　1.3×69.092×3×300</p><p>　　80837.64 N</p><p>　　3.2.5壓料力計(jì)算</p><p>　　采用壓邊圈的目的是為了防止變形區(qū)板料在拉

51、深過程中的起皺，拉深時(shí)壓邊力必須適當(dāng)，壓邊力過大會引起拉深力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會造成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù)m和相對厚度，初次拉深使用壓邊圈時(shí)的壓邊力。即：</p><p>　　圓筒形件首次拉深壓料力</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=

52、</b></p><p><b>　　=45081N</b></p><p><b>　　再次拉深時(shí)壓料力</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=2

53、299.64 N</p><p>　　3.2.6拉深力計(jì)算</p><p>　　采用壓邊圈時(shí)：初次拉深力</p><p>　　K1為與拉深因數(shù)有關(guān)的修正因數(shù)可由《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》P155表5.4修正因數(shù)查得，故：</p><p>　　3.14×124×3×300×0.86</p>&l

54、t;p>　　=301517.5 N</p><p><b>　　再次拉深力 </b></p><p>　　3.14×102×3×300×0.4</p><p>　　115359.3 N</p><p>　　3.2.7壓力設(shè)備的選擇</p><p>

55、　　根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設(shè)備的類型。對于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件，主要采用開式機(jī)械壓力機(jī)。雖然其剛度差，在沖壓力的作用下床身變形破壞沖裁模的間隙分布，降低沖裁件表面質(zhì)量或模具使用壽命，但它提供了極為方便的操作條件，非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置是其最大特點(diǎn)，因此是目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。</p><p>　　對于大中型沖壓件的生產(chǎn)，多采用閉式結(jié)構(gòu)

56、形式的機(jī)械壓力機(jī)。</p><p>　　根據(jù)《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊（第2版）》P167 2.壓床噸位的選擇可得：</p><p>　　1108kN 199kN</p><p>　　模具閉合高度是指模具在最低工作位置時(shí)，上、下模之間的距離</p><p>　　參照《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊（第2版）》P539表10-6選用落料拉深沖壓時(shí)選用JA21-160

57、開式雙柱固定臺壓力機(jī)。其參數(shù)如下：</p><p>　　公稱壓力 1600kN</p><p>　　滑塊行程 160㎜</p><p>　　滑塊行程次數(shù) 40次/min</p><p>　　最大閉合高度 45

58、0㎜</p><p>　　閉合高度調(diào)節(jié)量 130㎜</p><p>　　滑塊中心線至床身距離 380㎜</p><p>　　立柱距離 530㎜</p><p>　　工作臺尺寸： 前后710㎜，左右1120㎜</p><

59、;p>　　墊板尺寸厚度 130㎜</p><p>　　模柄孔尺寸 直徑70㎜，深度80㎜</p><p>　　滑塊底面尺寸 前后460㎜，左右650㎜</p><p>　　再次拉深沖孔切邊時(shí)，模具閉合高度為427㎜，選用J23-4開式雙柱可傾壓力機(jī)（主要依據(jù)閉合高度）

60、，其主要參數(shù)如下：</p><p>　　公稱壓力 400kN</p><p>　　滑塊行程 100㎜ </p><p>　　滑塊行程次數(shù) 45次/min</p><p>　　最大閉合高度 330㎜</p&

61、gt;<p>　　最大裝模高度 265㎜</p><p>　　連桿調(diào)節(jié)長度 65㎜</p><p>　　滑塊中心線至床身距離 250㎜</p><p>　　床身兩立柱距離 340㎜</p><p>　　工作臺尺寸

62、 前后460㎜，左右700㎜</p><p>　　墊板尺寸 厚度65㎜，孔徑220㎜</p><p>　　模柄孔尺寸 直徑50㎜，深度70㎜</p><p>　　最大傾斜角度 30º</p><p>　　電動機(jī)功率

