简易冲床的设计和有限元分析

毕业论文
论文题目简易冲床的设计与其有限元分析系别电子信息工程系
专业机械设计制造与其自动化
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完成时间年月
摘要
在新的经济增长过程中，我国机床行业迅速发展，冲压生产自动化是一种提高生产效率、保证生产安全的根本途径。

冲床是最主要的锻压设备。

它的工作原理是：通过曲柄滑块机构将电机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动。

在设计过程中，首先查阅了有关冲床的资料，了解冲床的工作原理与发展现状，然后根据冲床的设计方案要求，对冲床机械部分进行设计并进行校核计算，并用CAD绘图软件绘制冲床总装图和主要零部件图，最后，利用Pro／Engineer软件Pro／Mechanica中的Pro／Mechanica模块，对冲床主要零部件进行有限元分析计算并对结果进行研究处理。

关键词：冲床带传动有限元分析
目录
第一章绪论2
1.1 课题背景3
1.2 锻压机械的概念与发展前景3
1.3 压力机的概念与分类5
1.4 压力机的工作原理10
第二章压力机的主要技术性能与结构的确定12
2.1 曲柄压力机主要技术性能的确定12
2.2 曲柄滑块尺寸确定与运动分析13
第三章压力机运作系统的设计15
3.1 电机的选择16
3.2 飞轮的转动惯量与尺寸计算17
3.3 V带传动设计与计算19
第四章基于Pro／MECHANICA的简易冲床有限元静力学分析25
4.1 简易冲床有限元分析的目的25
4.2 基于Pro／MECHANICA的冲头有限元分析25
4.3 查看并总结分析结果34
4.4 对连杆和偏心轴进行有限元分析38
4.5 本章小结42
第五章压力机的安装、润滑、使用、与维修42
5.1 压力机的安装42
5.2 压力机的润滑43
5.3 压力机的使用43
5.4 压力机的维修48
第六章总结48
参考文献48
致错误!未定义书签。

第一章绪论
1.1 课题背景
现在，机械、电子、轻工、国防等工业部门的产品零件已越来越多的转为以模具为基本工具进形成形，因为塑性成形时，移动材料单位体积的速度比切削加工快，生产效率高。

塑性成形不仅能改善材料部的结构和缺陷，还能充分的利用材料纤维组织的方向性，大大提高零件的力学性能。

一般的冲压件、塑性件、压铸件一般经成形即为成品，无需再进形切削加工或只需少量的切削加工。

故零件重量轻，材料利用率高，适合大批量生产。

成形有两个概念；一是成形，即毛坯在外界压力下，借助于模具通过材料的塑性变形来获得具有所需形状和尺寸的产品。

二是成型，是指液态或半液态的原材料在外界压力下，通过流动填充模型的型腔来获得与模具型腔相一致的形状、尺寸的产品。

成形设备是为各类成形工艺服务的，它是借助于模具生产各类成型毛胚或成形制件的设备。

成形设备的工作能力，完善程度与其使用潜力的发挥对于提高产品质量和劳动生产率，降低产品成本，改善劳动条件，实现新工艺等都具有重要作用。

1.2 锻压机械的概念与发展前景
锻造是用锤击或压制的方法对坯料施以压力，使之产生塑性变形的金属加工方法。

冲压是用凹模和凸模将薄板成形为具有立体造型和符合质量要求的制件的金属塑性加工方法。

两者和称为锻压，锻压机械是通过曲柄滑块机构将电动机的
旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对金属坯料进行成形加工的压力机。

锻压生产常用设备大致分为加热设备、锻压成形设备和锻压生产辅助设备，本次毕设研究锻压生产设备。

现代锻压机械已不是制造毛坯的设备而是成品加工机械。

其结构精密，轻巧，其最高行程速度已达到300次/分钟，加工精度有的已达到微米级。

其操作多采用自动化装置，其控制系统多采用数字控制，现代锻压机械已拥有自己专用的多轴、高速、高分辨率和多功能的数控系统。

能和电子计算机、和工业机器人自动换模系统与自动仓库等结合，构成各种系列的柔性加工单元（FMC）和柔性制造系统（FMS），并向电子计算机集成制造系统（CIMS）的方向迈进。

