一次拉深成形圆桶形阶梯件的数值模拟
基于数值模拟的拉深成形质量评价方法
基于数值模拟的拉深成形质量评价方法摘要针对板料拉深成形数值模拟过程中的拉深成形质量问题,提出了一种新的评价方法,即采用拉深后板料的最大厚度与最小厚度差值δt作为评价指标,并应用该方法评定了ta2板材的拉深成形质量,为改进拉深工艺和提高拉深成形质量提供了依据。
关键词拉深成形;数值模拟;ta2;评价指标中图分类号 tg3 文献标识码 a 文章编号1674-6708(2010)12-0044-030 引言针对板料拉深成形的有限元数值模拟技术已日趋成熟,模拟过程中的拉深件成形质量判据主要有3种,即拉深件表观质量检验、网格畸变程度检查和成形极限图分析。
拉深件表观质量检验精度较差,且带有明显的主观性;网格畸变程度检查和成形极限图分析均需复杂的数学处理,使用极为不便。
鉴此,本文根据拉深成形的特点结合有限元分析方法,提出了一种更为简单有效的评价方法,即采用板料的最大厚度与最小厚度差值δt作为拉深成形质量好坏的评价指标。
1 厚度差⊿t的提出及其意义板料拉深成形前和拉深成形后的形状如图1所示。
图2给出了典型拉深成形过程中从板料中心到凸缘各单元沿路径oa的厚度变化规律。
图2中平台段a对应图1(b)中的底部区域a,拉深成形过程中该区域的板料厚度几乎没有变化;谷值b对应图1中拉深件筒底圆角区域b,此处厚度减薄很大;峰值c对应图1(b)中筒部边缘c,此处板料厚度最大。
图1 坯料和成形件示意图图2典型拉深成形过程中板料厚度的变化规律(毛坯厚度为1mm) 拉深成形过程中,起皱和拉裂是最常见的缺陷。
起皱现象可以认为是板料在该处的厚度大于某一厚度值twri;而破裂可以认为板坯在该处的厚度小于某一厚度值tcra。
设板坯厚度的最大值与最小值分别为tmax与tmin,最大厚度与最小厚度的差值△t=tmax-tmin。
如果板坯经过拉深成形后同时出现起皱和拉裂,则tmax≥twri且tmin≤tcra。
显然板料既未起皱又未开裂的厚度值t满足不等式tmin﹥t﹥tmax。
圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟
圆筒形件拉深尺寸计算和成形过程模拟摘要：在冲压生产中，拉深是广泛使用的工序。
通过拉深可获得筒形、阶梯形、锥形、球形等零件。
平板毛坯拉深成筒状开口零件时口部出现飞边卷口现象，对此进行切边设计。
关键词：筒形件；模具结构；拉深间隙Dynaform作为近年来板料成形数值模拟技术中常用的软件，可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、回弹等，从而帮助设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期。
在利用该软件进行模拟分析时，应该采用理论计算和软件模拟共用，以找出合适的成形工艺。
带凸缘的圆筒形件是日常生活中常用的零件，如不锈钢的面盆、压力锅的锅盖等物品，均属于带凸缘的圆筒形件。
本文利用所给的拉深件，首先计算了拉深过程中的部分尺寸，而后在理论计算的基础上，结合Dynaform软件对零件的拉伸过程进行模拟，找出了较为合适的压边力，从而为后续拉深模具设计提供依据。
1、带凸缘圆筒形件拉深尺寸计算图1是带凸缘圆筒形件的零件图，其壁厚为2mm，材料为304不锈钢，精度为IT14级。
本文计算的拉深尺寸包括拉深毛坯的尺寸、拉深次数的计算、压边装置的使用与否以及压边力的计算。
1.1带凸缘圆筒形件毛坯尺寸的计算由图1，零件的厚度t=2mm，因此在计算毛坯尺寸时应采用中线尺寸计算。
该零件的相对直径dt/d=380/320=1.18，其中dt为凸缘直径，d为圆筒件底部直径，取修边余量δ=6mm。
由拉深毛坯尺寸的计算公式可知：根据图1，d4=380+2δ=392mm，r=6mm，d2=d+2r=332mm，H=98mm由此计算出防尘盖毛坯尺寸：1.2是否需要压边装置和拉深次数的计算本零件采用普通平面凹模拉深，毛坯不起皱条件为：t/D≥（0.09～0.17）（1-m）由图1和D可计算出：t/D=2/527=0.38%，总拉深系数m=d2/D=332/527=0.63。
因此（0.09～0.17）（1-m）=0.0333～0.0629，则t/D<（0.09～0.17）（1-m），因此该零件拉深时需使用压边圈。
圆筒形件拉深模的设计
向： 伸长
凸缘部分 切 向： 压缩
厚度方向： 一定范围内变薄，一定范围外增厚
（2）凹模圆角部分
（3）筒壁部分
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（4）凸模圆角部分 （5）筒底部分
2.应力
拉深成形后制件壁厚和硬度分布
三、拉深时凸缘区的应力分布与起皱
1.拉深过程中某一瞬间，凸缘区的应力分布 （1）径向拉应力边缘最小为0，凹模口处最大。 （2）切向压应力边缘最大，凹模口处最小，但不为0。
圆筒形件拉深模设计
内容简介： 拉深是基本冲压工序之一
本学习情境在分析拉深变形过程及拉深件质量影响因素 的基础上，介绍了拉深工艺计算、工艺方案制定和拉深模设 计。涉及到拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数 及最小拉深系数的影响因素、圆筒形件的工艺计算、其它形 状零件的拉深变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、 拉深模的典型结构、拉深模的工作零件设计、辅助工序等。
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（3）在R′=0.61 Rt处，径向拉应力等于切向压应力，往内，拉 应力占优、厚度变薄，往外，压应力占优、厚度增厚。 2.整个拉深过程中σ1max、σ3max的变化规律 （1）σ1max的变化规律
由小逐渐增大，当Rt=（0.8~0.9）R时，σ1max最大，即拉深 刚开始不久拉应力即达到最大；然后逐渐减小，结束时为零。 （2）σ3max的变化规律
编辑本段生产类型
生产类型通常分为三类。
1．单件生产 单个地生产某个零件，很少重复地生 产。
2．成批生产 成批地制造相同的零件的生产。
3．大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作 地点经 常是重 复进行 一种零 件的某 一工序 的生产 。
球形件反复拉深成形工艺有限元模拟及试验
球形件反复拉深成形工艺有限元模拟及试验骆俊廷1,2田保瑞1 陈艺敏1 张春祥11.燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,秦皇岛,0660042.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,秦皇岛,066004摘要:提出了球形件反复拉深成形工艺,对该工艺进行了有限元模拟与试验验证㊂与一次拉深成形工艺进行了对比分析,结果表明:凹模圆角区与法兰区应力状态及大小基本相同,但在球底区,反复拉深时径向应力和周向应力都远小于一次拉深的应力,球底区径向应力和周向应力基本为压应力或很小的拉应力;反复拉深时球底区厚度方向应变明显减小,一次拉深㊁二次反复拉深㊁三次反复拉深成形的制品最薄点减薄率分别为0.189㊁0.122㊁0.049,三次反复拉深可实现近等壁厚制品的拉深成形㊂该工艺与筒底冷校形工艺相结合,可实现近等壁厚深筒形零件的拉深成形㊂关键词:球形件;反复拉深;有限元模拟;近等壁厚成形中图分类号:T G 386 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.11.019F i n i t eE l e m e n t S i m u l a t i o na n dE x p e r i m e n t s f o rR e p e t i t i v eD e e p D r a w i n g o f S ph e r i c a l P a r t s L u o J u n t i n g 1,2 T i a nB a o r u i 1 C h e nY i m i n 1 Z h a n g C h u n x i a n g11.E d u c a t i o n M i n i s t r y K e y L a b o r a t o r y o fA d v a n c e dF o r g i n g a n dS t a m p i n g S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,Y a n s h a nU n i v e r s i t y ,Q i n h u a n gd a o ,He b e i ,0660042.