63、 5.5kW。</p><p>　　4.工件拉深成型數(shù)值模擬</p><p><b>　　4.1引 言</b></p><p>　　金屬塑性成形過程受多種因素的影響，如材料性能、模具形狀、坯料形狀、工藝參數(shù)等。以往在處理此類問題，主要是依靠實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)或是在較多的簡化和假設(shè)的前提下進(jìn)行理論分析。但這樣的理論分析結(jié)果與實(shí)際結(jié)果往往有很

64、大的出入，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到較大限制。由于降低設(shè)計(jì)周期、模具成本和停工期是降低工件成本的有效方法，而這些都是基于對成形過程中材料特性熟悉的基礎(chǔ)上，因此對設(shè)計(jì)人員要求較高。為了準(zhǔn)確、快速地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，數(shù)值模擬變得很重要。</p><p>　　隨著計(jì)算技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益普及，尤其是有限元技術(shù)的不斷完善，金屬塑性成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)得到了飛速發(fā)展，使塑性成形理論向?qū)嶋H應(yīng)用方向邁進(jìn)了一大步。針對具體的產(chǎn)品和材料

65、，應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)可以定量地分析各種成形工序的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況，了解塑性流動規(guī)律、溫度場分布情況以及各變形參數(shù)的影響作用等等。正是由于有限元分析方法具有廣泛的適應(yīng)性，使其成為塑性成形理論研究中不可缺少的一個(gè)組成部分。</p><p>　　本章利用DYNAFORM軟件對電動機(jī)外殼進(jìn)行拉深成形過程的有限元分析。</p><p>　　4.2有限元技術(shù)與剛塑性有限元軟件DYNAFORM</

66、p><p>　　4.2.1有限元技術(shù)在塑性成形領(lǐng)域的發(fā)展</p><p>　　將有限元分析應(yīng)用到塑性加工領(lǐng)域，是近20年剛剛發(fā)展起來的。就金屬塑性成形而言，有限元法大致可分為兩大類：</p><p>　　一類是固體型塑性有限元法(Solid Formulation)，包括小變形和大變形彈塑性有限元法。彈塑性有限元最早是由Marcal和King于1967年提出的。它同時(shí)考

67、慮彈性變形和塑性變形，彈性區(qū)采用Hook定律，塑性區(qū)采用Plandl-Reuss方程和Mises屈服準(zhǔn)則。小變形彈塑性有限元法以小變形理論為基礎(chǔ)，忽略微元體的局部變形并認(rèn)為位移與應(yīng)變呈線性關(guān)系，只適合分析金屬塑性成形的初期。大變形彈塑性有限元法以有限變形理論為基礎(chǔ)，考慮到了大變形過程中由于大位移和大轉(zhuǎn)動對單元形狀及有限元計(jì)算的影響。采用彈塑性有限元法分析金屬塑性成形過程，不僅能按照變形路徑得到塑性區(qū)的變化，變形體的應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律和大

68、小以及幾何形狀的變化，而且還能有效地處理卸載問題，計(jì)算殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變，從而可以進(jìn)行回彈計(jì)算及缺陷預(yù)測分析。但是，彈塑性有限元法由于要考慮變形歷蘇的相關(guān)性，須采用增量加載，在每一增量加載步中，都須作彈性計(jì)算來判斷原來處于彈性區(qū)的單元是否已進(jìn)入屈服，對進(jìn)入屈服后的單元就要采用彈塑性本構(gòu)關(guān)系，從而改變了單元剛度矩陣。為了保證精度和解的收斂件，每次加載不能使很多單元同時(shí)屈服，這就使得每次計(jì)算時(shí)</p><p>　　另

69、一類是流動型塑性有限元法(Flowing Formulation)，包括剛塑性有限元法和剛粘塑性有限元法。這類有限元法不計(jì)彈件變形，采用Levy-Mises方程作為本構(gòu)方程，滿足體積不變條件。并采用率方程描述，變形后物體的形狀通過在離散空間上對速度積分而獲得，從而避開了有限變形中的幾何非線性問題。同時(shí)，可用比彈塑性有限元法大的增量步長來達(dá)到減少計(jì)算時(shí)間、提高計(jì)算效率的目的，并能保證足夠的工程精度。但是，由于忽略了彈性變形，這類有限元法不