因此，现代锻压机械从其主要方面看，已是一种精密的自动的，机电一体的并能柔性连线的金属成形机床。

据不完全统计，目前国外生产数控冲床的厂家已有30多家，这还不包括一些著名厂家在其他国家的子公司或分厂。

自数控转塔冲床问世近30年来，伴随着数控技术、液压气动技术、运动元件与计算机等相关技术的发展，数控冲床发展非常迅速。

技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。

随着我国数控冲床市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业企业关注的焦点。

了解国外数控冲床生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用与趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。

在持续严峻的经济环境中，无切削成形是企业与对手拉开距离和竞争中胜出的有力手段，而且环保是21世纪的主题，作为环保的加工方法将是主要的发展方向。

无切削成形中高精度、高附加值形状的成形是不可或缺的，为了实现这些要求就必须了解从材料到成品的全过程综合技术。

冲床就其中一个重要的技术要素。

1.3 压力机的概念与分类
1.3.1 压力机的概念
冲压生产主要是针对板材的。

通过模具，能做出落料、冲孔、成型、拉伸、修整、精冲、整形、铆接与挤压件等等，广泛应用于各个领域。

如我们用的开关插座、杯子、碗柜、碟子、电脑机箱，甚至导弹飞机……有非常多的配件都可以用冲床通过模具生产出来。

冲床也可用于在型材上冲孔,可以冲方形、长方形与圆形的孔。

冲床是大型铝合金门窗生产厂所使用的设备,而小型加工点是用其他设备代替,其精度和效率远不与冲床。

对于压力机用最简练的语言归类就是：
图1 压力机工作原理简图
1.使用上、下模具。

2.依靠对工具施加的关联运动，使置于上、下模具间的材料受力，从而完成所要做的功。

3.做功时产生的反作用力，由机械本身承受。

机械压力机是指通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对金属坯料进行成型加工的压力机，机械压力机是冲压加工的主要生产设备，它适用于大批量生产零件、配件。

是一种高效率、低成本的零件生产工艺设备。

机械压力机按床身结构可分为开式、闭式和主柱式，其中闭式结构的床身结构刚性好。

按滑块机构和运动方式来分为单动和多动压力机，目前使用的多为单动压力机，而多动压力机主要用于汽车车身等大部件的深压加工。

其中多动压力机其外滑块用于落料和压边，滑块用于拉伸。

根据压力机的连杆与滑块的连接形式，可分为单点、双点或多点压力机。

按传动机构的位置，传动机构一般装在压力机的上梁部分，而且称其为上部传动机构，但也有为了减少压力机距离地面
的高度，而将其传动机构设于压力机底座下部的，这种压力机被称为下部传动压力机。

下部传动压力机速度快、重心低、稳定性好但维修和安装比较困难。

在冲压加工中，压力机完成的工序中，可分为分离工序和变形工序两类，因此，应根据加工工序的性质和充分的发挥设备特性的原则，合理的选择压力机的结构、形式。

1.3.2 压力机的分类
开式压力机（冲床）压力机根据产生压力的机制而分类。

使用液体传动压力的被称为“液压压力机”，使用机械传动压力的被称为“机械压力机”。

液压压力机，形程较长，压力可调节，加工速度稳定，不会产生超负荷。

但是机械压力机比液压压力机效率高，维修简单，所以现在的材料加工大多采用机械压力机。

因本次毕业设计的特点，也只研究机械压力机。

机械压力机一般按机身结构型式和应用特点来区分。

图2 开式压力机
按机身结构型式分有开式和闭式两类。

1.开式压力机：也称冲床，应用最为广泛。

开式压力机多为立式（图2[开式压力机（冲床)]）。

机身呈C形，前、左、右三面敞开,结构简单、操作方便、机身可倾斜某一角度,以便冲好的工件滑下落入料斗,易于实现自动化。

但开式机身刚性较差，影响制件精度和模具寿命，仅适用于40～4000千牛的中小型压力机。

2.闭式压力机：机身呈框架形（图3 [闭式压力机]），机身前后敞开，刚性好，精度高，工作台面的尺寸较大，适用于压制大型零件，公称工作力多为1600～60000千牛。