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o fM e t a s t a b l eM a t e r i a l sS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,Y a n s h a nU n i v e r s i t y ,Q i n h u a n gd a o ,He b e i ,066004A b s t r a c t :An e wr e p e t i t i v e d e e p d r a w i n gf o r m i ng o f s ph e ri c a l p a r t sw a s p r e s e n t e d a n d f i n i t e e l e m e n t s i m -u l a t i o n a n d e x p e r i m e n t sw e r e c a r r i e d o u t .T h e s t r e s s s t a t e a n d v a l u e sw e r e a l m o s t e q u a l i n t h e f l a n ge a r e a a n d i n t h e c i r c l e ‐c o r n e r s c o m p a r e dw i t h o n c e d e e p d r a w i n gf o r m i n g,b u t i n t h e b a l l b o t t o ma r e a t h e r a d i a l s t r e s s e s a n d c i r c u m f e r e n t i a l s t r e s s e sw e r e pr e s s u r e s t r e s s e s o r s m a l l t e n s i l e s t r e s s e s ,w h i c hw e r em u c h l e s s t h a n t h a t i n o n c e d e e p d r a w i n g .T h e t h i n n i n g s t r a i n o f p a r t s i s r e d u c e d e v i d e n t l y i n t h e b a l l b o t t o ma r e a f o r r e p e t i t i v e d e e pd r a w i n g .T he t h i n n i n g r a t e of f o r m i ng p a r t s i n thi n n e s t p o i n t f o r o n c e d e e p d r a w i n g ,2‐t i m e d e e p d r a w i n ga n d 3‐t i m e d e e p d r a w i n g a r e a s 0.189,0.122,0.049r e s p e c t i v e l y .T h e t h i n n i n g s t r a i n i s v e r y sm a l l i n t h e 3‐t i m e r e p e t i t i v e d e e p d r a w i n g ,w h i c hr e a l i z e sn e a r e q u a l ‐t h i c k n e s sw a l l f o r m i n g .C o m b i n e dw i t ht h eb o t t o mc o l d s i z i n g t e c h n o l o g y ,t h e t e c h n o l o g y c a n r e a l i z e t h e f o r m i n g o f d e e p c u p w i t hu n i f o r mt h i c k n e s s .K e y w o r d s :s p h e r i c a l p a r t ;r e p e t i t i v ed e e p d r a w i n g ;f i n i t e e l e m e n t s i m u l a t i o n ;n e a r e q u a l ‐t h i c k -n e s sw a l l f o r m i n g收稿日期:20140707基金项目:河北省自然科学基金资助项目0 引言板材特种冲压成形工艺的研究是冲压领域的主要发展方向之一㊂目前,研究开发较多的板材特种冲压成形工艺有板料软模成形工艺和柔性成形技术,如充液成形㊁黏性介质压力成形㊁固体颗粒介质和粉末介质成形以及多点反复成形等㊂但这些工艺由于各种特殊介质和装备的采用,都存在一些难以克服的缺点,如冲液成形和黏性介质压力成形尽管能适当提高成形极限,但大大限制了加热温度的提高[1‐2];固体颗粒介质和粉末介质拉深成形工艺虽然解决了加热温度的限制问题,但又造成了生产效率的大大降低,且成形制品壁厚会减薄与不均匀[3‐4];多点反复成形会产生压痕这一成形缺陷,影响成形件的外观和精度,同时还会产生阶梯效应[5‐7]㊂使材料进行反复变形,能提高变形区的硬化效果,有效抑制变形区在拉深成形过程中的过度减薄,从而提高板材的拉深成形极限[8]㊂球形件反复拉深成形工艺就是利用这一原理,它可以在实现板材厚度减薄量很小的条件下大大提高板材成形极限㊂该工艺与校形工艺相结合,可实现近等壁厚深筒形零件的拉深成形㊂本文在提出该工艺的基础上,对该工艺进行了有限元模拟,并进行了试验验证㊂1 反复拉深成形工艺球形件反复拉深成形工艺是在一次拉深成形工艺基础上,结合正反复合拉深和板材多点反复成形的优点,提出的一种新型的刚性模具拉深成形工艺㊂成形过程中通过控制上下两个刚性半球形凸模的协调运动实现进给,对坯料进行正反循环拉深㊂球形件二次反复拉深基本原理如图1所示㊂首先进行一次拉深,控制上凸模和下凸模同时向下进给h 1,一次拉深结束;然后进行二次反㊃8351㊃中国机械工程第26卷第11期2015年6月上半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.拉深,下凸模和上凸模同时向上进给h 2;重复上述过程,可交替循环进行反复拉深成形㊂(a )初始状态 (b )一次拉深(c)二次拉深图1 球形件二次反复拉深成形工艺原理图2 有限元模拟2.1 有限元模型用M a r c 软件对球形件一次直接拉深成形和反复拉深成形进行有限元模拟,所建模型为1/41.上凹模 2.上凸模 3.坯料4.下凹模 5.下凸模图2 球形件反复拉深有限元模型轴对称模型,反复拉深模型如图2所示㊂其中坯料半径为42mm ,厚度为1.08mm ,上下凸模半径均为23.35mm ,上下凹模圆角半径均为6.5mm ㊂采用八节点六面体单元,共划分12288个网格㊂材料为304不锈钢,经拉伸试验测得,材料的真应力真应变曲线如图3所示,材料的弹性模量E =145.757G P a,泊松比μ=0.3,摩擦因数f =0.1㊂图3 304不锈钢真应力真应变曲线与球形件反复拉深成形模拟相比,一次拉深时网格划分㊁材料属性㊁边界条件均不变,只是没有下拉深凸模㊂一次拉深成形模拟时,凸模的运动曲线如图4所示,总时长为200s ;二次反复拉深成形模拟时,凸模的运动曲线如图5所示,总时长为400s ;三次反复拉深成形模拟时,凸模的运动曲线如图6所示,总时长为550s㊂图4球形件一次拉深时凸模位移随时间变化图5球形件二次反复拉深时凸模位移随时间变化图6 球形件三次反复拉深时凸模位移随时间变化2.2 模拟结果2.2.1 应力分析图7和图8分别为一次拉深与二次反复拉深完成时径向应力和周向应力对比曲线㊂球形件一次拉深是拉深与胀形的组合,而反复拉深由于硬化作用,使得变形区随着反复拉深行程增加不断向法兰区移动,导致最终成形时应力分布与一次拉深明显不同㊂从图7和图8可以看出:与球形件一次拉深成形相比,凹模圆角区与法兰区应力状态基本相同,但在球底区,反复拉深时径向应力和周向应力都明显小于一次拉深时的径向应力和周向应力,球底区径向应力和周向应力基本为压应力或很小的拉应力,所以球底区减薄量很小或基本不减薄㊂球形件二次反复拉深完成时径向拉应力和周向拉应力最大值的产生位置与一次拉深成形不同而且不在同一位置,这有利于防止成形制品局部过度减薄和破裂缺陷的产生㊂2.2.2 厚向应变与壁厚分析图9所示为球形件一次拉深㊁二次反复拉深㊁㊃9351㊃球形件反复拉深成形工艺有限元模拟及试验骆俊廷 田保瑞 陈艺敏等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图7 