70、能處理卸載問題和計(jì)算殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變及回彈。</p><p>　　目前，剛塑性有限元法體系發(fā)展得較為成熟，在計(jì)算速度、精度上優(yōu)于其它方法。知名軟件有美國的DYNAFORM、DEFORM、MSC.SuperForge、MARC、法國的PAM-STAMP、俄羅斯的Qform等。</p><p>　　在塑性成形有限元模擬方面，早期有限元分析法限于計(jì)算機(jī)的性能，局限于二維有限元的分析，并取得了一

71、定的成功。但工業(yè)上能簡化為二維模型的實(shí)例并不多，給有限元技術(shù)的發(fā)展帶來了困難。</p><p>　　近年來，由于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)值計(jì)算方法的不斷完善，使三維問題的分析成為可能。</p><p>　　一方面，人們在研究提高計(jì)算速度的方法，開發(fā)了大規(guī)模計(jì)算問題的并行計(jì)算方法(Parallel Computation)，利用并行處理機(jī)中多CPU可同時(shí)工作的特點(diǎn)，配以軟件編程中的并行

72、處理方法，使計(jì)算速度大為加快；另一方面，人們在研究更為先進(jìn)的計(jì)算方法。金屬成形過程中，坯料的變形特別大，若采用更新的拉格朗日法(Updated Lagrangian Method)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，初始劃分的單元網(wǎng)格逐漸畸變，若將已經(jīng)畸變的網(wǎng)格形狀作為增量計(jì)算的參考構(gòu)形，將導(dǎo)致計(jì)算精度降低，甚至引起不收斂。為克服上述問題，通常當(dāng)網(wǎng)格畸變到一定程度后，必須停止計(jì)算，重新劃分適合于計(jì)算的網(wǎng)格，通過新舊網(wǎng)格間信息場量的插值傳遞，再繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算。要完

73、成一個(gè)成形問題的模擬，通常需要多次重劃網(wǎng)格，這將導(dǎo)致計(jì)算量的增加和由于多次插值帶來的計(jì)算精度的降低。因此，許多研究開發(fā)人員正致力于改進(jìn)三維網(wǎng)格重劃的自適應(yīng)能力和自動化程度，改進(jìn)新舊網(wǎng)格間信息傳遞的插值方法，取得了可喜的進(jìn)展。同時(shí)，開發(fā)了ALE法(Arbitrary Lagrangian Eulerian Method)。ALE法不再象Lagrangian公式中將網(wǎng)格固定在材料上</p><p>　　4.2.2 D

74、YNAFORM沖壓成形模擬軟件簡介</p><p>　　eta/DYNAFORM是由美國ETA公司開發(fā)的用于板料成形模擬的專用軟件包，可以幫助模具設(shè)計(jì)人員顯著減少模具開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間及試模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自動工具，可方便地求解各類板成形問題同時(shí)，eta/DYNAFORM也最大限度地發(fā)揮了傳統(tǒng)CAE技術(shù)的作用，減少了產(chǎn)品開發(fā)的成本和周期。DYNAFORM專門用于工藝及模具設(shè)計(jì)涉及的復(fù)雜板

75、成形問題，DYNAFORM包括板成形分析所需的與CAD軟件的接口、前后處理、分析求解等所有功能。</p><p>　　eta/DYNAFORM采用Livermore軟件技術(shù)公司（LSTC）開發(fā)提供的LS-DYNA作為核心求解器。LS-DYNA作為世界上最著名的通用顯式動力分析程序，能夠模擬出真實(shí)世界的各種復(fù)雜問題，特別適合求解各種非線性的高速碰撞、爆炸和金屬成形等非線性動力沖擊問題。目前，LS-DYNA已經(jīng)被應(yīng)用