冷挤压、热模锻和双动拉伸等重型压力机都是用闭式机身。

图3 闭式压力机
按应用特点分，有双动拉伸压力机、多工位自动压力机、回转头压力机、热模锻压力机和冷挤压机。

1.双动拉伸压力机:它有、外两个滑块,用于杯形件的拉伸成形。

拉伸前外滑块首先压紧板料外缘，然后滑块带动凸模拉伸杯体，以防板坯外缘起皱。

拉伸完成后滑块先回程，外滑块后松开。

外滑块公称工作力之比为（1.7～1）:1。

2.多工位自动压力机：在一台压力机上设有多个工位，装置多道成形模具，坯料依次自动向下一工位移动。

在压力机的一次行程中，各工位同时进行各道成形工序，制成一个工件。

3.回转头压力机：在滑块与工作台之间设有可装置数十组模具的回转头，可按需要选用模具。

坯料放在模具上而不再移动。

每次行程完毕，回转头转动一个位置，完成一道工序。

这种压力机定位精度高，便于调整产品，一机多用，多用
于冲制仪器底板和面板等。

回转头压力机可配上数控系统，根据编好的指令选用模具和板材成形部位，自动完成复杂的冲压工作。

4.热模锻压力机：用于模锻件生产。

机身刚度大，导向面长,承受偏载能力强。

过去多用曲柄连杆机构,为提高刚性多已改用双滑块式和楔式。

双滑块式结构较简单，重量轻；楔式结构支承面积大，但传动效率低。

模锻时滑块在下止点附近容易卡死（俗称闷车），所以设有脱出装置。

机械中有上下顶出装置，能实现多模膛锻造,锻件精度较高，适于大批量生产。

最大规格为160兆牛。

5.冷挤压机：用于冷、温态挤压金属零件，如枪弹壳、牙膏管等。

冷挤压机一般是立式的，特点是刚度好，导向精度高，工作压力大，工作台面小，工作行程长。

1.4 压力机的工作原理
本次为简易冲床设计，基本工作原理是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对坯料进行成形加工的锻压机械。

特点是机械压力机动作平稳,工作可靠,广泛用于冲压、挤压、模锻和粉末冶金等工艺。

机械压力机在数量上约占各类锻压机械总数的一半以上。

机械压力机的规格用公称工作力（千牛）表示，它是以滑块运动到距行程的下止点约10～15毫米处（或从下止点算起曲柄转角约为15°～30°时）为计算基点设计的最大工作力(图1[曲柄滑块机构运动简图]，通过传动系统把电动机的运动和能量传给工作机构，从而使坯料获得相应的变形，制成工件。

本次毕业设计采用一级V带传动，具体工作原理为：
电动机通过皮带将运动传给大皮带轮，从而把运动传给偏心轴，连杆的上端套在偏心轴上，下端与滑块铰链连接，因此，将轴的旋转运动变成滑块的往复运动。

上模装在滑块上下模装在工作台上。

当材料放在上下模之间时，即能进行冲裁或其他变形工艺，制成工件。

由于加工的特点，滑块需要时而运动，时而停止，因此装有离合器和制动器，压力机在整个工作周期进行工艺操作的时间很短，即有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程。