球形件一次拉深与二次反复拉深完成时的径向应力图8 球形件一次拉深与二次反复拉深完成时的周向应力三次反复拉深三种工艺下厚向应变的分布曲线㊂图10所示为模拟得到的拉深成形制品各区域的壁厚分布曲线㊂由图9和图10可以看出,由于成形过程中应力状态的不同和坯料的硬化作用,反复拉深时球底区厚向应变明显减小,一次拉深㊁二次反复拉深㊁三次反复拉深成形的制品最薄点减薄率分别为0.189㊁0.122㊁0.049,三次反复拉深时,厚度方向应变很小,可充分证明反复拉深可以抑制坯料的减薄量,三次反复拉深时,可实现近等壁厚拉深成形㊂图9球形件三种工艺厚向应变图10 三种工艺下成形零件壁厚比较球形件一次拉深成形和三次反复拉深成形后的零件轮廓如图11所示,可以看出:三次反复拉深成形的零件减薄量明显比直接拉深的零件减薄量小,壁厚比较均匀㊂三次反复拉深成形零件的法兰边缘的剩余量明显比直接拉深的剩余量少,且反复拉深成形的零件球底部有微小突起,这是由于反复过程中球底区一直没有贴模造成的㊂图11 一次拉深成形和三次反复拉深成形零件的轮廓比较3 试验验证球形件反复拉深成形模具的装配示意图见图12㊂坯料直径d =84mm ,半球形凸模直径为46.7mm (拉深系数K =1.80),总行程均为32mm ㊂为了与模拟最大限度地保持一致,一次拉深成形是直接拉深32mm ;二次拉深成形时先拉深16mm ,然后将零件取出翻转,再向下拉深48mm ;三次拉深成形时先拉深12mm ,然后将零件取出翻转,再反向拉深28mm ,然后再将零件翻转,再次反向拉深48mm ㊂图13所示分别是经过一次拉深㊁二次反复拉深㊁三次反复拉深成形后的零件,可以发现二次反复拉深㊁三次反复拉深成形零件的球底部分均有一微小的突起,这与模拟结果一致㊂产生突起主要原因是一次拉深底部硬化,造成二次反复拉深过程中凸模与坯料在球底部分不能贴模㊂突起可㊃0451㊃中国机械工程第26卷第11期2015年6月上半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.1.凸模 2.螺栓 3.螺母 4.平垫圈 5.导向板6.凹模板 7.凹模固定板 8.下模座图12成形试验模具图(a )一次拉深 (b)二次反复(c)三次反复图13 拉深成形的球形件以在筒形件后续筒底冷校形工艺中消除,不会对整体成形造成影响㊂将三种不同成形工艺下成形的零件样品进行线切割从中间剖开,利用螺旋测微仪测量样品零件各个部分的厚度,测量点的位置选取坐标如图14所示㊂图14 测量点位置选取坐标图采用一次拉深㊁二次反复拉深㊁三次反复拉深三种不同的成形工艺,在同一行程下成形得到的样品零件厚度变化对比如图15所示㊂由图15可以看出,一次拉深㊁二次反复拉深㊁三次反复拉深成形的样品零件在球底区的壁厚减薄量依次减小,其中三次反复拉深成形的零件壁厚减薄量最小,近似等壁厚分布㊂试验结果与模拟结果完全一致㊂图15 三种成形工艺下的球形零件壁厚分布4 结论(1)球形件反复拉深成形与一次拉深成形有限元模拟结果的比较表明:在球底区,反复拉深时径向应力和周向应力都明显小于一次拉深的径向应力和周向应力,球底区径向应力和周向应力基本为压应力或很小的拉应力;反复拉深时球底区厚向应变明显减小,三次反复拉深时,厚度方向应变很小,可实现近等壁厚拉深成形㊂(2)采用试验模具对球形件反复拉深成形进行试验研究,结果表明:反复拉深成形的球形件壁厚减薄量更小,壁厚更加均匀,其中三次反复拉深成形的球形件近似等壁厚分布,与模拟结果完全一致㊂参考文献:[1] 骆俊廷,赵志勇,黄倩影,等.筒形件颗粒软凹模拉深成形试验研究[J ].中国机械工程,2013,24(10):1395‐1398.L u oJ u n t i n g ,Z h a oZ h i y o n g ,H u a n g Q i a n y i n g ,e ta l .E x p e r i m e n t a l R e s e a r c ho nD e e p D r a w i n g o fC u p Sh e l l b y G r a n u l e sF l e x i b l eC a v i t y F o r m i n g [J ].C h i n a M e -c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2013,24(10):1395‐1398.[2] 黄倩影,骆俊廷,范存杰,等.板料颗粒介质软凹模成形颗粒运动规律研究[J ].中国机械工程,2012,23(1):113‐125.H u a n g Q i a n y i n g ,L u o J u n t i n g ,F a nC u n j i e ,e t a l .R e -s e a r c ho n M o v e m e n tR e g u l a r i t y o fG r a n u l e sd u r i n gS h e e t ’sG r a n u l eF l e x i b l eG a v i t y F o r m i n g[J ].C h i n a M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2012,23(1):113‐125.[3] 骆俊廷,黄倩影,顾勇飞,等.筒形件颗粒或可压缩粉末软凹模拉深工艺的力学分析[J ].中国机械工程,2011,22(14):1745‐1753.L u o J u n t i n g ,H u a n g Q i a n y i n g ,G uY o n g f e i ,e t a l .M a -c h a n i c sA n a l y s i so fG r a n u l e so rP o w e rF l e x i b l eC a v i t y D e e p D r a w i n g T e c h n o l o g y f o rC u p Sh e l l [J ].C h i n a M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2011,22(14):1745‐1753.[4] 顾勇飞,骆俊廷,范存杰,等.筒形件粉末软凹模拉深数值模拟及实验[J ].塑性工程学报,2014,21(1):28‐32.G uY o n g f e i ,L u o J u n t i n g ,F a nC u n ji e ,e t a l .R e s e a r c h o nM o v e m e n tR e g u l a r i t y o fG r a n u l e s d u r i n g S h e e t ’s G r a n u l eF l e x i b l e C a v i t y F o r m i n g [J ].J o u r n a lo f P l a s t i c i t y E n g i n e e r i n g,2014,21(1):28‐32.[5] C a i Z h o n g y i ,L iM i n gz h e .F i n i t eE l e m e n t S i m u l a t i o n o fM u l t i ‐p o i n t S h e e tF o r m i n g P r o c e s sB a s e do n I m -p l i c i tS c h e m e [J ].J o u r n a lo f M a t e r i a l s P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y,2005,161(3):449‐455.(下转第1549页)㊃1451㊃球形件反复拉深成形工艺有限元模拟及试验骆俊廷 田保瑞 陈艺敏等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.参考文献:[1] L i uSC,H uSJ.V a r i a t i o nS i m u l a t i o nf o rD e f o r m-a b l eS h e e tM e t a lA s s e m b l i e sU s i n g F i n i t eE l e m e n tM e t h o d s[J].A S M EJ o u r n a l o fM a n u f a c t u r i n g S c i-e n c e a n dE n g i n e e r i n g,1997,119(3):369‐374.