開題報告---筒型件熱沖壓數(shù)值模擬及模具設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告</p><p>　　筒型件熱沖壓數(shù)值模擬及模具設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱： </p><p>　　2011 年 11 月 21 日 </p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p&

3、gt;<p><b>　　一、課題簡介</b></p><p>　　在筒型件熱沖壓模具設(shè)計中，通過對零件的對稱部分采用不對稱的冷卻管路，實現(xiàn)對稱零件的不同冷卻效果。應(yīng)用成形分析軟件（dynaform或autoform）,對筒型件的熱拉深過程進行了數(shù)值模擬研究，設(shè)計需要完成以下工作：熟悉仿真軟件，探索模內(nèi)淬火模擬方法，探索冷卻分析方法，實現(xiàn)筒型板料模具熱成形過程。</p&g

4、t;<p><b>　　二、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</b></p><p>　　隨著能源危機和環(huán)境問題的加劇，整個社會對汽車輕量化有著緊迫的要求。汽車的油耗主要取決于發(fā)動機的排量和汽車的總重量，在保持汽車整體品質(zhì)、性能和造價不變的前提下，通過減低汽車的自身重量來提高輸出功率、減低噪聲、提升操縱性、可靠性，提高車速、將低油耗、減少廢氣排放量、提升安全性是汽車輕量化的最終目標(biāo)。所以節(jié)能和安

5、全已經(jīng)成為汽車制造業(yè)最重要的出發(fā)點。</p><p>　　為了達到上述目的，減輕車重是非常有效的方法，而要減輕車身重量有兩種途徑：一是優(yōu)化、更改汽車結(jié)構(gòu)來調(diào)整零部件尺寸和數(shù)量，來降低零部件的重量；二是：使用輕量化材料來代替原來的低碳鋼等低強度鋼材，例如采用超高強度鋼板、鎂合金、鋁合金、復(fù)合材料等輕質(zhì)材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵材料。相比而言，采用輕量化材料更能滿足不同的需求，適合重點發(fā)展。</p><

6、p>　　節(jié)能減排和提高安全性能是汽車制造業(yè)亟待解決的問題，也是未來汽車研發(fā)的方向。超高強度鋼板熱沖壓件已經(jīng)在減輕車身重量和提高汽車安全性能方面表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，其在未來汽車車身零件中的應(yīng)用潛力也毋庸置疑。國外在熱沖壓成形技術(shù)的研究及應(yīng)用方面已經(jīng)先行多年，并且取得了巨大的成績，但是仍然存在許多問題，例如熱沖壓成形模具的設(shè)計準(zhǔn)則，板材在高溫下的氧化防護等，限制了熱沖壓成形技術(shù)的廣泛應(yīng)用。而國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究剛剛開始，不具備相關(guān)產(chǎn)品和設(shè)

7、備的研發(fā)和生產(chǎn)能力，僅有的幾條生產(chǎn)線也是斥巨資從國外引進。國內(nèi)的汽車越來越多的使用熱沖壓件，以提高汽車的碰撞安全性能，保護駕乘人員的安全，從而滿足國外嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，打開國際市場。</p><p><b>　　熱沖壓技術(shù)的優(yōu)勢</b></p><p>　　提高車型的碰撞性能；</p><p>　　實現(xiàn)更大程度的車身輕量化；</p>

8、<p>　　減小油耗和CO2排放；</p><p>　　零件成形性相對較好；</p><p><b>　　零件尺寸精度好；</b></p><p>　　車身結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，加強板數(shù)量有效減少；</p><p><b>　　降低壓機噸位要求；</b></p><p>

9、　　有效提高零件的表面硬度及其耐磨性；</p><p><b>　　降低沖壓噪聲；</b></p><p>　　通過車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，可以有效控制綜合制造成本。</p><p><b>　　熱沖壓技術(shù)的缺點</b></p><p>　　生產(chǎn)節(jié)拍慢（3沖程/分鐘）；</p><p&

10、gt;　　需要激光切割進行切邊、沖孔；</p><p>　　工藝影響因素比冷沖壓復(fù)雜得多；</p><p>　　無鍍層板熱沖壓過程會產(chǎn)生氧化皮，需要定期清理；</p><p>　　固有廢品率遠遠高于冷沖壓；</p><p><b>　　單件成本高；</b></p><p>　　工作環(huán)境比冷沖壓差；

11、</p><p>　　技術(shù)門檻和投資門檻比較高（VOLKSWAGEN、FIAT）；</p><p>　　業(yè)內(nèi)技術(shù)落后于實驗；</p><p>　　熱沖壓仿真精度相對較差（熱脹冷縮、組織轉(zhuǎn)變及其回彈CAE非常難）、調(diào)試周期相對較長。</p><p><b>　　三、主要研究內(nèi)容</b></p><p&g