为使电动机的负荷均匀，有效的利用能量，因此要装有飞轮，大皮带轮即为飞轮作用。

图4 压力机工作原理简图
1.5 压力机的主要技术参数
曲柄压力机的技术参数反映了压力机的工艺能力，加工零件的尺寸围以与有关生产率的指标，分析如下：
1.公称压力Pg:是指滑块离下死点的前一特定距离或曲柄转到离下死点前某一特定角度时，滑块所许可承受的最大作用力。

2.滑块行程δ：滑块行程指滑块从上死点到下死点的距离。

3.滑块行程次数n：指滑块每分钟从上死点到下死点，然后回到上死点所往复的次数。

4.最大装模高度H；指滑块在下死点时，滑块下表面到工作台极上表面的距离。

当装模高度调节装置将滑块调节到最上位置时，装模高度达到最大值。

5.装模高度调节量ΔH：装模高度能调节的距离即为装模高度调整量。

6.喉深：喉深指滑块的中心线至机身的距离。

7.工作台与滑块底面尺寸。

机械压力机的载荷是冲击性的，即在一个工作周期锻压工作的时间很短。

短时的最大功率比平均功率大十几倍以上，因此在传动系统中设置有飞轮。

第二章压力机的主要技术性能与结构的确定
2.1 曲柄压力机主要技术性能的确定
2.2 曲柄滑块尺寸确定与运动分析曲柄R=S/2=20mm
设传入角γ=70° 连杆尺寸为L,则
20
58.48cos cos70R L γ=
==︒
取L=220mm
画出机构运动分析图（图5）。

图5 机构运动分析图
曲柄转角α从下死点算起，与曲柄旋转方向相反为正，滑块位移S 从下死点算起向上方向为正，滑块速度V 与滑块加速度a ，其方向向下为正，
则有： ()()1cos +1cos 24S R λαα⎡⎤
=--⎢⎥⎣⎦
sin sin 22v wR a a λ⎡⎤
=+⎢⎥⎣⎦
()ω2cos cos2R a a αλ=-+
曲柄转角可表示如下：
()
λλλαC C
-+-+
=122C 12 式中：S ——滑块位移（m ）
V ——-滑块速度（m/s ）
a ——滑块加速度（m/s 2）
ω——曲柄角速度（rad/s ）
L ——连杆系数，又L
R =λ R ——曲柄半径（m ） L ——连杆长度（m ）
则得出如图6滑块的行程,速度和加速度曲线图
图6 滑块的行程,速度和加速度曲线图
第三章压力机运作系统的设计
3.1 电机的选择
根据已知的工作要求和条件:公称压力Pg=40kn ，发生公称压力时滑块离F 死点距离Sp=3mm ，滑块行程h=40mm 。

行程次数n=200次/分，冲裁板厚δ=2mm，板料宽度β=300mm，载荷有冲击，小批量生产，两班8年，断续周期性工作，Fc=40%.
则电动机功率为：
η
t 1000KA
P =
60
()n
t nC =
秒 A=12A A +
S P A g 6
1612=
其中：P ——电动机平均功率（千瓦）
k 一般为1.2---1.6t —— 工作周期时间（秒）
A ——工作循环所需的总能量（焦）
1A ——工件变形功（属有效能量）
2A ——拉延垫工作功，即进行拉延工艺时压边所需的功（属有效能量）
n ——冲床滑块行程次数
n C ——冲床行程利用系数
(1) 由于行程次数n=200次/分，为中等，K 取1.6
(2) 工件变形功J g 2.25240315.0P 315.0A 1=⨯⨯==δ，因2A 很小，故忽略不计 (3) 由于采用自动送料，固冲床行程利用系数Cn=1 (4) 实际工作周期s nC t n 3.01200
60
60=⨯==
(3) 采用自动送料，传动为二级，η=0.4
则 KW 29.0t 1000KA
P ==
η
选用Y80M-4 型全封闭笼型三相异步电动机。