[2] H s i e hCC,O hKP.S i m u l a t i o n a n dO p t i m i z a t i o n o fA s s e m b l y P r o c e s s e sI n v o l v i n g F l e x i b l e P a r t s[J].J o u r n a l o fV e h i c l eD e s i g n,1997,18(5):455‐465.[3] C a iW,H uSJ,Y u a nJX.D e f o r m a b l eS h e e tM e t a lF i x t u r i n g:P r i n c i p l e s,A l g o r i t h m sa n dS i m u l a t i o n s[J].T r a n s a c t i o n s o f t h eA S M EJ o u r n a l o fM a n u f a c-t u r i n g S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,1996,118(3):318‐324.[4] H u a n g W e n z h e n,K o n g Z h e n y u,C h e n n a m a r a j u A.R o b u s tD e s i g nf o rF i x t u r e L a y o u ti n M u l t i s t a t i o nA s s e m b l y S y s t e m s U s i n g S e q u e n t i a lS p a c eF i l l i n gM e t h o d s[J].J o u r n a l o f C o m p u t i n g a n d I n f o r m a t i o nS c i e n c e i nE n g i n e e r i n g,2010,10(041001):1‐11.[5] l z q u i e r d oL E,H uSJ,R a nJ i n.R o b u s tF i x t u r eL a y o u tD e s i g n f o r aP r o d u c t F a m i l y A s s e m b l e d i n aM u l t i s t a g e R e c o n f i g u r a b l e L i n e[J].J o u r n a l o fC o m p u t i n g a n d I n f o r m a t i o nS c i e n c e i nE n g i n e e r i n g,2009,131(041008):1‐9.[6] L iB i n g,Y u H o n g j i a n,Y a n g X i a o j u n.V a r i a t i o nA n a l y s i sa n d R o b u s tF i x t u r e D e s i g no faF l e x i b l eF i x t u r i n g S y s t e m f o rS h e e t M e t a l A s s e m b l y[J].J o u r n a lo f C o m p u t i n g a n dI n f o r m a t i o n S c i e n c ei nE n g i n e e r i n g,2010,132(041014):1‐12.[7] 刑彦峰,金隼,来新民,等.基于径向基函数的响应面法在薄板装配夹具设计中的应用[J].计算机辅助设计及图形学学报,2009,21(1):102‐107.X i n g Y a n f e n g,J i nS u n,L a iX i n m i n,e t a l.A p p l i c a-t i o no fR e s p o n s e S u r f a c eM e t h o d o l o g y B a s e d o nR a-d i a l B a s i sF u n c t i o n i nF i x t u r eDe s i g n[J].J o u r n a l o fC o m p u t e r A i d e dD e s i g n&C o m p u t e r G r a p h i c s,2009,21(1):102‐107.[8] 于奎刚,金隼,来新民.基于T a g i c h i的柔性薄板装配夹具稳健设计[J].上海交通大学学报,2009,43(6):1941‐1949.Y uK u i g a n g,J i nS u n,L a i X i n m i n.AF i x t u r eL o c a-t i n g R o b u s t D e s i g n M e t h o d o f C o m p l i a n t S h e e tM e t a lA s s e m b l y B a s e d o n T a g u c h i M e t h o d[J].J o u r n a l o fS h a n g h a iJ i a o t o n g U n i v e r s i t y,2009,43(6):1941‐1949.[9] 邓乾旺,文文.基于拉丁超立方抽样的薄板装配误差分析[J].中国机械工程,2012,23(8):947‐951.D e n g Q i a n w a n g,W e n W e n.S h e e t M e t a lA s s e m b l yD e v i a t i o nB a s e do nL a t i n H y p e r c u b eS a m p l i n g[J].C h i n a M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,2012,23(8):947‐951.[10] d eS o u z aT,R o l f eBF.U n d e r s t a n d i n g R o b u s t n e s so f S p r i n g b a c k i nH i g hS t r e n g t hS t e e l s[J].I n t e r n a-t i o n a lJ o u r n a lo f M e c h a n i c a lS c i e n c e s,2013,68:236‐245.[11] 洛尔.抽样:设计与分析[M].金勇进,译.北京:中国统计出版社,2009.[12] 姜欣,方立桥,李明.I s i g h t参数优化理论与实例详解[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.(编辑 王艳丽)作者简介:段利斌,男,1987年生㊂湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室博士研究生㊂主要研究方向为汽车碰撞安全性设计㊁全参数化概念车身快速设计㊁可靠性优化设计㊂陈 琢,男,1990年生㊂湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室硕士研究生㊂宋 凯,男,1981年生㊂湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室助理研究员㊂曾思琴,女,1985年生㊂湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司工程师㊂张红民,男,1972年生㊂湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司工程师㊂刘九五,男,1990年生㊂湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室硕士研究生㊂(上接第1541页)[6] P e i Y o n g s h e n g,L iM i n g z h e,L i X u e,e t a l.N u m e r-i c a l S i m u l a t i o n o f W r i n k l e P h e n o m e n o n d u r i n gM u l t i‐p o i n tF o r m i n g P r o c e s so fS h a l l o w R e c t a n g l eC u p[J].J o u r n a l o fH a r b i nI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y(N e wS e r i e s),2004,11(3):300‐304. [7] 蔡中义,李明哲,付文智.