筆蓋的注塑模具設(shè)計(jì)【筆帽、筆套注塑模1模12腔優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含12張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】-zsmj22

筆蓋的注塑模具設(shè)計(jì)【筆帽、筆套注塑模1模12腔優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含12張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】-zsmj22

筆蓋的注塑模具設(shè)計(jì)【筆帽、筆套注塑模1模12腔】

摘  要    

注塑成型在整個(gè)制造業(yè)的生產(chǎn)中占有十分重要的地位，據(jù)估計(jì)注塑成型的制品約占模具塑料制品總產(chǎn)量的三分之一及以上，注塑模具在模具工業(yè)中的重要性顯而易見(jiàn)，現(xiàn)在注塑模具設(shè)計(jì)和制造中的傳統(tǒng)方法早已滿足不了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的需要，為贏得競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，持續(xù)發(fā)展，模具生產(chǎn)必須變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，引進(jìn)新技術(shù)、新思維。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天，將計(jì)算機(jī)運(yùn)用于注塑模具以及制造業(yè)中已經(jīng)迫在眉睫。本文主要研究的工作和成果如下：

    本文具體的闡述了模具CAD/CAE的技術(shù)特點(diǎn)，以及先進(jìn)制造模式在模具行業(yè)中的應(yīng)用，在分析的國(guó)際國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)模具CAD/CAE的發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上提出以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為手段的輔助模具設(shè)計(jì)的新方法。主要針對(duì)注塑模具常見(jiàn)的成型方法進(jìn)行了分析研究，以達(dá)到將注塑模具過(guò)程智能化在熟悉注塑模具設(shè)計(jì)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的總體框架。 我們運(yùn)用Pro/E軟件中的模具模塊以及塑料仿真模塊來(lái)進(jìn)行對(duì)模具進(jìn)行了各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

本文是對(duì)筆蓋注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)詳細(xì)的介紹，這次的筆蓋模具設(shè)計(jì)我們主要采用了側(cè)抽芯注射模。每個(gè)筆蓋有一個(gè)大孔，成型需要側(cè)抽芯。本模具采用一模十二腔，二次分型，點(diǎn)澆口進(jìn)料，彈簧和斜導(dǎo)柱分別抽芯。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：筆蓋的設(shè)計(jì)，筆蓋材料的選擇，注塑機(jī)的選用、分型面、型腔布局、澆注系統(tǒng)、型腔尺寸計(jì)算、型芯尺寸的計(jì)算、螺紋型心、模架的選擇、推出脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和裝配圖與零件圖的繪制等。本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)塑件的形狀、尺寸及其精度要求進(jìn)行注射成型工藝的工藝分析、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在這過(guò)程中分析了模具受力，推出脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及排氣系統(tǒng)等，并繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖。設(shè)計(jì)中力求模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、合理、實(shí)用，使得模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。

關(guān)鍵詞：注塑模；一模12穴；型腔；導(dǎo)柱。

Abstract

      Injection molding occupies a very important position in the whole manufacturingproduction, It is estimated that about one third of injection molding products mold plastic products production and more importance in the mold injection mold industry is obvious,now injection mold design and manufacture of traditional methods had failed to meet the needs of modern production development, to win the competition in the market, sustainable development, mold production must change the traditional production methods, the introduction of new technology, new thinking

      This paper describes the technical characteristics of the specific mold CAD/CAE, as well as advanced manufacturing mode in the mold industry, mold on the basis of international and domestic market analysis, the domestic mold cadcae trends on the proposedapplication of computer technology as a means of secondary mold design new method. The main injection mold for forming a common method were analyzed, in order to achievethe injection molding process intelligence In the familiar basic knowledge of injection mold design based on system analysis anddesign of the overall framework of the system. We use proe software modules and plastic mold simulation module to perform a type ofmold, core pulling, each system has been designed

     Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the people's fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and people's daily lifes currently.Along with the machine industry  electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.

Key words：Injection mold; Exactly 12 holes; Cavity; Guide post;

目  錄

引言 1

1  塑件總體分析 2

1.1 尺寸分析 2

1.2 材料的選擇 2

1.3 體積及質(zhì)量計(jì)算 4

1.3.1體積的計(jì)算 4

1.3.2質(zhì)量及面積的計(jì)算 4

2  型腔數(shù)目的確定 5

3  成型零部件的設(shè)計(jì) 6

3.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 6

3.1.1型腔尺寸計(jì)算 6

3.1.2型芯尺寸計(jì)算 6

3.2 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 7

3.2.1剛度校核 7

3.2.2強(qiáng)度校核 7

4  分型面的選擇 7

5  澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9

5.1 澆注系統(tǒng)的構(gòu)成 9

5.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 9

5.3 主流道的設(shè)計(jì) 9

5.3.1主流道的形狀設(shè)計(jì) 9

5.3.2主流道的尺寸設(shè)計(jì) 10

5.4 分流道的設(shè)計(jì) 11

5.4.1分流道截面的設(shè)計(jì)原則 12

5.4.2分流道截面的具體設(shè)計(jì) 12

5.4.3分流道的尺寸的設(shè)計(jì) 13

5.4.4分流道的布置形式 14

5.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 15

6  冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15

6.1 模具溫度的影響 15

6.2 冷卻系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)原則 16

6.3 冷卻回路尺寸的確定及布置 17

6.3.1水道孔徑的設(shè)計(jì) 17

6.3.2冷卻回路的布置 18

6.4 冷卻時(shí)間計(jì)算 19

6.5 用水量M的計(jì)算 20

6.6 成型周期計(jì)算 21

7  模具材料選擇 21

7.1 模具滿足工作條件要求 21

7.2 模具滿足工藝性能要求 22

7.3 模具滿足經(jīng)濟(jì)性要求 23

8  選擇注射機(jī) 23

8.1 注射機(jī)型號(hào)選取 23

8.2注射機(jī)參數(shù)的校核 25

9  模具主要參數(shù)的計(jì)算 27

9.1 脫模力的計(jì)算 27

9.2 初始脫模力 27

9.3 推桿直徑計(jì)算 28

9.4 推桿的應(yīng)力校核 28

9.5 推板的厚度計(jì)算 29

9.6 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29

9.6.1推桿的設(shè)計(jì) 29

9.6.2復(fù)位桿的設(shè)計(jì) 30

9.7  脫模方式的確定 30

10  模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31

10.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要原則 31

10.2 模具強(qiáng)度的設(shè)計(jì) 32

10.2.1凹模的設(shè)計(jì) 32

10.2.2 嵌底式組合凹模側(cè)壁強(qiáng)度的計(jì)算 33

10.2.3  支撐板的強(qiáng)度計(jì)算 33

11  排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34

11.1 排氣會(huì)產(chǎn)生的缺點(diǎn) 34

11.2 排氣方式及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35

12 模架的選擇 36

13  成型零件加工工藝規(guī)程 37

14  結(jié)束語(yǔ) 39

參考文獻(xiàn) 40

【詳情如下】【需要咨詢購(gòu)買全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加QQ1459919609】