d P =0.55KW
d N =1440r/min
则总减速比i =1440/200=7.2 采用V 带传动i =7.2
3.2 飞轮的转动惯量与尺寸计算
3.2.1转动惯量的计算
在冲压工件时，主要靠飞轮释放能量，若忽略电动机在此时所输出的能量，即得
()2212012012
21112222;f f m f m ne I I A W i
A I W We πωωωωωωδδ
--==+===
则
A0=A1+A2+A3+A4=71800J
1482
.71467
*14.3*22-===
s i ne e πω )(2t e S S k +=εδ
由所选电机型可得 e S =0.027 查表得t S =0.02 则使1.0=e S k=1.2 查表得 85.0=ε
()2126245
.0*4871800
:245.02.01.02.1*85.0*2kgm I f ==
=+=δ
3.2.2尺寸确定
选用铸钢材料，飞轮即是大皮带抡，飞轮外径2D ，见图7
一般由速比分配决定。

即 mm iD D 54075*2.712=== 其中1D 是电机上小带轮的直径。

图7 飞轮零件图
以上所得转动惯量实际不仅包括飞轮本身的惯量，还包括其他传动零件的转动惯量。

在压力机中，飞轮转动惯量与飞轮本身的转动惯量有以下关系：
'2(8090)%(8090)%*126107.1f f
I kgm I
=-=-=
飞轮转动惯量是由轮缘、轮辐和轮毂阶组成，其中轮缘部分是最重要的。

即轮缘部分的转动惯量：
(
)2222121233();884
138m J D D m D D D mm π
ρ=
+=+===
3.3 V 带传动设计与计算
3.3.1 V 带的型号的确定
V 带型号根据设计功率Pd 和小带轮转速n1确定，查教材图5-7可选取A 型带。

3.3.2带轮的基准直径的确定
查教材表5.7 普通V 带带轮最小基准直径，知A 型带min D =75mm,选取小带轮基准直径：1d d =75mm ；
因此，大带轮基准直径：mm iD D 54075*2.712=== 查表选取大带轮基准直径=560mm 。

其传动比误差
%5<∆i
i
故可用。

3.3.3验算带的速度
由带的速度公式：
)
100060(v 1
1
⨯=
n d d π
式中
1n ——电动机转速；
1d d ——小带轮基准直径。

即s m v s m v 25495.5max =<=符合要求。

3.3.4确定中心距a 和V 带基准长度d L
根据）
（）（2121d d 0d d d d 2d d 7.0+≤≤+a 初步确定中心距 ()mm a mm 1270)56075(25.444560757.00=+≤≤+
考虑到结构，选取中心距0a =800mm 。

初算带的基准长度'
d
L ：
04)(22)(2L 2121a d d d d a d d d d d -+
++='
π 式中
d L ——带的标准基准长度；
'
d L ——带的初算基准长度；
0a ——初选中心距。

带入数据计算得mm L d 2.2597='
查教材表 5.2普通带基准长度d L 与长度系数KL ，确定带的基准长度
d L =2700mm 。

计算实际中心距a ，由
5.523)2.25972700(8002
0=-+='-+≈d
d L L a a
故，实际中心距为851.4mm 。

3.3.5计算小轮包角
小带轮包角：
3.57)
180121⨯--=a
d d d d （α
3.574
.85175560180⨯--=）
（
=144°
3.3.6确定V 带根数Z
根据()L
d
K K P P P z α00∆+≥
确定带的根数。

式中 αK ——包角修正系数，考虑包角180α≠︒对传动能力的影响，由教材表5.4查取；
L K ——带长修正系数，考虑带长不为特定带长时对使用寿命的影响，由教材表5.5查取；
0P ——V 带基本额定功率。

由教材表5.2查取单根V 带所能传递的功率为0P =1.37kW ； 由式 )1
1(P 10i
b K n K -
⨯⨯=∆计算功率增量。

其中 Kb ——弯曲影响系数；
i K ——传动比系数； i n ——小带轮转速，r/min 。

查表得3106725.0-⨯=b K 查表得i K =1.0202； 故得
W 06946.0P 0K =∆
查教材表5.4得αK =0.98；
查教材表5.5得L K =0.99。