板材多点成形过程的有限元分析[J].计算力学学报,2002,19(3):1458‐1461.C a iZ h o n g y i,L i M i n g z h e,F u W e n z h i.F i n i t eE l e-m e n tA n a l y s i s o f t h eP r o c e s so fM u l t i‐p o i n tF o r m-i n g f o r S h e e tM e t a l[J].C h i n e s e J o u r n a l o fC o m p u-t a t i o n a lM e c h a n i c s,2002,19(3):1458‐1461. [8] 杨开怀,彭开萍,陈文哲.模具结构对反复模压变形5052铝合金显微组织的影响[J].材料热处理学报, 2011,32(6):103‐108.Y a n g K a i h u a i,P e n g K a i p i n g,C h e n W e n z h e.I n f l u-e n c e o fD i eC o n s t r u c t i o no n M i c r o s t r u c t u r eo f5052A l u m i n i u m A l l o y P r o c e s s e d b y R e p e t i t i v e G r o o v eP r e s s i n g[J].T r a n s a c t i o n so f M a t e r i a l sa n d H e a tT r e a t m e n t,2011,32(6):103‐108.(编辑 袁兴玲)作者简介:骆俊廷,男,1975年生㊂燕山大学机械工程学院教授㊁博士研究生导师㊂主要研究方向为精密成形工艺及仿真技术㊁难变形材料塑性加工技术㊂发表论文60余篇㊂田保瑞,男,1988年生㊂燕山大学机械工程学院硕士研究生㊂陈艺敏,女,1991年生㊂燕山大学机械工程学院硕士研究生㊂张春祥,男,1980年生㊂燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室助理研究员㊂㊃9451㊃采用响应窗评价的薄板变形稳健性研究 段利斌 陈 琢 宋 凯等Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
圆筒零件一次拉深模具设计
目录一、冲压件的工艺分析 (2)1.材料2.工件结构3.尺寸精度二、确定工艺方案及模具结构形式 (2)1.方案的提出2.方案的比较2.方案的确定三、确定毛配形状尺寸和工序件主要参数的计算 (3)1.确定切边余量Δh2.计算毛坯直径D3．确定是否要压边圈4.确定拉深次数5.排样及材料利用率四、零件的工艺过程 (5)五、拉深凸凹尺寸的确定 (6)六、计算模具压力中心 (7)七、弹性元件的设计 (7)八、模具零件的选用 (7)1.模架的选择2.模柄的选择九、冲压设备的校核 (8)十、其他需要说明的问题 (9)1.挡料钉3.定位钉4.垫板的设计5.卸料板十一、模具装配 (10)1．装配一般按下面的步骤2．试冲和调整十二、参考文献 (11)工件名称：圆形深筒生产批量：中批量材料：08F厚度：2mm描述：圆筒类零件，底部中央有一个直径为10mm的圆孔。
一、零件的工艺分析1.1、材料08F，是优质碳素结构钢，塑性好、组织均匀、晶粒大小适当具有良好的拉深性能。
1.2、工件结构零件为圆筒类带孔拉深件，孔在底部并且不在拉深变形区，冲孔尺寸符合要求，零件的孔与孔和孔的边缘的距离同样符号要求。
1.3、尺寸精度零件图上尺寸属于IT14级。
一般冲压能满足精度要求。
结论：可以进行冲裁拉深加工。
二、确定工艺方案及模具结构形式从工件结构形状可知，工件成型所需的基本工序为冲孔、落料、拉深、切边四种。
其中冲孔、落料的方法可采用单工序模、复合模和级进模。
2.1、方案的提出方案一：采用复合模。
首先在复合模上同时完成冲孔落料复合工序，然后在拉深模上完成拉深。
方案二：采用单工序模。
首先在冲孔模上冲孔，然后落料，最后在拉深模上完成拉深。
方案三；采用连续模具。
首先在连续模具上完成冲孔和落料工序，然后在拉深模上完成拉深。
2.2、方案的比较方案一的优点是工序相对集中，需要用模具较少，压力机和操作人员的效力较高。
缺点是模具结构相对较复杂。
方案二的优点是模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快，缺点是工序分散，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动量较大，不适合批量生产。
圆筒形件拉深模设计PPT课件
现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有 一机两用 的功效， 用户根据 不同的加 工对象选 择使用， 即电主轴 和镗杆可 相互更换 使用。这 种结构兼 顾了两种 结构的不 足，还大 大降低了 成本。是 当今卧式 镗铣床的 一大创举 。电主轴 的优点在 于高速切 削和快速 进给，大 大提高了 机床的精 度和效率 。
圆筒形件是最典型的拉深件。 1.拉深成形时板料的受力分析 2.拉深变形过程及特点
（1）拉深变形过程
平板圆形坯料的凸缘
弯曲绕过凹模圆角，然后拉直
形成竖直筒壁(凸缘逐渐减小，筒壁逐渐增高的过程）。
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
（2）网格变化
① 筒底 无变化
② 筒壁 无变化
③ 凸缘区 径向伸长，切向压缩。
它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒 形零件及其它形状复杂的薄壁零件。
拉深
不变薄拉深 变薄拉深
拉深模： 拉深所使用的模具。
拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较
大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大 于板料厚度。
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
一、拉深变形过程
（2）拉深变形特点
① 筒底、筒壁是传力区。
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
② 凸缘区是变形区 ③ 变形不均匀：凸缘边缘变形最大。
二、拉深过程中坯料内的应力与应变状态
1.应变 （1）凸缘区
径 向： 伸长 凸缘部分 切 向： 压缩
厚度方向： 一定范围内变薄，一定范围外增厚 （2）凹模圆角部分 （3）筒壁部分
凸缘宽度减少到原来宽度一半时最易起皱。
圆筒形件拉深模设计
第一节 拉深基本原理
典型圆筒件拉深的压边力控制数值模拟
１５６（ ２００４） １９３５－ １９４２．
方法标准汇编（ 第 ２ 版） ．北京： 中国标准出版社， ２００２ ．
［８］ 秦泗吉．板料剪切与冲裁加工过程有限 元 模 拟 及 实 验 研 究．燕 山
［５］ 林 治 平 ， 谢 水 生 ， 程 军．金 属 塑 性 变 形 的 实 验 方 法．北 京 ： 冶 金
２ 模型的建立 根据物理实验确定模， 拟用拉深件坯料直径
１００ｍｍ， 拉深筒形件直径 ６０ｍｍ， 拉深高度 １５ｍｍ， 材 料 厚 ０．４ｍｍ 的 ０８Ｆ 冷 轧 钢 板 ， 制 备 毛 坯 网 格 时 以 ３ｍｍ 为间隔制备矩形网格。实验用模具相关参数 ： 凹模 工 作 部 分 直 径 ６１ｍｍ， 圆 角 半 径 ３．５ｍｍ； 凸 模 工 作部分直径 ６０ｍｍ， 圆角半径 ２ｍｍ； 模具单边间隙 ０．５ｍｍ。
表 １ 材料性能参数［４］
屈服 抗拉 应变强 硬化 各向异性指数
杨氏模量
泊松比 强度 强度 化系数 指数
／ＧＰａ
σｓ ／ＭＰａ σｂ ／ＭＰａ Ｋ ／ＭＰａ ／ｎ Ｒ００ Ｒ４５ Ｒ９０
２０７ ０．２８ １７５ ２９５ ３１２ ０．１８５ １．２３ ０．９１ １．５８
图 １ 模型的建立
３ 数值模拟
圆筒形件拉深理论压边力的大小可以按下式计
陷， 根据压边力理论可适当加大压边力的数值来消
除起皱。因此， 再采用 ２０ｋＮ、３０ｋＮ、４０ｋＮ、５０ｋＮ 这样
一组压边力值继续进行数值模拟实验， 来寻找优化
的压边力值。图 ４ 所示为不同压边力的成形极限曲
线， 图中可以看出， 其他条件不变的情况下， 随着压
边力的增大， 起皱得到明显的改善， 起皱区域逐渐缩
（ ａ） Ｆ＝２０ｋＮ
基于dynaform盒形拉深件的数值模拟
基于 dynaform 盒形拉深件的数值模拟摘要:根据冲压课程教学中的拉深网格实验，采用板料成形数值模拟软件Dynaform对圆筒形零件拉深工艺过程进行了模拟，并将模拟结果与理论压边力和物理实验结果进行了比较。