sujiantu.stp

主澆套.dwg

動(dòng)模座板.dwg

動(dòng)模板.dwg

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定模座板.dwg

定模板.dwg

推桿.dwg

推桿固定板.dwg

推板.dwg

支撐板.dwg

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筆套塑件圖.dwg

筆蓋的注塑模具裝配圖.dwg

筆蓋的注塑模具設(shè)計(jì).doc

筆蓋的注塑模具設(shè)計(jì)中期檢查表.doc

筆蓋的注塑模具設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).doc

筆蓋的注塑模具設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

英文原文.doc

英語(yǔ)翻譯.doc

1 拉深 模設(shè)計(jì)中拉深壁起皺的分析 ——F． —K． ． —C． 灣大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)研究所 在帶有斜度的方形盒和帶有階梯的方形盒的拉深中發(fā)生的起皺現(xiàn)象一直在被研究。這兩中類型的起皺現(xiàn)象有一個(gè)共同的特征：全都發(fā)生在相對(duì)無(wú)支撐、無(wú)壓邊的拉深壁處。在帶有斜度的方形盒的拉深中，常受到工序參數(shù)的影響，例如：模具的間隙值和壓邊力等，所以常用有限元模擬的方法來(lái)研究分析起皺的發(fā)生。模擬的結(jié)果表明模具的間隙值越大，起皺現(xiàn)象就越嚴(yán)重，而且增加壓邊力也不能抑制和消除起皺現(xiàn)象的發(fā)生。在帶有階梯的方形盒拉深的起皺現(xiàn)象分 析中，常通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)中一種近似的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)研究、試驗(yàn)。當(dāng)凸模與階梯邊緣之間的金屬板料在拉深時(shí)分布并不均衡，就會(huì)在側(cè)壁發(fā)生起皺現(xiàn)象。為了消除起皺現(xiàn)象的發(fā)生，一個(gè)最優(yōu)的模具設(shè)計(jì)常采用有限元的方法進(jìn)行分析。模擬的結(jié)果和起皺試驗(yàn)論證了有限元分析的準(zhǔn)確性，并且表明了在拉深模具設(shè)計(jì)中使用有限元方法分析的優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞 :側(cè)壁起皺； 拉深 模；帶有階梯的方形盒；帶有斜度的方形盒 一、 引言 起皺是金屬板料成形中常見(jiàn)的失效形式之一。由于功能和視覺(jué)效果的原因，起皺通常是不能為零件制品所能接受的。在金屬板料成形加工中通常存在三種 類型的起皺現(xiàn)象：法蘭起皺；側(cè)壁起皺和由于殘余壓應(yīng)力在未變形區(qū)產(chǎn)生的彈性變形。在沖壓復(fù)雜形狀的時(shí)候，拉深壁起皺就是在模具型腔中形成的褶皺。由于金屬板料在拉深壁區(qū)域內(nèi)相對(duì)無(wú)支撐，因此，消除拉深壁起皺比抑制法蘭起皺要難得多。我們知道在不被支撐的拉深壁區(qū)域中材料的外力拉深可以防止起皺，這可以在實(shí)踐中通過(guò)增加壓邊力而實(shí)現(xiàn)，但是運(yùn)用過(guò)大的拉深力會(huì)引起破裂失效。因此，壓邊力必須控制在一定的范圍內(nèi)，一方面可以抑制起皺，另一方面也可以防止破裂失效。合適的壓邊力范圍是很難確定的，因?yàn)槠鸢櫾诶盍慵闹行膮^(qū)域以一個(gè)復(fù)雜的形狀形成 ，甚至根本不存在一個(gè)合適的壓邊力范圍。 為了研究起皺的原因， et ：一張薄板延著對(duì)角的一個(gè)方向進(jìn)行不均勻拉深。他們還提出了一個(gè)近似的理論模型，起皺的初始是由于彈性變形導(dǎo)致橫向壓力發(fā)展成為不均勻的壓力場(chǎng)。 Yu et 們發(fā)現(xiàn)根據(jù)他們的理論分析，起皺發(fā)生在兩個(gè)環(huán)形的起伏處，而且試驗(yàn)結(jié)果指出了 4—6 處起皺。 過(guò)圓錐形凸模和半球形凸模的拉深來(lái)研究金屬板料的起皺。同時(shí)，他們也試圖整理 2 防止發(fā)生起皺 的特性參數(shù)。 這些試驗(yàn)都僅僅圍繞在與簡(jiǎn)單形狀成形有關(guān)的起皺問(wèn)題上，例如：一個(gè)圓形的盒件等等。在 20 世紀(jì) 90 年代初期， 3D 動(dòng)態(tài)有限元方法的應(yīng)用成功，使得解決金屬板料成形復(fù)雜形狀的起皺現(xiàn)象的分析變成了可能。目前，研究人員都使用3D 有限元方法來(lái)分析帶有斜度的方形盒和帶有階梯的方形盒零件拉深時(shí)在拉深壁處由于金屬板料流動(dòng)引起的褶皺以及在成形過(guò)程中的參數(shù)的影響因素 。 一個(gè)有斜度的方形盒，如圖 1（ a）所示，盒形件的每一個(gè)傾斜的拉深壁都與圓錐盒形件相似。拉深成形過(guò)程中，在拉深壁處的金屬板料是相對(duì)無(wú)支撐的，因此，褶皺是傾斜的 。在目前的研究中，各種關(guān)于起皺的成型過(guò)程參數(shù)都被研究。在帶有階梯的方形盒件的研究中，如圖 1（ b）所示，觀察到了另一種類型的起皺。在當(dāng)前的研究中，為了得出分析的效果，實(shí)際生產(chǎn)用階梯形結(jié)構(gòu)的零件來(lái)研究。使用有限元方法可以分析出起皺的原因，并且可以使一個(gè)最優(yōu)的模具設(shè)計(jì)消除起皺現(xiàn)象。有限元分析使得模具設(shè)計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中更為合理化。 （ b）帶有階梯的方形盒件 圖 1 二、有限元模型 模具的幾何結(jié)構(gòu)（包括凸模、凹模、壓邊裝置等等），通過(guò)使用 設(shè)計(jì)。使用 3 個(gè)節(jié)點(diǎn)或 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)形成殼形的單體，進(jìn)而在模型上形成網(wǎng)格體系。使用有限元模擬，模型被視為是剛性的，并且相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格僅僅可以定義模型的幾何形狀，不能對(duì)壓力進(jìn)行分析。使用 建立的 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)的殼形單體可以為板料創(chuàng)建網(wǎng)格體系。圖 2 給出了模型完全建立時(shí)的網(wǎng)格體系和用以成形帶有斜度的方形盒件的金屬板料。 