76、到諸如汽車碰撞、駕駛安全、水下爆炸及板料成形等許多領(lǐng)域。 在板料成形過程中，一般來說模具開發(fā)周期的瓶頸往往是對模具設(shè)計(jì)的周期很難把握。然而，eta/DYNAFORM恰恰解決了這個(gè)問題，它能夠?qū)φ麄€(gè)模具開發(fā)過程進(jìn)行模擬，因此也就大大減少了模具的調(diào)試時(shí)間，降低了生產(chǎn)高質(zhì)量覆蓋件和其它沖壓件的成本，并且能夠有效地模擬模具成形過程中四個(gè)主要工藝過程，包括：壓邊、拉延、回彈和多工步成形。這些模擬讓工程師能夠在設(shè)計(jì)周期的早期階段對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)

77、行分析。</p><p>　　eta/DYNAFORM具有良好的工具表面數(shù)據(jù)特征，因此可以較好地預(yù)測覆蓋件沖壓成形過程中板料的破裂、起皺、減薄、劃痕、回彈，評估板料的成形性能，從而為板料成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供幫助。</p><p><b>　　(1) 主要特色 </b></p><p>　?、?集成操作環(huán)境，無需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。完備的前后處理功能，實(shí)

78、現(xiàn)無文本編輯操作，所有操作在同一界面下進(jìn)行。 </p><p>　?、?求解器。采用業(yè)界著名、功能最強(qiáng)的LS-DYNA，是動態(tài)非線性顯示分析技術(shù)的創(chuàng)始和領(lǐng)導(dǎo)者，解決最復(fù)雜的金屬成形問題。 </p><p>　?、?工藝化的分析過程。 囊括影響沖壓工藝的60余個(gè)因素；以DFE 為代表的多種工藝分析模塊；有好的工藝界面，易學(xué)易用。 </p><p>　　④ 固化豐富的實(shí)

79、際工程經(jīng)驗(yàn)。</p><p><b>　　(2) 功能介紹</b></p><p><b>　?、?基本模塊</b></p><p>　　DYNAFORM提供了良好的與CAD軟件的IGES、VDA、DXF，UG和CATIA等接口，以及與NASTRAN, IDEAS, MOLDFLOW等CAE軟件的專用接口，以及方便的幾何模

80、型修補(bǔ)功能。IGES 模型轉(zhuǎn)入自動消除各種孔 DYNAFORM的模具網(wǎng)格自動劃分與自動修補(bǔ)功能強(qiáng)大，用最少的單元最大程度地逼近模具型面，比通常用于模具網(wǎng)格劃分的時(shí)間減少了99%。初始板料網(wǎng)格自動生成器，可以根據(jù)模具最小圓角尺寸自動確定最佳的板料網(wǎng)格尺寸，并盡量采用四邊形單元，以確保計(jì)算的準(zhǔn)確性。</p><p>　　Quick Set-up，能夠幫助用戶快速地完成分析模型的設(shè)置，大大提高了前處理的效率。與沖壓工藝

81、相對應(yīng)的方便易用的流水線式的模擬參數(shù)定義，包括模具自動定位、自動接觸描述、壓邊力預(yù)測、模具加載描述、邊界條件定義等等。用等效拉延筋代替實(shí)際的拉延筋，大大節(jié)省計(jì)算時(shí)間，并可以很方便地在有限元模型上修改拉延筋的尺寸及布置方式。</p><p>　　多工步成形過程模擬：網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)分，可以在不顯著增加計(jì)算時(shí)間的前提下提高計(jì)算精度。顯、隱式無縫轉(zhuǎn)換，eta/DYNAFORM允許用戶在求解不同的物理行為時(shí)在顯、隱式求解器之

82、間進(jìn)行無縫轉(zhuǎn)換，如在拉延過程中應(yīng)用顯式求解，在后續(xù)回彈分析當(dāng)中則切換到隱式求解。三維動態(tài)等值線和云圖顯示應(yīng)力應(yīng)變、工件厚度變化、成形過程等，在成形極限圖上動態(tài)顯示各單元的成形情況，如起皺，拉裂等。</p><p>　?、?BSE(板料尺寸計(jì)算)模塊</p><p>　　采用一步法求解器，可以方便地將產(chǎn)品展開，從而得到合理的落料尺寸。</p><p>　?、?DFE（