验证了数值模拟结果与拉深网格物理实验的一致性，同时也验证了Dynaform板料成形模拟计算结果具有很高的可靠性，在实践中是可以应用的。
关键词:拉深盒型件压边力数值模拟引言在板料拉深成形过程中，影响板料成形质量的因素有很多，诸如压边力大小、凹凸模圆角半径、拉深材料性能、拉深模具参数、摩擦润滑条件以及坯料形状和大小等等都是重要的影响因素。
其中，压边力(BHF)的大小对板料拉深成形质量影响尤为明显田，且它也是最易于控制和调节的参数。
板材拉深的主要缺陷是起皱和破裂。
为了防止零件发生起皱，一般都采用压边圈和足够大的压边力,大的压边力尽管可以防止或消除起皱，但可能引起拉裂。
由于计算机仿真技术在薄板冲压成形中的应用，这一工程中的难题得到了有效的解决。
第1章有限元模型建立1.1 编辑零件名选择菜单“零件层”|“编辑”命令，分别修改毛坯零件文件名为“BLANK”，压边圈为“BINDER”，凹模零件为“DIE”。
1.2 零件单元网格划分选择“前处理”|“单元”命令，在弹出的“单元”对话框中单击“曲面网格划分”按钮，设置网格最大尺寸为4mm，其他参数采用默认设置，分别对DIE、BINDER、BLANK进行网格划分。
1.3 零件网格检查(1)选择“前处理”|“模型检查/修补”命令，在弹出的“模型检查/修补”对话框中单击“自动翻转单元法向” 按钮，使法线方向指向Z轴正方向。
(2)单击“显示边界”按钮，进行边界检查，观察单元网格是否有缺陷。
第2章传统设置2.1设置当前零件(1) 选择菜单“零件层”|“创建”命令，在弹出的“创建零件层”对话框中新建一个名为“PUNCH”的零件层，此时系统自动将新建的零件“PUNCH”设置为当前零件。
《2024年球形件反复拉深成形新工艺有限元模拟及试验研究》范文
《球形件反复拉深成形新工艺有限元模拟及试验研究》篇一一、引言随着现代制造业的快速发展，金属成形技术已成为制造领域中不可或缺的一部分。
球形件作为众多产品中的关键部件，其成形工艺的研究与优化显得尤为重要。
在球形件的制造过程中，反复拉深成形新工艺的应用逐渐受到关注。
本文将针对球形件反复拉深成形新工艺进行有限元模拟及试验研究，旨在提高球形件的成形质量与生产效率。
二、球形件反复拉深成形新工艺概述球形件反复拉深成形新工艺是一种基于传统拉深成形技术的新型工艺。
该工艺通过多次反复拉深，使金属材料在模具的作用下逐渐成形为所需形状的球形件。
该工艺具有成形质量高、生产效率高、材料利用率高等优点，已成为现代金属成形领域的重要技术之一。
三、有限元模拟方法及应用有限元法作为一种有效的数值模拟方法，被广泛应用于金属成形过程的模拟研究中。
本文采用有限元法对球形件反复拉深成形新工艺进行模拟分析，主要包括以下几个方面：1. 模型建立：根据球形件的几何形状及材料特性，建立相应的有限元模型。
2. 材料属性设定：根据实际材料性能，设定材料的弹性模量、屈服强度、硬化指数等参数。
3. 边界条件设定：根据实际生产过程中的约束条件，设定模具与工件之间的接触关系、摩擦系数等边界条件。
4. 模拟过程分析：通过有限元软件进行模拟分析，观察金属材料的流动情况、应力分布及变形情况等。
四、试验研究方法及结果分析为了验证有限元模拟结果的准确性，本文进行了相应的试验研究。
试验研究主要包括以下几个方面：1. 试验材料准备：选用合适的金属材料，制备成球形件所需的坯料。
2. 模具设计及制造：根据球形件的几何形状及尺寸要求，设计并制造相应的模具。
3. 试验过程及参数设定：按照反复拉深成形新工艺的要求，设定相应的拉深次数、拉深速度、模具间隙等参数。
4. 结果分析：对试验结果进行观察与分析，比较有限元模拟结果与实际试验结果的差异，分析误差产生的原因及改进措施。
五、结果与讨论通过有限元模拟及试验研究，得出以下结论：1. 球形件反复拉深成形新工艺的有限元模拟结果与实际试验结果基本一致，验证了有限元模拟方法的可靠性。
圆筒形零件拉深压边力的数值模拟
·１４· 机械 ２００４年第３１卷第５期收稿日期：2003-12-10 作者简介：姜雷（1981-），男，硕士，主要研究方向：材料加工过程的数值模拟．圆筒形零件拉深压边力的数值模拟姜雷，陈君若，沈选举，孙东明（昆明理工大学 机电工程学院 云南 昆明 ６５００９３） 摘要：采用板料成形模拟软件Ｄｙｎａｆｏｒｍ对圆筒形零件拉深工艺过程进行了模拟，计算了理论压边力，并与模拟结果进行了比较，分析了压边力对成形件壁厚、应力和应变的影响。
验证了理论计算压边力在实践中是可以应用的。
关键词：计算机模拟；板料成形；拉深 中图分类号：O242 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(2004)03－0014－03The computer simulation of the binder press of columnar parts JIANG Lei ，CHEN Jun-ruo ，SHEN Xuan-ju ，SUN Dong-ming(Faculty of Mechanical and Electrical, Kunming University of Science & technology, kunming 650093,China) Abstract ：In this paper, we utilized finite element method and LS-DYNA-based sheet metal forming simulation solution software Dynaform to simulate the whole mandrelling process of columnar parts, compared the binder press of theoretic calculated result with that of simulated result, and analyzed the influence of binder press to the wall thick 、stress and strain of parts. At last, we validated that the theoretic calculated binder press can be applied in practice to help engineers designing mould.Key words ：Computer simulation ；sheet metal forming ；mandrelling拉深过程中由于切向压应力的作用，凸缘材料失去稳定而造成起皱，起皱首先在凸缘最外缘出现。
基于dynaform圆筒形件最小拉深系数测定及拉深过程模拟分析
吉林大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程专业（锻压）综合实验题目：圆筒形件最小拉深系数测定及拉深过程模拟分析毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日目录一、实验过程报告 (1)1、实验目的 (1)2、实验内容 (1)3、实验用具 (1)4、实验步骤 (1)5、实验材料（08AL）性能分析 (2)6、影响材料冲杯实验结果的因素 (2)7、实验数据 (2)二、用DYNAFORM软件模拟实验过程中的拉深试件 (3)1、创建三维模型 (3)2、数据 (3)(1) 创建DYNAFORM数据库 (3)(2)导入模型 (3)(3) 参数设定 (4)3、网格划分 (5)4、网格检查及网格修补 (6)5、自动设置 (7)(1) 初始设置 (7)(2) 定义板料零件“BAN50” (8)(3) 定义凹模零件“AOMO”、凸模零件“TUMO” (10)(4) 定义压边圈零件“YBQ” (10)(5) 工模具初始定位设置 (11)(6) 工模具拉伸行程参数设置 (12)(7) 工模具运动规律的动画模拟演示 (12)(8) 提交LS-DYNA进行求解计算 (13)6、后置处理 (14)7、模拟结果分析 (15)(1) 零件的最终外形图 (15)(2) 最终零件的壁厚变化分布图 (15)(3) 最终零件的FLD图 (16)(4) 最终零件平均应力分布图 (16)8、实验结果模拟分析 (17)(1) 不同直径毛坯的成形极限图 (17)(2) 不同直径毛坯的厚度分布图 (19)(3) 不同直径毛坯的平均应力分布图 (21)(4) 模拟实验结果表 (23)一、实验过程报告1、实验目的（1）掌握最小拉深系数的测定方法。
某车型尾门内板拉深成形模具型面设计及成形性数值模拟
赖 于板 材成 形 Ｃ ＡＥ软 件 的 进 步 ， 同 时 ＣＡＤ技 术 的
发 展 也 为 快 速 实 现 虚 拟 设 计 提 供 了 重 要 的 帮 助 。数 值 模 拟 的 作 用 在 于 减 Ｏ＇ －￣模 的 次 数 。 在 采 用 数 值 模 ｉ