由于對(duì)稱的原因，僅僅分析了零件的 1/4。在模擬過(guò)程中，金屬板料放在壓邊裝置上，凹模向下移動(dòng)，夾緊板料。凸模向上移動(dòng)，拉深板料至模具型腔。 為了精確的完成有限元分析，金屬板料的實(shí)際壓力 ——拉力的關(guān)系需要輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)。從目前的研究來(lái)看，金屬板料的深拉深的特性參數(shù)已經(jīng)用于模擬。 3 一個(gè)拉深的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)用于樣品的生產(chǎn)，并且沿著壓延方向和與壓延方向成 45°和90°的方向切斷。平均的流動(dòng)壓力 σ 可以通過(guò)公式 σ=（ σ0+2σ45+σ90） /4，計(jì)算出來(lái)，進(jìn)而準(zhǔn)確測(cè)量出實(shí)際拉力，如圖 3 所示，以用于帶有斜度的方形盒件和帶有階梯的 方形盒件的拉深。 目前研究中的所有模擬都在 作站使用有限元可調(diào)拉深程序完成。完成了用于模擬所需數(shù)據(jù)的輸入（假定凹模速度為 10m /s，并且平均摩擦系數(shù)為 。 圖 2 有限元模擬的網(wǎng)格體系 實(shí)際壓力（ 圖 3 金屬板料的實(shí)際壓力 ——拉力的關(guān)系 實(shí)際拉力（ mm/ 三、帶有斜度的方形盒件的起皺 一個(gè)帶有斜度的方形盒可以給出草圖的相關(guān)尺寸，如圖 1（ a）所示。從圖 1（ a）可以看出方形凸模頂部每邊的長(zhǎng)度為 2模口部長(zhǎng)度為 2及拉深高度 H——影響起皺所考慮的關(guān)鍵性尺寸。凹模的口部尺寸與凸模頂部尺寸差值 4 的一半為凸模的間隙，即： G=深壁處金屬板料相對(duì)無(wú)支撐的程度可能取決于凸模的間隙，并且增加壓邊力也有可能抑制起皺現(xiàn)象的發(fā)生。在有斜度的方形盒拉深中，與發(fā)生起皺有關(guān)系的兩個(gè)參數(shù) ——凸模間隙和壓邊力，他們對(duì)起皺的影響也正在研究之中。 為了研究凸模間隙對(duì)起皺的影響，現(xiàn)在分別用凸模間隙為 203050帶有斜度的方形盒進(jìn)行拉深模擬。在每次模擬拉深中，凹?？诓砍叽鐬?00定不變，并且拉深高度均 為 100 3 次模擬中，均使用尺寸為38080方形板料，且板料厚度均為 模對(duì)板料的壓力 ——拉力關(guān)系，如圖 3 所示。 圖 4 帶有斜度的方形盒件的褶皺模擬圖（ G=50 模擬結(jié)果表明：三個(gè)有斜度的方形盒均發(fā)生了起皺現(xiàn)象，圖 4 給出了凸模間隙為 50方形盒的形狀。從圖 4 可以看出，起皺分布在拉深壁處，并且拉深壁鄰近的拐角處起皺現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。經(jīng)分析，在拉深過(guò)程中，起皺是由于拉深壁處存在過(guò)大的無(wú)支撐區(qū)域，而且凸模頂部和凹模口部長(zhǎng)度的不同是由于凸模間隙的存在。在凸模 頂部與凹模之間的金屬板料的延伸變得不穩(wěn)定，是由于斷面壓力的存在。在壓力作用下，金屬板料的無(wú)約束拉深是在拉深壁處形成褶皺的主要原因。為了比較三個(gè)不同凸模間隙的試驗(yàn)結(jié)果，需要引入兩個(gè)主應(yīng)力的比值 β， β為 εε主應(yīng)力相對(duì)的最小值和最大值。 β 值比臨界值更重要，如果起皺發(fā)生，那么 β 值越大，起皺現(xiàn)象就可能越嚴(yán)重。 如圖 4 和圖 5 的曲線所示，三次不同凸模間隙的拉深模擬，沿 M——N 截面的相同拉深高度處的 β 值。從圖 5 可以看出，在 3 次模擬中位于拉深壁的拐角處 起皺比較嚴(yán)重，在拉深壁的中間起皺比較弱。還可以看出，凸模間隙越大，比 5 值 β 就越大。因此，增加凸模間隙將可能增加帶有斜度的方形盒件在拉深壁處起皺的可能性。 眾所周知，增加壓邊力可以幫助削弱拉深過(guò)程中發(fā)生的褶皺。為了研究增加壓邊力的影響，采用凸模間隙為 50同的壓邊力數(shù)值來(lái)對(duì)有斜度的方形盒進(jìn)行拉深起皺的模擬。壓邊力從 100加到 600提供壓邊力 他模擬條件和先前的規(guī)定保持一致（在模擬當(dāng)中采用了 300 模擬結(jié)果表明：增加壓邊力 并不能消除拉深壁處起皺現(xiàn)象的發(fā)生。如圖 4所示，在 M——N 截面處的 β 值，和壓邊力分別為 100600拉深相比較，模擬結(jié)果指出，在 M——N 截面處的 β 值都是相同的。為了分析兩次不同壓邊力時(shí)出現(xiàn)起皺的不同，從拉深壁頂部到直線 M——N 處，對(duì) 5 處不同高度截面進(jìn)行了分析，如圖 4 所示，圖 6 給出了所有情況的曲線。從圖 6 可以看出，幾種情況截面處的波度是相似的。這就證明壓邊力與有斜度的方形盒件拉深中的起皺現(xiàn)象無(wú)關(guān)，因?yàn)轳薨櫟男纬芍饕怯捎诶畋谔幋竺娣e無(wú)支撐區(qū)域存在較大的橫斷面壓力，所以壓邊力并不影響凸模頂部與凹模肩部 之間的制件形狀的不穩(wěn)定狀況。 距離（ 圖 5 對(duì)于不同凸模間隙在 M——N 截面處的 β 值 圖 6 在不同的壓邊力狀態(tài)下，拉深壁不同高度處的橫斷面線。(a)100b)600四、帶有階梯的方形盒件 在帶有階梯的方形盒件的拉深中，即使凸模間隙不是這樣重要，而在 拉深壁處仍然會(huì)發(fā)生起皺。圖 1（ b）所示為帶有階梯的方形盒件拉深用的凸模，圖 1（ b）給出了拉深壁 C 和階梯處 D、 E。目前，實(shí)際生產(chǎn)中一直在研究這種類型的幾何結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)中，板料的厚度為 力 ——拉力關(guān)系從應(yīng)力試驗(yàn)中獲得，如圖 3 所示。 這種拉深件的生產(chǎn)是通過(guò)深拉深和整形兩個(gè)工序組成的。由于凸模拐角處的小圓角半徑和復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在盒形件的頂部邊緣發(fā)生破裂，在盒形件的 6 拉深壁處發(fā)生褶皺，如圖 7 所示。從圖 7 中可以看出，褶皺分布在拉深壁處，尤其在階梯邊緣的拐角處更為嚴(yán)重，如圖 1（ b）所示的 A——D 和 B——E 處 。金屬板料在凸模頂部的邊緣開(kāi)裂，進(jìn)而形成破裂，如圖 7 所示。 圖 7 產(chǎn)品上的褶皺和破裂情況 圖 8 模擬產(chǎn)品起皺和破裂的盒形件外形圖 為了對(duì)拉深過(guò)程中金屬板料出現(xiàn)的變形現(xiàn)象有更進(jìn)一步的了解，生產(chǎn)中仍然采用了有限元分析方法。最初的設(shè)計(jì)已經(jīng)用有限元模擬完成。模擬的盒形件外形如圖 8 所示。從圖 8 可以看出，盒形件頂部邊緣的網(wǎng)絡(luò)拉深比較嚴(yán)重，褶皺分布在拉深壁處，這與實(shí)際生產(chǎn)中的狀況是一致的。 