83、模面設(shè)計(jì)）模塊</p><p>　　DYNAFORM的DFE模塊可以從制件的幾何形狀進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，包括壓料面與工藝補(bǔ)充。DFE模塊中包含了一系列基于曲面的自動工具，如沖裁填補(bǔ)功能、沖壓方向調(diào)整功能以及壓料面與工藝補(bǔ)充生成功能等，可以幫助模具設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　(3) 主要應(yīng)用</b></p><p>　?、?沖

84、壓、壓邊、拉延、彎曲、回彈、多工步成形等典型鈑金成形過程；</p><p>　?、?液壓成形、輥彎成形；</p><p><b>　?、?模具設(shè)計(jì)；</b></p><p>　?、?壓機(jī)負(fù)載分析等。</p><p>　　4.3 電動機(jī)外殼拉深成形過程分析</p><p>　　4.3.1筒形件的工藝

85、分析</p><p>　　該圓筒件對外形尺寸沒有厚度不變的要求。材料為08F鋼，其拉深性能較好，而且該件的形狀、自由公差、圓角半徑、材料及批量皆滿足拉深工藝的要求。</p><p>　　拉深件毛坯的形狀一般與工件的橫截面形狀相似，如工件的橫截面是圓形、橢圓形、方形，則毛坯的尺寸的形狀基本上也應(yīng)是圓形、橢圓形、近似方形。毛坯尺寸的確定方法很多，有等重量法、等體積法及等面積法等，在不變薄拉深中

86、，其毛坯尺寸一般按“毛坯的面積等于工件的面積”的等面積法來確定。</p><p>　　用DYNAFORM軟件可以方便地估算毛坯尺寸，具體操作步驟如下：</p><p><b>　?。?）創(chuàng)建三維模型</b></p><p>　　利用UG建立拉深件的模型，如圖4-1所示，并以“.igs”格式進(jìn)行保存。</p><p>　　

87、（2）新建和保存數(shù)據(jù)庫</p><p>　　啟動DYNAFORM軟件后，程序自動創(chuàng)建默認(rèn)的空數(shù)據(jù)文件Untitled.df。選擇File→Save as菜單項(xiàng)，修改文件名并保存，將所建立的數(shù)據(jù)庫保存在自己設(shè)定的目錄下。</p><p><b>　?。?）導(dǎo)入模型</b></p><p>　　選擇BSE→Preparation→Import工具按

88、鈕，將上面所建立的“*.igs”格式的模型文件導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，如圖4-2所示。選擇Parts→Edit菜單項(xiàng)，彈出如圖4-3所示的Edit Part（編輯零件層）對話框，編輯修改零件層的名稱和顏色，將工件層命名為PART，單擊OK按鈕確定。</p><p>　　4-1拉深件實(shí)體模型圖</p><p>　　圖4-2導(dǎo)入模型零件 圖4-3 Edit Par

89、t對話框</p><p>　?。?）自動曲面網(wǎng)格劃分</p><p>　　單擊BSE→Preparation→Part Mesh工具按鈕，彈出Surface Mesh對話框，如圖4-4所示。在Size參數(shù)組中輸入尺寸5mm，單擊Select Surfaces按鈕，彈出如圖4-5所示的Select Surfaces對話框。單擊Displayed Surf按鈕選擇所有顯示的曲面，確認(rèn)所選擇的曲

90、面。單擊圖4-4中的Apply按鈕進(jìn)行網(wǎng)格劃分。劃分完成后確認(rèn)并接受所得網(wǎng)格，所得網(wǎng)格如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-4 Surface Mesh對話框</p><p>　　圖4-5選擇劃分網(wǎng)格的曲面 圖4-6工件網(wǎng)格劃分</p><p>　　（5）檢查和修補(bǔ)網(wǎng)格</p><p>　　單擊BSE→Prep