拟 之 前 ， 副 模 具 大 约 需 要 试 模 就 足 以 防 止 褶 皱 和 撕 裂 的 发 生 。 ～ 本 文应 用 Ｃ ＡＤ 技 术 设 计 了 某 车 型 尾 门 内 板 拉
深成 形模 具型 面 ， 形 并采 用 Ｃ 成 ＡＥ 技 术 对 拉 深 成 形 过 程 进 行 数 值 模 拟 ，成 形 进 一 步 反 馈 和 指 导 了 模 具 设计 的合理 性 。 ３ 某 车 型 尾 门 内板 设 计 实 例 ２ 大 型 汽 车 零 件 拉 深 成 形 模 具 型 面 设 计 流 程
质量。
④ 运 用 初 步 设 计 好 的 拉 深 成 形 模 具 型 面 进 行
Ｃ ＡＥ数 值 模 拟 ， 定 成 形 可 行 性 。 如 有 必 要 进 行 优 确 化 修正拉 深 模 型面 。
图 ４ 拉深成形数值模拟板 材厚度变化
⑤ 在 可 行 的 拉 深 模 具 型 面 Ｅ进 行 工 艺 参 数 优
摘 要 ：汽 车 零 件 拉 深 成 形 模 具 设 计 是 汽 车 工 业 中 的 关 键 技 术 ，在 中 国 汽 车 工 业 快 速 扩 张 的 时 期 ，Ｃ ／ ＡＤ Ｃ ／ ＡＥ ＣＡＭ 技 术 在 产 品 开 发 与 制 造 设 计 中 的全 面 应 用 对 于 缩 短 开 发 的 周 期 、 减 开 发 费用 以提 高 竞 争 力 等 变 缩 得 至 关 重 要 。本 文 应 用 ＣＡＤ 技 术 设 计 了某 车 型 尾 门 内板 拉 深 成 形 模 具 型 面 ， 采 用 Ｃ 并 ＡＥ 技 术 对 拉 深 成 形 过 程 进 行 数 值 模 拟 ，进 一 步 反 馈 和 指 导 了模 具 设 计 的 理 性 ． 合
《球形件反复拉深成形新工艺有限元模拟及试验研究》范文
《球形件反复拉深成形新工艺有限元模拟及试验研究》篇一一、引言随着制造业的快速发展，球形件因其独特的结构特性和广泛的应用领域，在众多行业中得到了广泛的应用。
其制造过程中，反复拉深成形技术因其高效率、高精度和良好的成形质量成为了关键技术之一。
本文通过对球形件反复拉深成形新工艺进行有限元模拟及试验研究，探讨其成形过程、优化工艺参数，为球形件的制造提供理论支持和实验依据。
二、球形件反复拉深成形新工艺概述球形件反复拉深成形新工艺是一种通过多次拉深和修形，使板材逐步成形为所需形状的工艺。
该工艺具有高效率、高精度、材料利用率高、成形质量好等优点。
本文将对该新工艺进行有限元模拟及试验研究，以探究其成形过程、优化工艺参数，提高球形件的制造质量和效率。
三、有限元模拟方法有限元法是一种高效的数值计算方法，通过将连续体离散化为有限个单元的组合体，求解各种工程问题和物理问题。
在球形件反复拉深成形过程中，采用有限元法进行模拟，可以有效地预测成形过程、优化工艺参数、降低试验成本。
1. 建模与网格划分：建立球形件反复拉深成形的几何模型，并对模型进行网格划分，以确保计算的精度和效率。
2. 材料模型及参数：根据球形件的材料特性，选择合适的材料模型及参数，如弹性模量、屈服极限等。
3. 边界条件及载荷：设定模拟过程中的边界条件和载荷，如压边力、摩擦系数等。
4. 模拟过程：按照实际生产过程中的步骤，进行反复拉深成形的模拟。
四、试验研究在有限元模拟的基础上，进行球形件反复拉深成形的试验研究。
通过试验验证模拟结果的准确性，同时探究工艺参数对成形质量的影响。
1. 试验材料与设备：选择合适的材料和设备进行试验，如钢板、液压机等。
2. 试验过程：按照设定的工艺参数进行反复拉深成形试验。
3. 结果分析：对试验结果进行分析，包括成形质量、尺寸精度等。
同时与有限元模拟结果进行对比，验证模拟结果的准确性。
五、结果与讨论1. 有限元模拟结果：通过有限元模拟，得到球形件反复拉深成形的整个过程，包括材料流动、应力分布、应变等情况。
《球形件反复拉深成形新工艺有限元模拟及试验研究》范文
《球形件反复拉深成形新工艺有限元模拟及试验研究》篇一一、引言随着现代制造业的快速发展，球形件因其独特的结构特性和广泛的应用领域，如航空航天、汽车制造等，受到了越来越多的关注。
球形件的成形工艺对于其质量和性能具有重要影响。
本文针对球形件反复拉深成形新工艺，进行了有限元模拟及试验研究，旨在优化工艺参数，提高球形件的成形质量和效率。
二、球形件反复拉深成形新工艺概述球形件反复拉深成形新工艺是一种基于传统拉深成形的改进工艺。
该工艺通过多次反复拉深，使材料在多次变形过程中逐渐适应模具形状，从而达到更好的成形效果。
新工艺具有成形质量高、材料利用率高、生产效率高等优点。
三、有限元模拟3.1 模型建立本文采用有限元分析软件，建立了球形件反复拉深成形的三维有限元模型。
模型考虑了材料的非线性、接触非线性以及几何非线性等因素，以真实反映实际工艺过程。
3.2 材料参数及边界条件在有限元模拟中，根据实际材料性能，设定了材料的弹性模量、屈服强度、硬化指数等参数。
同时，根据实际工艺条件，设定了模具与工件之间的摩擦系数、压边力等边界条件。
3.3 模拟过程及结果分析通过有限元模拟，得到了球形件反复拉深成形的全过程。
模拟结果显示，新工艺在多次反复拉深过程中，材料流动更加均匀，成形质量更高。
同时，通过分析模拟结果，得到了不同工艺参数对成形质量的影响规律。
四、试验研究4.1 试验材料及设备试验采用实际生产中的球形件材料，主要设备包括拉深机、模具、测量设备等。
4.2 试验方案及步骤根据有限元模拟结果，设计了试验方案。
试验过程中，通过调整工艺参数，如压边力、拉深速度、模具间隙等，观察球形件的成形质量。
同时，利用测量设备对球形件的尺寸、形状等参数进行测量，以评估其成形质量。
4.3 试验结果及分析通过试验研究，验证了球形件反复拉深成形新工艺的有效性。
试验结果显示，新工艺可以提高球形件的成形质量和效率，同时降低材料消耗和生产成本。
与有限元模拟结果相比，试验结果具有较好的一致性。
圆筒形件拉延与反拉延成形数值模拟研究
圆筒形件拉延与反拉延成形数值模拟研究李海娟;黄昭明;陶磊【摘要】针对圆筒形件拉延成形受到很多因素影响导致拉延失败的问题,以一个带有8 mm反拉延台阶的圆筒形件为研究对象,首先分析制件数模与拉延成形关键工艺参数的计算,确定了制件的成形工艺方案;然后综合应用CATIA与AutoForm软件建立了制件模具的有限元模型并进行了求解;针对模拟结果进行了切边工艺优化,获得成功.研究表明,圆筒形件合理的工艺方案为:OP10料片,切边线优化;OP20拉延,放大凹模圆角半径 R;OP30二次拉延,减小凹模圆角半径 R;OP40反拉延,放大凹模圆角半径 R;OP50整形,减小凹模圆角半径 R;OP60切边.【期刊名称】《长春工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(018)004【总页数】5页(P21-24,33)【关键词】圆筒形件;拉延成形;工艺参数;有限元模型【作者】李海娟;黄昭明;陶磊【作者单位】安徽工贸职业技术学院机械与汽车工程系,安徽淮南232007;河海大学文天学院机械工程系,安徽马鞍山243031;安徽工贸职业技术学院机械与汽车工程系,安徽淮南232007【正文语种】中文【中图分类】TG386.10 引言拉延成形是轿车车身覆盖件成形的关键工序也是多工序板料成形的第一工序，对车身覆盖件的最终成形影响较大。
为此，针对圆筒形件拉延成形时常会发生拉裂与起皱两个方向的成形性问题[1-4]，以模拟结果的成形性为依据，以典型的深度拉延特征件圆筒形件为研究对象，综合应用CATIA与AutoForm软件[5]对其拉延成形的工艺过程进行数值模拟分析[6-7]，通过拉延成形关键工艺参数的计算确定了拉延系数、拉延次数以及拉延力和压料力大小，并建立其模具的有限元仿真模型，对拉延凹模圆角半径R、初始料片形状和冲压工艺方案进行深入研究，以探索圆筒形件的模具工艺参数、冲压工艺方案与拉延成形之间的关系[8- 9]。
1 拉延成形工艺参数与计算方法1.1 材料特性与拉延分析圆筒形件尺寸外形直径152 mm，高度35 mm，板料厚度0.8 mm。
板材变压边力拉深成形方盒件数值模拟
板材变压边力拉深成形方盒件数值模拟
王东哲;娄臻亮;张永清;何丹农
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2001(35)10
【摘要】板料在拉深成形过程中的压边力是一个变化的量 ,其值大小是板材拉深成形中的重要工艺参数 .由于实验条件的限制 ,采用数值模拟方法研究了方盒件在变压边力加载条件下的拉深成形 ,通过对工件壁厚分布和成形极限图的数值模拟 .结果表明 ,变压边力拉深成形技术能够使恒定压边力条件下拉深失效的零件成功拉深 ,并可以充分利用板材 .通过控制拉深过程压边力值的大小和分布 ,能有效地控制金属的流动 ,提高板材的成形性能 .