所以
82.1)(Z 0=∆+=
∂L
d
K K P P P
所以，选取V 带根数z=2。

3.3.7初拉力F0的确定
单根普通V 带初拉力计算公式：
2)05.2(500mv zv
K P K F d
+-⨯
=αα
式中 Pd ——设计功率； v ——V 带速度；
z ——带的根数；
αK ——包角修正系数；
m ——普通V 带每米长度质量。

查教材表5.1得 m=0.1kg/m 。

所以
N 8915.2(5002)0=+-⨯
=mv zv
K P K F d
αα
3.3.8计算作用在轴上的压力FQ
压力Q F 等于松边和紧边拉力的向量和，如果不考虑带两边的拉力差，可以近似的按带两边所受初拉力的合力来计算：
2
sin
F 20α
⨯⨯⨯=z F Q
式中 0F ——初拉力；
z ——带的根数；
α——小轮包角。

所以
2
sin
20α
⨯⨯⨯=F z F Q
N 347277sin 89122=⨯⨯⨯=
3.3.9小带轮结构设计
（1）带轮材料选择
带轮的材料主要采用铸铁，转速较高时采用铸钢；小功率时可用铸铝或塑料。

常用材料的牌号为HTl50或HT200。

本设计中转速要求不高，故材料选用铸铁，牌号为 HT200。

（2）带轮结构形式
本方案中带轮为中小尺寸（dd ≤125mm ），选用腹板轮。

（3）带轮结构尺寸(部分)
确定带轮的其它部分尺寸由经验公式计算。

查教材得各数据：
表3-1 小带轮部分结构尺寸
dk=（1.8-2）
d=68.4mm-76mm ，取dk=70mm 。

轮槽剖面尺寸
尺寸大小（mm ）
he 12 hamin 2.75 e 15 0.3 f 10-1+2 bd 11 δ
6
B=（z-1）e+2f=（2-1）×15+2×10=35
Φ 38°±30′ s 12 dd
125
第四章基于Pro／MECHANICA的简易冲床有限元静力
学分析
4.1 简易冲床有限元分析的目的
对于此次设计的简易冲床来说，冲头、连杆和偏心轴是主要组成部分，在工作过程中受力较为复杂。

鉴于此，利用Pro／Engineer软件中的Pro／Mechanica有限元分析模块，分别以连杆、偏心轴、和冲头为分析对象进行有限元分析，分析其在最大工况下的受力与变形情况。

根据分析结果，指出各部分的薄弱处并提出相应改进措施。

4.2 基于Pro／MECHANICA的冲头有限元分析
1. 进入Pro／Mechanica有限元分析界面。

(1) 单击桌面上的[开始]→[程序]命令，选中应用程序“Pro／Engineer”，打开Pro／Engineer软件。

也可以直接在桌面上双击“Pro／Engineer”图标，打开Pro／Engineer软件。

(2) 单击Pro／Engineer菜单栏上的[文件]→[打开]命令，系统弹出“文件打开”对话框。

选中要打开的模型文件，单击对话框中的[打开]命令，将要进行有限元分析的模型文件打开。

(3) 单击菜单栏上的[应用程序]→[Mechanica(M)]命令，系统弹出“Unit Info(模型单位系统)”对话框，声明了当前模型的长度单位、重量单位、力和时
间单位等。