91、aration→Model Check/Repair工具按鈕，彈出如圖4-7所示的Model Check/Repair工具欄。單擊Boundary Display工具按鈕，顯示工件的邊界，觀察邊界是否與實(shí)際邊界相同，若有差異須進(jìn)行修改。單擊Auto Plate Normal工具按鈕，彈出圖4-8所示的Control Keys對話框。選擇Cursor Pick Part選項(xiàng)，單擊鼠標(biāo)選擇工件上的一個(gè)單元，彈出Dynaform Questi

92、on對話框，單擊Yes按鈕接受法線方向，退出網(wǎng)格檢查。</p><p>　　圖4-7網(wǎng)格檢查 圖4-8單元選取方式</p><p><b>　?。?）毛坯尺寸估算</b></p><p>　　單擊BSE→Preparation→Blank Size Estimate工具按鈕，彈出如圖4-9所示的Blank Si

93、ze Estimate對話框。單擊NULL按鈕，彈出如圖4-10所示的Material對話框，單擊Material Library按鈕，選擇材料SS304，如圖4-11所示。材料參數(shù)設(shè)置完后，在圖4-9所示的Thickness文本框中輸入3，作為材料厚度。單擊Apply按鈕開始運(yùn)行BSE，計(jì)算得到的毛坯輪廓線。單擊Utilities→Radius Through 3Points/3Nodes工具按鈕，彈出如圖4-12所示的Input C

94、oordinate（點(diǎn)選擇）對話框。選擇Point選項(xiàng)，依次單擊毛坯輪廓線上的任意三點(diǎn)，在消息提示區(qū)可確定毛坯的直徑約為207mm。</p><p>　　圖4-9“定義毛坯”對話框 圖4-10 Material對話框</p><p>　　圖4-11 Material對話框 圖4-12 Input Coordinate對話框</p><p>&l

95、t;b>　　4.3.2拉深分析</b></p><p>　　(1).創(chuàng)建三維模型</p><p>　　利用UG建立凸模、壓邊圈、凹模和毛坯的實(shí)體模型。將所建立實(shí)體模型的文件以“*.igs”格式進(jìn)行保存。</p><p><b>　　(2).數(shù)據(jù)庫操作</b></p><p><b>　　①導(dǎo)入

96、模型</b></p><p>　　啟動DYNAFORM，程序自動創(chuàng)建默認(rèn)的空數(shù)據(jù)文件Untitled.df。選擇File→Save as菜單項(xiàng)，修改文件名并保存，將所建立的數(shù)據(jù)庫保存在自己設(shè)定的目錄下。</p><p>　　選擇File→Import菜單項(xiàng)，將建立的“*.igs”模型文件導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。選擇Parts→Edit菜單項(xiàng)，彈出如圖4-13所示的對話框。編輯修改各零件

97、層的名稱、編號和顏色，單擊Modify按鈕保存修改，將凸模層命名為PUNCH，壓邊圈命名為BINDER，凹模層命名為DIE，毛坯層命名為BLANK，單擊OK按鈕確定。</p><p>　　圖4-13編輯零件層對話框</p><p><b>　?、诰W(wǎng)格劃分</b></p><p>　　在屏幕右下角的Display Options區(qū)域中，單擊Cur

98、rent Part按鈕來改變當(dāng)前的零件層。在確保當(dāng)前零件層為PUNCH零件層的前提下，選擇Preprocess→Element菜單項(xiàng)，彈出如圖4-14所示的工具欄。單擊Surface Mesh選項(xiàng)網(wǎng)格劃分彈出如圖4-15所示的對話框。單擊Select Surfaces選項(xiàng)，彈出如圖4-16所示對話框，在該對話框中，單擊Part選項(xiàng)來確定選擇的面是當(dāng)前零件層。選擇Mesher下拉列表框中的Tool Mesh選項(xiàng)，將Max.Size設(shè)為8，

99、其他采取默認(rèn)值單擊Apply按鈕確定，用相同方法劃分其他工具零件層的網(wǎng)格。</p><p>　　圖4-14Element工具欄 圖4-15 Surface Mesh對話框</p><p>　　4-16 Select Surfaces對話框</p><p>　　毛坯的網(wǎng)格劃分與工具零件的網(wǎng)格劃分稍有不同。選擇圖4-15 Mesher下拉列表框中的Pa