小的凸模圓角，例如 A——B 邊緣的圓角和凸模拐角 A 處的圓角，如圖 1（ b）所示，是拉深壁處破裂 的主要原因。然而，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，通過(guò)加大上述兩處圓角可以避免破裂的產(chǎn)生。較大的拐角圓角這種想法通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)加工被驗(yàn)證是可行的。 還有一些試驗(yàn)也是模擬褶皺的。最初時(shí)將壓邊力增加到初始值的 2 倍。然而，正如和有斜度的方形盒件拉深時(shí)獲得的結(jié)論是一樣的，壓邊力對(duì)起皺的影響并不 7 是最主要的。相同的結(jié)論是增大摩擦或者增加坯料的尺寸。因此我們得出的結(jié)論是：通過(guò)增加壓邊力是不能抑制起皺現(xiàn)象的發(fā)生的。 起皺的形成是由于在某些區(qū)域發(fā)生多余的金屬板料流動(dòng)，所以應(yīng)在起皺的區(qū)域增加壓桿裝置來(lái)控制多余的金屬料流。壓桿應(yīng)加到平行于起 皺的方向，以便能有效的控制多余的金屬料流。在這種理論分析下，兩個(gè)壓桿應(yīng)加到拉深壁的臨近處，如圖 9 所示以便能控制多余的金屬料流。模擬的結(jié)果表明：正如所期望的那樣，通過(guò)壓桿的作用，階梯拐角處的起皺被控制住了，但是一些褶皺還是存在于拉深壁處。這就表明：需要在拉深壁處設(shè)置更多的壓桿，以控制多余的金屬料流。但是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度考慮，這種結(jié)構(gòu)是不可行的。 圖 9 在拉深壁處增加的壓桿 在拉深工序中采用有限元分析的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以通過(guò)拉深模擬來(lái)監(jiān)視、控制金屬板料的形狀變形，而這些在實(shí)際生產(chǎn)中是不可能做到的 。在拉深過(guò)程中，仔細(xì)地看金屬板料的流動(dòng)，可以看出金屬板料首先由凸模拉深進(jìn)凹模腔內(nèi)，直到金屬板料到階梯邊緣 D——E 處時(shí)，褶皺才開(kāi)始形成。褶皺的形狀如圖 10 所示。有限元分析還可以為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。 圖 10 金屬板料接觸階梯邊緣時(shí)形成褶皺 8 圖 11 切斷階梯拐角后的外形圖 圖 12 凸模設(shè)計(jì)修改后的外形模擬圖 最初推斷發(fā)生起皺的原因是由于凸模拐角圓角 A 處和階梯拐角圓角 D 處的金屬板料不均勻、不穩(wěn)定拉深形成的。因此，模具應(yīng)設(shè)計(jì)成在階梯拐 角處切斷一部分，如圖 11 所示，以有利于改善拉深條件。通過(guò)增加階梯邊緣而使板料均勻、穩(wěn)定的拉深。然而在拉深壁處還是存在起皺現(xiàn)象。結(jié)果指出：起皺的原因是由于凸模頂部邊緣和整個(gè)階梯邊緣的板料不均勻、不穩(wěn)定的拉深，這與凸模拐角和階梯拐角不同。毫無(wú)疑問(wèn)，模具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)有兩處需要調(diào)整，一處是切斷整個(gè)階梯；另一處是增加拉深工序，使用 2 次拉深可以獲得期望的形狀。如圖 12 所示，是這種成形方法模擬出的外形。如果較低的臺(tái)階被切斷去除，那么這種盒形件的拉深就與矩形盒件的拉深十分相似，詳見(jiàn)圖 12。從圖 12 可以看出，褶皺被去除了。 在兩次拉深過(guò)程中，金屬板料首先拉深成較深的臺(tái)階，如圖 13（ a）所示。因此，較低的階梯是在第二次拉深工序中形成的，此時(shí)，可以獲得我們所期望的外形，如圖 13（ b）所示。從圖 13（ b）中可以清楚地看出，帶有階梯的方形盒 9 件通過(guò)兩次拉深被制作出來(lái)，而且沒(méi)有褶皺。在兩次拉深工序中，如果假想使用相反的順序拉深，較低的階梯首先成形，然后再拉深成較高的臺(tái)階，那么在較深臺(tái)階的邊緣處，如圖 1（ b） A—B 處，容易形成破裂現(xiàn)象，因?yàn)榘寄Ｖ性谳^低階梯處的金屬板料很難流動(dòng)。 有限元模擬分析指出要想獲得理想的帶有階梯的方形盒件，使用一次拉 深幾乎是不可能成功的。然而，使用兩次拉深則增加了生產(chǎn)成本，因?yàn)槟＞叱杀竞椭圃斐杀驹黾恿?。為了維持較低的生產(chǎn)成本，設(shè)計(jì)師對(duì)盒形件外形做了適當(dāng)?shù)男薷?，并且根?jù)有限元模擬的結(jié)果，修改了模具，切斷去除了較低的階梯，如圖 12 所示。修改之后，拉深模制造出來(lái)了，并且盒形件消除了褶皺問(wèn)題，如圖 14 所示。盒形件的外形也與用有限元模擬所獲得的外形效果一樣好。 圖 13 （ a）第一次拉深工序 （ b）第二次拉深工序 圖 14 消除褶皺后的產(chǎn)品圖 10 為了更進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬的結(jié)論，將從模 擬的結(jié)果中獲得的截面 的板料厚度的分布情況與實(shí)際生產(chǎn)中的情況進(jìn)行比較。比較情況如圖 15 所示。從圖 15 的比較情況可以斷定：通過(guò)有限元模擬的厚度分布與實(shí)際生產(chǎn)的情況基本上一致。這就證明了有限元分析方法的有效性。 厚度（ 距離（ 圖 15 模擬與實(shí)際生產(chǎn)中， 面處的板料厚度分布比較圖 五 、 簡(jiǎn)要論點(diǎn)及結(jié)束語(yǔ) 在拉深過(guò)程中發(fā)生的兩種類型的褶皺通過(guò)有限元分析研究以及對(duì)起皺原因做的試驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)了抑制起皺的方法 。 第一種類型的起皺出現(xiàn)在帶有斜度的方形盒件的拉深壁處。在凹?？诓康母叨瘸叽绾屯鼓ｍ敳康母叨瘸叽绲纫蛩刂?，起皺的發(fā)生歸因于較大的凸模間隙。較大的凸模間隙會(huì)導(dǎo)致拉深到凸模頂部與凹模肩部的金屬板料處產(chǎn)生較大的無(wú)支撐區(qū)域，而金屬板料較大的無(wú)支撐區(qū)域是形成起皺的最終原因。有限元模擬表明這種類型的起皺是不能通過(guò)增加壓邊力而抑制的。 另一種類型的起皺發(fā)生在實(shí)際生產(chǎn)中帶有階梯的幾何結(jié)構(gòu)的方形盒件中。研究發(fā)現(xiàn)即使凸模間隙影響不是很重要，起皺還是會(huì)發(fā)生在階梯上面的拉深壁處。根據(jù)有限元分析，起皺的原因主要是由于凸模頂部和臺(tái)階邊 緣之間的不均勻拉深造成的。為了避免起皺，在模具設(shè)計(jì)中使用有限元模擬做了一些試驗(yàn)，試驗(yàn)最終確定的最優(yōu)設(shè)計(jì)就是將階梯去除。