12、t;　　本文以典型熱沖壓筒型件為研究對象，用UG軟件對筒型件進行設(shè)計，而后導(dǎo)入到Dynaform軟件中對筒型件進行網(wǎng)格劃分、定義毛坯材料及性能、建立（凸模、凹模、壓邊圈）模型、設(shè)置熱沖壓參數(shù)、模型沖壓過程參數(shù)設(shè)置、提交進行數(shù)值模擬。最后用不同方案對筒型件進行數(shù)值模擬，并對模擬的結(jié)果從溫度場、應(yīng)力場、有效塑性應(yīng)變場、成形后板料厚度的分布規(guī)律幾個方面對結(jié)果進行分析，來確定板料在不同冷卻條件下對熱沖壓成型過程的影響。</p>&

13、lt;p>　　模具設(shè)計是熱沖壓成形工藝的關(guān)鍵技術(shù)，熱沖壓模具集成了零件的成形及淬火兩項功能，因此其模具結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對模具材料選擇、模具設(shè)計等方面提出了更加嚴(yán)格的要求。在國外，一些企業(yè)經(jīng)過多年的探索和大量的研究，已經(jīng)基本掌握了熱沖壓模具設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，并且具備熱沖壓模具及相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)供貨能力。例如舒勒公司已經(jīng)為德國一家汽車制造廠提供6條熱沖壓成形全自動生產(chǎn)線。但是由于技術(shù)保密等原因，關(guān)于熱沖壓模具設(shè)計方面能見到的資料少之又少。國

14、內(nèi)目前還沒有企業(yè)和單位具有熱沖壓模具的較為成熟的設(shè)計經(jīng)驗，甚至真正見到過模具結(jié)構(gòu)的人員都非常少。</p><p>　　因此本文針對熱沖壓成形模具的設(shè)計方法進行了深入研究，總結(jié)了熱沖壓模具關(guān)鍵部件的設(shè)計經(jīng)驗和基本原則，并運用數(shù)值模擬手段對模具參數(shù)進行優(yōu)化。對于推動國內(nèi)熱沖壓成形技術(shù)的研究進展，打破國外的技術(shù)壟斷具有積極意義。</p><p><b>　　a、模具設(shè)計</b&g

15、t;</p><p>　　簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。</p><p><b>　　b、設(shè)計步驟</b></p><p><b>　　熱成型模具設(shè)計</b></p><p>　　在熱成

16、型過程中， 鋼板及模具都要經(jīng)過從室溫到900 ℃以上的溫度變化， 并且模具集板料成型與冷卻淬火過程于一身， 所以模具設(shè)計是熱成型技術(shù)的另一個難點，其主要技術(shù)包括模具表面設(shè)計、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等， 可利ABAQUS、LS-DYNA 等軟件進行成型模擬和冷卻過程模擬。利用材料的高溫性能，如流變曲線、摩擦因數(shù)、FLD 等參量進行成型模擬， 同時進行熱傳遞模擬，這一過程實際是熱力學(xué)、機械學(xué)耦合模擬過程。模擬結(jié)果將作為模具設(shè)計的重要

17、依據(jù)， 并據(jù)此進行試生產(chǎn)或批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　模具材料的選擇</b></p><p>　　熱成型的模具材料不僅要求其具有良好的熱強度、熱硬度、高的耐磨性和疲勞性能，而且要能保證成型件的尺寸精度，同時要能夠抵抗高溫板料對模具產(chǎn)生的強大熱摩擦、脫落的氧化層碎片及顆粒在高溫下對模具表面的磨損效應(yīng)， 并且能夠穩(wěn)定地在劇烈的冷熱交替環(huán)境下工作。根據(jù)模具需要的

18、加熱溫度，參考熱鍛用熱作模具鋼，選用合理的模具材料。如蒂森的熱沖壓模具就采用了一種具有很高熱傳導(dǎo)系數(shù)的Al2O3/Cu 復(fù)合材料。</p><p><b>　　模具凸、凹模設(shè)計</b></p><p>　　由于熱脹冷縮的影響， 零件最終尺寸與沖壓成型時的尺寸存在一定誤差， 因此為保證零件的尺寸精度，在確定凸、凹模尺寸時必須考慮熱脹冷縮效應(yīng)。</p>&l

19、t;p><b>　　冷卻機構(gòu)的設(shè)計</b></p><p>　　對于熱成型零件冷卻機構(gòu)的選擇不僅要保證零件的冷卻速度足夠快， 而且還要避免零件和模具因冷卻速度過快而引起的開裂。通常采用在模具內(nèi)通冷卻水的方式對成型后的零件進行冷卻。</p><p><b>　　四、預(yù)期效果</b></p><p>　　1．外文翻譯50

20、00字以上</p><p><b>　　2．開題報告一份</b></p><p>　　3．畢業(yè)設(shè)計說明書一份</p><p><b>　　4．畢業(yè)設(shè)計圖紙</b></p><p>　　五、課題的準(zhǔn)備情況和進度計劃</p><p><b>　　參考文獻：</b&

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