【总页数】4页(P1543-1546)
【关键词】压边力;拉深;数值模拟;板材;方盒件
【作者】王东哲;娄臻亮;张永清;何丹农
【作者单位】上海交通大学模具CAD工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG386.32
【相关文献】
1.方盒形件分区压边方式拉深压边力的数值模拟 [J], 黄国权;郝美刚;程立
2.矩形件拉深成形变压边力的数值模拟研究 [J], 张旭东;吴建军
3.基于压边力控制方盒形件拉深成形的数值模拟 [J], 黄国权;郝美刚
4.基于Dynaform的方盒形件拉深压边力的数值模拟 [J], 贺斌;邵世芬;罗丽
5.数值模拟波动压边力对拉深件成形质量的影响 [J], 王远钟;董定福;俞芙芳
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一次拉深成形圆桶形阶梯件的数值模拟
摘要：本文对圆桶形阶梯件的一次拉深成形过程的进行了数值模拟，表明：在凸模头部的圆角附近和凹模端面圆角附近受到的应力最大，并且凸模头部的圆角附近的板料减薄较多，应力非常大，故此处最容易出现拉破现象；如果有适当压边力，则压边圈下的板料可以不出现起皱现象，且从凸模端面圆角到凹模端面圆角的区域，都是起皱的危险区；在整形阶段凸模和凹模受到的应力急剧增大，此时模具最容易被冲坏，且此阶段对模具的疲劳寿命影响最大，应力和模具疲劳寿命负相关。
有限元数值模拟可以预测减薄、破裂、预测压边力和预测成形力等，可以指导模具和工件设计。
关键词：圆桶形阶梯件；数值模拟；起皱；拉破
前言
材料拉深是一个常见、快捷而优良的工件成形方式，由于市场和结构设计的需要，也出现了不少圆桶形阶梯件。
一次拉深成形阶梯件可以提高圆桶形阶梯件产品的定位准确性、加工高效性；减少加工的成本；减少模具的套数；减少中间运送环节的成本；减少中间环节加工的废品率等等一系列的优点。
材料在拉深时还会有厚度上的变化，就要防止拉破或者板料过度减薄，以及防止出现起皱现象，又要提高产品的精度和粗糙度等产品的质量，那么设计模具的难度将较大。
通过数值模拟可指导解决那些影响工件质量、模具寿命等情况，可以指导工艺和模具设计，如对结构设计、材料选择、热处理强化等等的指导，减少工艺和模具的失败率，提高模具寿命及工件质量，减少修模工作量等。
还可以指导对工件形状结构的设计，以及对选择机床吨位的指导等。
在工程中板料可能出现难以用肉眼察觉的微裂纹,通过计算机仿真可以清楚地观察到,从而在模具设计和制定冲压工艺时采取必要的预防措施,大大降低了模具的开发周期和成本. 而要想准确地预测拉裂,首先可以通过仿真计算得到板料各处真实的应力和应变值[1 - 3 ] .
且经大量试验证明，对于绝大多数金属材料，米塞斯屈服准则更接近实验数据[4]。
且屈雷斯加屈服准则没有考虑中间应力的影响，三个主应力大小顺序不知时使用不便，而米塞斯屈服准则考虑了中间应力的影响，使用方便[4]。
一般情况下用Mises和Tresca屈服准则建立的强度条件比用双剪应力屈服准则建立的强度条件偏于安全，而当三个主应力中的中间主应力与最大主应力或最小主应力相等，则三个屈服准则的理论值完全相同[5]。
1 复杂旋转体拉深的压边力的确定
复杂旋转体拉深拉伸件的毛坯尺寸[6]
由于拉深时是凸模小端先接触板料，而此时凹模口部或凹模直径大的阶梯段和凸模径向的间距较大，则板料由于没有凸凹模的良好的配合约束，那么板料在受到径向压缩应力时容易失稳起皱，如果板料的绝对和相对毛坯尺寸的相对厚度不是较大，在凹模端面部可以通过增加压边力来免除起皱，而压边力也不能过大，否则工件容易被拉破，或者在底部转角处易减薄过多，且增加拉深力。
凹模内部的板料也可能起皱。
拉深过程中可能出现拉深失稳，其影响拉因素很多，诸如拉深比、加工硬化指数、板料的厚向异性、摩擦因数及径向推力等，可将各因素对拉深过程的影响转化为对压边力的影响，若压边力超过临界压边力，则产生拉深失稳而导致拉深失败[7]。
确定拉深件尺寸和能否一次拉成的方法是；在凹模外部的板料先计算工件总高度H与小端直径dn 的比值H/dn ，再根据板料厚度t和毛坯直径D的比值t/D 查出首次拉深允许最大高度H/d，如果，则该阶梯件可以一次拉成，否则要分几次拉成。
t/D和t越大，则拉深件越不易失稳，越不容易起皱[6]。
无论选用气垫或刚性压边装置，还是橡皮垫等其他压边装置，压边力均需在试模时调整。
压边力FQ可先通过下式计算[6]：
2 阶梯拉深的模型
本来模具设计中可有卸料装置，比如可以在凹模最底部加一个逆出件卸料装置，它可以沿轴向滑移，且有两阶，其中一个阶和凹模底部开出的过轴心的孔配合（可以不起定位作用），且其上端面起到整形的作用，另一个台阶和要与凹模底部开出的另一个更底部的导向孔配合，起到定位和卸料导向作用。
但在本文不是主要研究对象，且不影响本文的讨论，故可忽略。
材料的本构关系采用的是流动应力与等效塑性应变、等效塑性应变率和温度
相关的模型[8]：
下面所有的拉深图都是轴对称图形。
模拟时可以把网格画得密一些，这样计算的结果要准确一些，但也不要过大，否则精度的增大很有限，特别是网格非常密时精度几乎不增加，而计算量将非常大，效率将很低，本文网格数为1000。
而且要通过画网格的窗口把变形较大的区域的网格加密，在变形较小的区域可以画得稀疏一些，本文大网格和细网格大小之比为3：1。
预备阶段为板料平正放入模具，但还未进行拉深。
真正实行的拉深分为三个阶段，第一阶段为板料拉深阶段，但板料未碰到凹模内部凸圆角。
当板料碰到凹模内部凸圆角是为第二阶段开始，第三阶段为整形阶段。
在凸模拉深完成要有凸模回程阶段。
初始阶段和凸模回程阶段为两个辅助阶段。
对应的凸模受力曲线图分为三个区。
在凸模受力曲线的一区在凸模的拉深力下，随着凸模位移的增加，板料产生加工硬化，拉深力也逐渐增加，即拉深变形的第一阶段。
在板料接触到凹模里的凸圆角时，就进入了凸模受力曲线的二区，此时由于受到此凹模内的凸圆角的力，拉深硬化曲线有一个增大的折线变化，拉深力加快增加了，此为变形过程图的第二阶段。
当拉深接近终了时，即凸模受力曲线的三区，凸模、板料和凹模三者紧密压合，这时凸模受到的应力急剧增大，曲线陡直，这时是拉深阶梯件的第三阶段，拉深阶梯件在较大的压力下各种尺寸得到稳定，不会有大的回弹，但此阶段行程极短，使凸模压力不应过大，因为过大的压力，将可能破坏凹模和凸模，或者使疲劳寿命显著下降，而出现疲劳裂纹，而不利于降低模具寿命。
3.2板料的应力分析
因为板料拉深的预备阶段为把板料平正放入模具准备加工的阶段，故在预备阶段等效应力为零。
第一阶段进行了板料拉深，但板料尚未接触到凹模内部凸圆角，在凸模和凹模的端面圆角附近的等效应力是很大的区域，因为板料不但受到拉深力和摩擦力，而且受到模具的弯曲力。
在凸模端面圆角附近处板料受到的应力最大，故在凸模圆角附近板料更易出现裂纹，此处的应力以拉应力为主，而在凹模的圆角处板料除受到拉应力外，还由于板料直径尺寸压缩减小，而出现产生切向的压应力，这样就有利于板料的成形，相对在凸模附近而言此处较不会拉破，但容易出现起皱现象。
要提高抗拉破的能力，可以选用塑性较好的材料或者适当增大模具的圆角半径等。
第二阶段为板料开始接触到凹模内部凸圆角开始到板料拉深大体成形为止，由于另一个内部凹模凸圆角接触到板料产生应力和随着拉深位移的加大，板料受到的拉应力越来越大，这是出现拉深裂纹最危险的阶段，因为在凹模内部凸圆角对板料的作用力下板料内的拉应力增加很大，那么在凸模头部圆角、凹模端面圆
角和凹模内部圆角处板料的应力最大，同时还是以凸模圆角附近的板料最容易被拉破。