修改后的模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了無(wú)缺陷的盒形零件。模具分析的結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)所獲得的結(jié)論證明了有限元分析的準(zhǔn)確性和使用有限元模擬的有效性。因此可以說(shuō)：有限元方法可以取代傳統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)的昂貴的方法。 11 在沖壓過(guò)程模擬 - 產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)最新應(yīng)用 W． 托馬斯 *、 T. 歐安諾奇 和 T. 埃爾頓 摘 要 工藝產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)仿真 都是 目前正在實(shí)行產(chǎn)業(yè)。然而，一個(gè)變量數(shù)目 會(huì)對(duì) 輸入 的 準(zhǔn)確性和計(jì)算機(jī) 預(yù)測(cè)的可靠性產(chǎn)生重大 的 影響。 曾經(jīng)進(jìn)行一項(xiàng)有關(guān)沖壓模擬 能力評(píng)估預(yù)測(cè)的特點(diǎn)和 其 工藝條件部分 的 復(fù)雜形面形成了復(fù)合、工業(yè)零件 的研究 。 在工業(yè)應(yīng)用中， 下面是 沖壓過(guò)程 的 進(jìn)行模擬 測(cè)試達(dá)到的兩個(gè)目標(biāo) ：（ 1）通過(guò)分析在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段 、 成形性及預(yù)測(cè) 來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)； （ 2） 在模具設(shè)計(jì)的前期階段 減少試模時(shí)間和 在沖壓加工過(guò)程中降低生產(chǎn) 成本。 為了達(dá)到這兩個(gè)目標(biāo)，有兩種方法可以選擇：一種是 用法，一種是 l 工程系統(tǒng)有限元增量的動(dòng)態(tài)程序 法。很明顯 第二個(gè) 目標(biāo)方法比較 好，因?yàn)樗梢蕴幚淼膶?shí)際沖壓中的 大多數(shù)參數(shù)。 個(gè)單步有限元程序的成型技術(shù)，匹配第一 個(gè)目標(biāo) ，因?yàn)樗恍枇慵缀涡螤顝?fù)雜的過(guò)程，而不是信息。 在以往的研究表明，這些兩個(gè) 沖壓 守則也適用于制造汽車和工程機(jī)械 所 使用的復(fù)雜形狀部件。 對(duì) 在沖壓成形性預(yù)測(cè)問(wèn)題的能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。本文回顧了這一研究結(jié)果，并總結(jié)了有限元模擬程序 所 取得結(jié)果 的 準(zhǔn)確 性、 可靠 性。 在另一項(xiàng)研究中， 對(duì) 控制壓邊力（ 在 半球狀圓頂平底杯拉深 中 的影響進(jìn)行了研究。高性能 的 標(biāo)準(zhǔn)汽車材料鋁鎮(zhèn)靜 — 高 質(zhì)量鋼（ 以及如高強(qiáng)度鋼板 、 烘烤硬鋼 、 鋁 6111 等 。 已經(jīng) 確 認(rèn) 不同的 壓邊力可以 改善圓 頂杯的應(yīng)變分布。 關(guān)鍵詞： 沖壓；過(guò)程刺激；工藝設(shè)計(jì) 文章概要 1. 簡(jiǎn)介 2. 品仿真 - 應(yīng)用 3. 模具和工藝模擬 - 應(yīng)用 4. 壓邊力控制 - 應(yīng)用 5. 結(jié)論和未來(lái)工作 12 對(duì)于 形狀復(fù)雜的板材 （ 如汽車覆蓋件金屬?zèng)_壓件的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括決策的許多階段 ）的設(shè)計(jì)過(guò)程 是一個(gè)非常昂貴和耗時(shí)的過(guò)程。在目前 的 工業(yè) 上 ，許多工程決策是基于 工作 人員 的 經(jīng)驗(yàn)和 他們的 知識(shí)，這些決 策 通常是 經(jīng)過(guò) 軟 工裝 模具成型階段和硬模選拔賽驗(yàn)證 階段后才做出的 。很多時(shí)候軟 、 硬工具必須 重新編制 ，甚至重新設(shè)計(jì)和提供 的 零件到達(dá) 可接受的質(zhì)量水平。 現(xiàn)在 將最好 的設(shè)計(jì)過(guò)程列 在圖 1 中。在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員會(huì)使用一個(gè)稱為一步有限元法 的 專門設(shè)計(jì)的軟件來(lái)估計(jì)其設(shè)計(jì)成形性。這將使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者 在確定設(shè)計(jì)路線之前，以及 昂貴的模具已經(jīng)制造 出來(lái)之 前 做必要的修改。一步法有限元法特別適合用于產(chǎn)品分析，因?yàn)樗恍枰辰Y(jié)劑 、附錄、 甚至絕大多數(shù) 工藝 條件。通常 方法 不可用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。一步法有限元法也很容易 掌握 ，計(jì)算速度快，這使得設(shè)計(jì)人員能夠發(fā)揮 “如果 ”沒(méi)有太多的時(shí)間投資。 圖 - 1 金屬薄板沖壓件的參考設(shè)計(jì)過(guò)程 。 一旦產(chǎn)品已經(jīng)設(shè)計(jì)和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，開(kāi)發(fā)項(xiàng)目將進(jìn)入“零時(shí)間”階段，并傳遞到模具設(shè)計(jì)階段。模具設(shè)計(jì)人員會(huì)確認(rèn)他們自己的增量有限元程序的有關(guān)設(shè)計(jì)并進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)變更，甚至優(yōu)化工藝參數(shù)，確保不只是最低的可接受的零件質(zhì)量，而是最高達(dá)到的質(zhì)量。這增加了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且增加過(guò)程的成品率。增量有限元法特別適合于模具設(shè)計(jì)分析，因?yàn)樗_實(shí)需要粘合劑，附錄，以及已知的 模具設(shè)計(jì)或渴望被人知道的 過(guò)程。 