100、rt Mesh選項(xiàng)，其余與工具零件的網(wǎng)格劃分相同。</p><p><b>　　(3).自動設(shè)置</b></p><p><b>　　①新建自動設(shè)置</b></p><p>　　選擇Setup→Autosetup菜單項(xiàng)，彈出如圖4-17所示New simulation對話框，用戶可以定義基本的設(shè)置參數(shù)。</p>

101、<p>　　圖4-17板坯設(shè)置界面</p><p>　　本例模擬類型選擇板料成形，毛坯厚度設(shè)定為1mm，工藝類型選擇單動成形（Single action），工具參考面選擇使用凸、凹模實(shí)際模具型面進(jìn)行模擬，單擊OK按鈕進(jìn)入自動設(shè)置對話框，如圖4-18所示。</p><p>　　4-18 Sheet forming對話框</p><p><b>

102、　?、诨緟?shù)設(shè)置</b></p><p>　　在Sheet forming對話框中，進(jìn)入General選項(xiàng)卡后，用戶只需修改標(biāo)題以便于識別的名稱，其他參數(shù)可以不做修改，采用軟件推薦使用的系統(tǒng)默認(rèn)值。</p><p><b>　?、勖髟O(shè)置</b></p><p>　　單擊Sheet forming對話框中的Blank標(biāo)簽，在選項(xiàng)卡

103、中，單擊Geometry選項(xiàng)區(qū)域中的Define geometry按鈕，單擊Add Part按鈕，在彈出的對話框中選擇Blank零件圖，如圖4-19所示。定義毛坯后，系統(tǒng)自動為毛坯選擇一種材料及屬性，可以通過單擊BLANKMAT按鈕來對材料進(jìn)行重新定義，如圖4-20所示。選擇美國材料數(shù)據(jù)庫中的不銹鋼304作為毛坯的材料。</p><p>　　4-19 Define geometry對話框 圖4-20毛坯材料定

104、義對話框</p><p><b>　?、芄ぞ吡慵x</b></p><p>　　單擊Sheet forming對話框中的紅色Tools標(biāo)簽，對die進(jìn)行定義。單擊Direction后的按鈕，定義凹模的初始運(yùn)動方向。Punch零件層和binder零件層設(shè)置與die零件層設(shè)置相同。單擊Positioning按鈕，調(diào)整工具零件間的相對位置，如圖4-21所示。</p&

105、gt;<p>　　4-21工具零件間相對位置調(diào)整對話框</p><p><b>　　⑤工序定義</b></p><p>　　本例的模擬，第一步合模過程為：凹模與凸模不動，選擇Stationary選項(xiàng)，壓邊圈采用速度控制，保持勻速。第二步為拉深工序的設(shè)置。單擊Process選項(xiàng)卡中的drawing標(biāo)簽進(jìn)入拉深工序設(shè)置界面，如圖4-22所示。選擇Statio

106、nary選項(xiàng)，凸模采用位移控制，選擇Displcmnt選項(xiàng)。單擊Displcmn后的Edit按鈕，彈出如圖4-23所示對話框。</p><p>　　4-22工序設(shè)置頁面 圖4-23凸模位移曲線</p><p><b>　?、蘅刂茀?shù)的設(shè)置</b></p><p>　　單擊Time step size后的Advance

107、d按鈕，彈出如圖4-24所示的對話框，修改PARALLEL后的數(shù)據(jù)即可。</p><p>　　圖4-24設(shè)置多核計(jì)算</p><p><b>　?、邉赢嬶@示</b></p><p>　　選擇Preview→Animation菜單項(xiàng)，單擊Play按鈕，工具將以動畫的形式顯示其運(yùn)動形態(tài)，如圖4-25所示。</p><p>&

108、lt;b>　　圖4-25動畫顯示</b></p><p><b>　?、嗵峤挥?jì)算任務(wù)</b></p><p>　　選擇Job→Job Submitter菜單項(xiàng)，設(shè)置文件輸出目錄，選擇單精度求解器及計(jì)算內(nèi)存，單擊OK按鈕提交任務(wù)。系統(tǒng)會彈出LS-DYNA的計(jì)算窗口，如圖4-26所示。</p><p>　　圖4-26任務(wù)提交管理器