单击[Continue]按钮继续，系统弹出“模型类型”对话框，单击[确定]按钮，系统进入Pro／Mechanica模式。

冲头有限元分析界面如图4-1所示：
图4-1 冲头有限元分析界面
2．简化分析模型。

为了加快分析的速度以与提高有限元网格划分的精度，对不影响分析结果的部分进行简化。

模型经过简化后进入Pro／Mechanica中进行分析，不仅能保证计算结果的准确性，还可以大大提高计算的效率。

3．冲头的约束定义。

冲头与连杆下端铰接，连杆将偏心轴的旋转运动转为冲头的直线往复运动。

在进行有限元静力分析过程中，将冲头受力最大时定格，将动力分析转为静力分析。

因此定义约束时选择连杆下端与冲头铰接面，将其六自由度全部定义为零。

模型约束定义的步骤：
依次单击菜单栏中的[插入]→[位移约束]命令，系统弹出“constraint”对话框。

选取要将其六自由度设置为零的面，默认对话框中的设置，单击[OK]按钮，即可完成对模型的约束定义。

模型约束定义如图4-2所示：
4-2模型约束定义
4．冲头的载荷定义。

在冲床工作过程中，若对冲头进行有限元分析，研究其应力与变形情况，应在冲床工作中的某一特殊情况进行计算。

由于需要研究冲头的最大变形问题，因
此在计算时把连杆的受力状况固定在工况最恶劣的情况下，即是在公称压力作用时。

把动力学问题转化为静力学问题来分析。

冲头是冲床的重要组件，实际工作中受力比较复杂。

不仅受到冲压件对其自身的反冲力，还会受到冲头座给的支持力，为了比较准确和快速地得出结果，有必要对模型的受力情况进行简化，把动力学问题转化为静力学问题来分析。

施加于冲头上的载荷F=40000N。

冲头模型载荷定义的步骤：
单击菜单栏中的[插入]→[力／力矩负荷(L)]命令，系统弹出“Force／Moment Load”对话框。

根据模型分析的实际需要，对对话框中的参数进行设置，如施加力的名称、施加的位置、参考坐标系、力的大小和方向等。

设置好参数后，选取要施加载荷的面，单击[OK]按钮，将力施加到指定的位置。

模型载荷定义如图4-3所示：
4-3 模型载荷定义
5. 冲头的材料定义。

在使用Pro／Mechanica进行分析之前，必须先定义模型的材料特性。

在Pro／Mechanica中，经常用到的材料特性主要有以下几项：
1.密度。

2.氏模量。

3.泊松比。

4.热膨胀系数。

为了保证冲头在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，采用DH钢作为冲头
的材料。

DH钢材作为高强度的结构用钢，显示了与其良好的使用性能。

其主要力学性能见表4-1：
表4-1 冲头材料DH钢的力学性能
屈服极限(MPa) 弹性模量(GPa) 密度(Kg／m3) 泊松比
235 210 7900 0.25
定义模型材料的步骤：
(1) 单击菜单栏中的[属性]→[材料]命令，系统弹出“材料”对话框，在材料库中选中材料往模型中添加，如图4-4所示。

再单击对话框中的[编辑]→[属性]命令，系统弹出“材料定义”对话框，在此对话框中，可进行材料物理属性与力学性能的设置，如图4-5所示。

设置完成后，单击[确定]按钮返回“材料”对话框，单击[确定]按钮关闭“材料”对话框。

4-4 材料定义
4-5 材料属性定义
(2) 单击[属性]→[材料分配]命令，系统弹出“Materials Assignment”对话框，如图4-6所示。

默认对话框中的设置，单击[OK]按钮，即可将模型定义为指定的材料。

图4-6 模型材料分配
6. 网格划分。

Pro／Mechanica提供了自动网格划分器AutoGEM。

在有限元分析的过程中，由AutoGEM对模型进行自动网格划分。

网格模型的建立是有限元计算分析问题的先决条件，其分析结果的可靠与否主要取决于所计算的数学模型是否与实际结构相吻合。

在利用AutoGEM进行网格划分之前，需要对模型进行适当简化，处理那些不影响分析结果而对网格划分影响较大的细节(如倒角、圆角等特征)。

从而使Pro／Mechanica能够顺利进行自动网格划分，提高划分的质量，使计算结果更准确。

AutoGEM网格划分的一般步骤为：。