驗(yàn)證制造模具的設(shè)計(jì) 后 就會(huì)直接進(jìn)入了艱苦的生產(chǎn)加工和被驗(yàn)證 階段， 在此期間 ，將 與物理原型零件 對(duì)比著 進(jìn)行 ， 試用時(shí)間應(yīng)該減少由于先前的 數(shù)值驗(yàn)證。重新設(shè)計(jì)和成型，由于不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，再制造模具應(yīng)該是過(guò)去的事情。 試用時(shí)間減少和消除重新設(shè)計(jì) /再制造 所用的時(shí)間 應(yīng)該超過(guò)彌補(bǔ)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證 、試模、加工 過(guò)程所用的時(shí)間。 對(duì)于薄板沖壓件生產(chǎn)商而言，沖壓工藝的優(yōu)化也是非常重要的。通過(guò)適度增加壓力機(jī)設(shè)備的投資、并使用模具成型、一個(gè)人可以控制多個(gè)沖壓過(guò)程。據(jù)記載， 13 壓邊力是板料成形過(guò)程中最敏感的工藝參數(shù)之一，因此可用于精確控制變形過(guò)程。 通過(guò)控制壓邊力在功能和 壓應(yīng)力的 位置等有效措施 ,提高粘結(jié)劑的外圍的應(yīng)變分布的小組提供了新增的強(qiáng)度和剛度 ,降低了面板和殘余應(yīng)力的回彈 程度 ,提高產(chǎn)品品質(zhì)和 穩(wěn)定 性。 通過(guò)控制作為壓應(yīng)力和周圍的粘結(jié)劑邊緣位置的函數(shù)壓邊力，可以提高面板強(qiáng)度和剛度，減少面板回彈和殘余應(yīng)力應(yīng)變分布，提高產(chǎn)品質(zhì)量和過(guò)程的穩(wěn)定性。一種廉價(jià)的工業(yè)質(zhì)量體系，目前正在制定在緊急救濟(jì)協(xié)調(diào)員 / 用了液壓和氮的結(jié)合，如圖 — 2 所示。使用壓邊力控制也可以允許工程師設(shè)計(jì)更具有侵略性的板窗利用所提供的增加壓邊力控制成形性。 圖 2. 壓邊力控制系統(tǒng)和模具正在開(kāi)發(fā)的 驗(yàn)室 將會(huì)在下一節(jié)描述產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，其中一個(gè)步 驟是有限元程序型技術(shù)）的驗(yàn)證，作為實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)的一部分，用來(lái)預(yù)測(cè)毛坯最佳形狀的研究。第 4 節(jié)總結(jié)了模具的設(shè)計(jì)階段，其中一個(gè)實(shí)際的工業(yè)平板是用來(lái)驗(yàn)證的增量有限元程序的 統(tǒng)（國(guó)際工程系統(tǒng)）的研究。第 5 節(jié)覆蓋了 在 實(shí)驗(yàn)室研究壓邊力控制應(yīng)變分布在深沖 、 半球形 、 圓頂平底杯 的影響 。 2. 產(chǎn)品仿真 - 應(yīng)用 這項(xiàng)調(diào)查的目的是為了驗(yàn)證 統(tǒng)，確定 毛坯形狀預(yù)測(cè)的能力，并確定一步有限元法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中是怎么實(shí)施的。 成型技術(shù)提供了他們的一步 法有限元代碼和培訓(xùn)中心的 目的的基準(zhǔn)和研究。 不等同于變形歷史 。相反，它將項(xiàng)目上一個(gè)平面或可展曲面零件幾何形狀和重新定位的最后節(jié)點(diǎn)和元素，直至達(dá)到最低能量狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程是計(jì)算速度比就像是 增量模擬，也使得假設(shè)增多。評(píng)價(jià)和估計(jì)最優(yōu) 毛坯 矩形件的結(jié)構(gòu) ，也 是一個(gè)強(qiáng)有力的工具 ，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師由于其速度和使用的安逸 性，但 是在這時(shí)期的幾何是不可用的。 14 為了驗(yàn)證 們比較分析其與毛坯形狀預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法的毛坯 形狀。該零件的幾何形狀如圖 3 所示是一個(gè)長(zhǎng) 15 英寸、寬 5 英寸、深 12 英寸有一個(gè) 1 英寸直角法蘭盤英寸。 表 1 列出了工藝條件下使用 ，圖 4 顯示了使用 件毛坯形狀的實(shí)證法和滑移線場(chǎng)的方法來(lái)預(yù)測(cè)毛坯形狀 的原理。 圖 . 3 矩形幾何用于 證 圖 4 使用手工計(jì)算毛坯長(zhǎng)方形盤的外形設(shè)計(jì) （一） 經(jīng)驗(yàn)方法；（二）滑移線場(chǎng)分析方法。 圖 5（ a）給出了預(yù)測(cè)從 ，滑移線場(chǎng)方法，幾何形狀和白?？瞻仔螤?同意在角落里地區(qū)，但不同的側(cè)面區(qū)域很大。圖 5（二） - （ c）顯示抽簽中模式后的矩形繪制過(guò)程。 平移由 擬預(yù)測(cè)空白的每個(gè)形狀。抽簽中地區(qū)在彎道很好匹配所有三個(gè)長(zhǎng)方形盤模式?；凭€場(chǎng)方法，雖然沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)區(qū)域在身邊 1 英寸法蘭，而 法實(shí)現(xiàn)了 1 英寸法蘭在身邊地區(qū)相對(duì)較好。此外，只有 坯同意在角落里 /側(cè)過(guò)渡區(qū)。此外， 15 坯比 有較好的應(yīng)變分布和更低的峰值應(yīng)變比，由圖 6 中可以看到。 圖 5 各種毛坯形狀預(yù)測(cè)和帕姆印花仿真結(jié)果為長(zhǎng)方形鍋。 （一）三預(yù)測(cè)空白形狀 ;（二）變形滑移線領(lǐng)域的毛坯 ;（三）畸形 （四）畸形 坯 圖 6 比較應(yīng)變泛用長(zhǎng)方形的 狀分布的各種毛坯 （一）變形 坯 ;（二）畸形 坯。 若要繼續(xù)此驗(yàn)證研究，從小松制作工業(yè)部分被選中，并在圖 7（ a）所示。我們預(yù)計(jì)的一個(gè)最優(yōu)幾何 白的實(shí)驗(yàn)裝置，正如所見(jiàn)，毛坯很相似，但有一些差異，最終的零件毛坯 形狀 ,如圖 7(b)。 圖 7 儀器 擬結(jié)果包括最終驗(yàn)證 （一） 形性能的比較；（二）預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)的毛坯形狀比較。 接下來(lái) ,我們模擬了沖壓的毛坯和 用 驗(yàn)毛坯。我們通過(guò)比較兩者的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (測(cè)的零件幾何形狀 (圖 8)， 16 發(fā)現(xiàn) 更精確的。