109、</p><p><b>　　(4).后處理</b></p><p><b>　?、倮L制變形過程</b></p><p>　　系統(tǒng)默認(rèn)的繪制狀態(tài)是繪制變形過程，可在Frames下拉列表框中選擇All Frames選項(xiàng)，然后單擊播放按鈕用以動畫的形式顯示過程的變化。</p><p>　?、诶L制厚度變化

110、過程和成形極限圖</p><p>　　單擊Forming Limit Diagram按鈕，繪制成形過程中工件的成形極限圖。如圖4-27所示。</p><p>　　單擊Thickness按鈕，繪制成形過程中工件厚度的變化過程。如圖4-28所示。</p><p>　　4-27工件成形極限圖</p><p>　　4-28工件厚度變化圖</p&

111、gt;<p>　　5.落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的落料拉深復(fù)合模主要包括工作零件，定位零件，壓料、卸料零件，導(dǎo)向零件和固定連接零件。</p><p>　　5.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　工作零件主要包括落料凸模、落料凹模、拉深凸模和拉深凹模，本次設(shè)計(jì)將落料凸模與拉深凹模復(fù)合設(shè)計(jì)為凸凹模，因此需設(shè)計(jì)落料凹模、拉深凸模

112、和凸凹模三個(gè)主要工作零件。</p><p>　　5.1.1 拉深凸模</p><p>　　由于制件的形狀和尺寸不同，沖模的加工及裝配工藝條件也不同，所以實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多，其截面形狀有圓形和非圓形，刃口形狀有平刃和斜刃，結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式、直通式、帶護(hù)套式等，本次設(shè)計(jì)的制件為圓筒形件，所以拉深凸模選用圓形凸模，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》標(biāo)準(zhǔn)件圓形凸模部分，確定拉深凸模的結(jié)構(gòu)形式

113、及固定方式 ，分析制件尺寸較大，選用強(qiáng)度剛性較好并且裝配修磨方便的臺階式圓形凸模，拉深凸模長度的計(jì)算可根據(jù)公式計(jì)算得出，</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　—凸模固定板厚度；</b></p><p>　　—壓邊圈（卸料板）厚度；</p><p>　　—凸模進(jìn)入凹

114、模深度，即拉深件高度；</p><p><b>　　—料厚；</b></p><p>　　即：凸模長度25+40+60.7+3=128.7㎜</p><p>　　參考《中國模具設(shè)計(jì)大典》標(biāo)準(zhǔn)件，選取凸模的高度（厚度）為130㎜。</p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》拉深凸模排氣孔直徑選為8㎜。</p>

115、<p>　　拉深凸模由于工作過程中受力較大，因此凸模的材料要求有較好的強(qiáng)度和剛度，因此，凸模的材料選用T10A，標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T1298,熱處理硬度為56～60HRC。</p><p>　　由計(jì)算及標(biāo)準(zhǔn)件參照，拉深凸模的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1拉深凸模結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　5.1.2 落料凹模</p>

116、<p>　　落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，刃口尺寸的計(jì)算第二章已給出，參考《中國模具設(shè)計(jì)大典》模具用板類零件標(biāo)準(zhǔn)尺寸，確定落料凹模基本尺寸為355×355×105，落料刃口直徑=，落料凹模尺寸及結(jié)構(gòu)形式如圖5-2所示，其由螺釘與墊板、下模座固定連接。凹模的材料為T10A，標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T1298,熱處理硬度為56～60HRC。</p><p>　　圖5-2落料凹模結(jié)構(gòu)示意圖</p

117、><p><b>　　5.1.3凸凹模</b></p><p>　　凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和拉深凹模作用的工作零件，它的內(nèi)外緣均是刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚有最小值限制，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表20.1-16 凸凹模最小壁厚（P406），可知凸凹模最小壁厚6.7㎜。有計(jì)算知：</p><p>　　拉深