一個(gè)不錯(cuò)的特征是 ,顯示“失敗”的部分情節(jié)的輪廓曲線，對(duì)失敗限制示于圖 7(A)?？傊?, 測(cè)的實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)部件的最佳形狀成功的毛坯。這表明， 儀器的覆蓋情況下，審判和錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)多小時(shí)可能被淘汰使用 圖 8 比較 實(shí)驗(yàn)儀器的零件形狀。 （一）實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)毛坯形狀和 何 ;（二）優(yōu)化毛坯形狀和 何。 3. 模具和工藝模擬 - 應(yīng)用 為了在研究模具設(shè)計(jì)過(guò)程中緊密合作，一個(gè)由日本小松制作所和 成的小組。與形成問(wèn)題 的一個(gè)生產(chǎn)小組選擇了小松。該面板是挖掘機(jī)的駕駛室左側(cè)內(nèi)板，如圖 9 所示。是的幾何簡(jiǎn)化為一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室死亡，同時(shí)保持該小組的主要特征。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中小松使用表 2 所示的條件。一個(gè)成形極限圖（ 制了用于繪圖品質(zhì)采用穹頂鋼和視覺(jué)測(cè)試應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，并在圖10 所示。在實(shí)驗(yàn)中使用三壓邊力分別是（ 10， 30， 50 噸）以確定其效果。每個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了增量在 用 圖 9 挖掘機(jī)的駕駛室，左側(cè)內(nèi)板 17 表 2 機(jī)艙內(nèi) 的工藝條件調(diào)查 圖 10 在機(jī)艙內(nèi)調(diào)查所使用的繪圖優(yōu)質(zhì)鋼成形極限圖。 在 10 噸的條件下發(fā)生起皺的實(shí)驗(yàn)部分，如圖 11 所示。在 30 噸條件下發(fā)生皺紋被淘汰，如圖 12 所示。對(duì)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了 擬預(yù)測(cè)，如圖 13 所示。 30 噸壓力的測(cè)量小組以確定材料畫(huà)中的模式。這些測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較與預(yù)測(cè)材料繪制在圖 14 研究。效果是非常良好，只有 10 毫米，最大的錯(cuò)誤。一個(gè)輕微的頸部，觀察小組的 30 噸，如圖 13 所示。在 50 噸時(shí)，面板上會(huì)出現(xiàn)明顯的骨折起皺。 圖 11 皺褶實(shí)驗(yàn)室機(jī)艙內(nèi)板，壓邊力 = 10 噸 圖 12 壓邊力 =30 噸機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室和頸縮變形階段。 （一）實(shí)驗(yàn)毛坯 ;（二）實(shí)驗(yàn)小組，形成了 60％ ;（三）實(shí)驗(yàn)小組，完全形成 ;（四）實(shí)驗(yàn)小組，縮頸細(xì)節(jié)。 18 圖 13 預(yù)測(cè)和在實(shí)驗(yàn)室客艙內(nèi)消除皺紋 （ a）預(yù)期的幾何形狀，壓邊力 = 10 噸 ;（二）預(yù)測(cè)的幾何形狀，壓邊力 = 30 噸 圖 14 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)艙預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)比較所得出的結(jié)果，壓邊力 = 30 噸 應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量了每個(gè)小組的結(jié)果，其結(jié)果如圖 15 所示。從每個(gè)小組有限元模擬的預(yù)測(cè)在圖 16 所示。這些預(yù)測(cè)和測(cè)量吻合有關(guān)的應(yīng)變分布，不同的壓邊 力對(duì)結(jié)果的影響不大。雖然趨勢(shì)是代表，壓邊力的影響往往在模擬的壓力更多的本地化的方式相比，測(cè)量。然而，這些預(yù)測(cè)表明， 確預(yù)測(cè)了頸縮和斷裂在 30 和 50 噸時(shí)發(fā)生。關(guān)于摩擦應(yīng)變分布的影響進(jìn)行了研究 ,如圖 17模擬圖所示。 圖 15 機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)應(yīng)變測(cè)量。 （一）測(cè)量應(yīng)變，壓邊力 = 10 噸（面板皺）（二）測(cè)量應(yīng)變，壓邊力 = 30噸（面板頸） ;（三）測(cè)量應(yīng)變，壓邊力 =50 噸（面板裂縫）。 圖 16 機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)變有限元預(yù)測(cè)。 （ a）預(yù)期的壓力，壓邊力 = 10 噸 ;（二）預(yù)測(cè)的壓力，壓邊力 = 30 噸 ;（三）預(yù)測(cè)的壓力，壓邊力 = 50 噸。 19 圖 17 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)預(yù)測(cè)效應(yīng)摩擦機(jī)艙內(nèi)，壓邊力 = 30 噸。 （ a）預(yù)期的壓力，μ =二）預(yù)測(cè)應(yīng)變，μ = 它們的比較結(jié)果摘要列于表 3 中， 此表顯示，模擬預(yù)測(cè)了在實(shí)驗(yàn)條件下每一株測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果。這表明， 以用來(lái)評(píng)估成形模具設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。 表 3 客艙內(nèi)的研究結(jié)果摘要 4 壓邊力控制 - 應(yīng)用 這次調(diào)查的目的是確定各種高性能材料在半球狀，圓頂平底，深拉杯深沖性能（見(jiàn)圖 18），并探討不同時(shí)間的變壓邊力上進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，以確定這些材料進(jìn)行分析和模擬輸入到流動(dòng)應(yīng)力和各向異性特征（見(jiàn)圖 19 和表 5）。在被調(diào)查的材料包括 、高強(qiáng)度鋼、烘烤硬鋼、鋁 6111（見(jiàn)表 4）。 圖 18 巨形杯模具的幾何形狀 表 4 用于材料研究的圓頂杯 20 圖 19 鋁 6111， 度高，烤硬鋼的拉伸試驗(yàn)結(jié)果。 （一）拉伸試樣裂隙；（二）應(yīng)力 /應(yīng)變曲線。 表 5 鋁 6111、 硬鋼的高強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù) 值得注意的是流動(dòng)應(yīng)力和 硬鋼曲線非常類似，但是在 5％的時(shí)候伸長(zhǎng)率減少類似烤硬。雖然高強(qiáng)度鋼和鋁 6111 的伸長(zhǎng)率很相似，但是其 N 值比鋁 6111 的值大兩倍。此外， R 值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1，而烤硬接近 1，鋁 6111遠(yuǎn)小于 1。 21 在這次調(diào)查中的壓邊力用型材時(shí)間變量中包含常數(shù)，線性減少，脈動(dòng)（見(jiàn)圖20）。為 的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了模擬使用的 量代碼。斷裂、皺紋的例子，和良好的實(shí)驗(yàn)室杯圖 21 所示以及對(duì)模擬圖像皺杯。 圖 （一）固定壓邊 力 ;（二）斜壓邊力 ;（三）脈動(dòng)壓邊力。 圖 21 模擬實(shí)驗(yàn)和圓頂杯 （一）實(shí)驗(yàn)好杯；（ b）實(shí)驗(yàn)裂隙杯；（三）實(shí)驗(yàn)皺杯；（四）模擬皺杯 對(duì)深沖性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究限制使用固定壓邊力。這項(xiàng)研究的結(jié)果顯示在表6。此表顯示， 沖壓性能最大，而鋁的最小而烤硬、高強(qiáng)度鋼的性能中等。對(duì) 連續(xù)應(yīng)變分布、脈動(dòng)壓邊力進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)圖 22，模擬圖 23。這兩個(gè)模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斜坡的壓邊力軌跡對(duì)于提高應(yīng)變分布情況是最好的。不僅減少了骨折的可能性降低峰值高達(dá) 5％，而且還降低應(yīng)變地區(qū)的增加。這種應(yīng)變分 布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性。 表 6 恒定壓邊力限制的頂燈杯的沖壓性能 22 圖 22 時(shí)間變量對(duì) 圓頂杯壓邊力變化的實(shí)驗(yàn) 圖 23 時(shí)間變量對(duì) 圓頂杯壓邊力變化的模擬實(shí)驗(yàn) 脈動(dòng)壓邊力在調(diào)查的頻率范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)有對(duì)應(yīng)變分布的影響。這可能是由于這一事實(shí)的脈動(dòng)頻率進(jìn)行了測(cè)試只有 1 赫茲。從其他研究人員以前的實(shí)驗(yàn)可知，適當(dāng)?shù)念l率范圍是從 5 到 25 赫茲。 模擬和實(shí)驗(yàn)載荷行程曲線比較圖 24 所示。良好的協(xié)議被發(fā)現(xiàn)的情況 下μ =表明，有限元模擬可以用來(lái)評(píng)估成形性，可以通過(guò)使用壓邊力控制技術(shù)獲得改善。 圖 頂鋼杯的比較實(shí)驗(yàn)與模擬負(fù)載沖程曲線 5 結(jié)論和未來(lái)工作 在本文中，我們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè)復(fù)雜的沖壓件的改進(jìn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及消除了軟模具相結(jié)合的產(chǎn)品和工藝驗(yàn)證使用單步和增量有限元模擬。此外，改進(jìn)工藝，提出了壓邊力控制實(shí)施以提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性組成 三個(gè)獨(dú)立的調(diào)查分析，總結(jié)其在設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)階段。首先，產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了調(diào)查與實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)步驟有限元程序 評(píng)估的能力，在產(chǎn)品設(shè) 計(jì)成形性問(wèn)題所涉及的工業(yè)驗(yàn)證。 預(yù)測(cè)中矩形工業(yè)儀表盤和蓋形狀最佳空白成功。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)多小時(shí)可能被淘汰使用 更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)。 其次，模具設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了調(diào)查實(shí)驗(yàn)室和增量代碼的 統(tǒng)的工業(yè)驗(yàn)證和評(píng)估的能力，形成與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題。這項(xiàng)調(diào)查表明， 郵票可以預(yù)測(cè)應(yīng)變分布，起皺，頸縮和斷裂，至少一個(gè)遠(yuǎn)景以及應(yīng)變各種條件下的實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)。 最后，工藝設(shè)計(jì)階段的調(diào)查，對(duì)質(zhì)量可與壓邊力控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)改善 的實(shí)驗(yàn) 23 研究。在此調(diào)查，半球狀，圓頂平底高峰株，杯子的拉伸值都被減少了 5％，從而減少了皺折的可能性，并降低了應(yīng)變區(qū)強(qiáng)度。這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的穩(wěn)定性。可以預(yù)計(jì)，深沖性能將會(huì)在不斷優(yōu)化的壓邊力中逐漸增強(qiáng)。此外，在實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬預(yù)測(cè)中發(fā)現(xiàn)負(fù)載行程曲線，表明有限元模擬可以用來(lái)評(píng)估成形性，可控制壓邊力技術(shù)，使用得到改善。