模具设计毕业设计过程材料开题报告

本科毕业设计(论文)

开题报告（含论文综述）

学院：机械与控制工程学院

所属教研室：机械工程教研室

课题名称：复杂阶梯形圆筒件拉深有限元分析

专业(方向)：机械设计制造及其自动化（模具设计与制造）班级：学号：

学生：

指导教师：职称：

开题日期：

一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。[ ⑴课题名称；⑵有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析；⑶前人在本选题研究领域中的工作成果简述]

⑴课题名称：复杂阶梯型圆筒件有限元分析与研究

（零件图片）

⑵有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析

1.历史

模具是工业生产中及其重要而又不可或缺的特殊的基础工艺装备，工业要发展磨具须先行。冲压模具是模具的重要组成部分。冲压是指在常温下靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形和分离，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。板料冲压与切削加工相比具有更高的加工效率，而且能获得更高的材料利用率，冲压已经广泛应用于汽车、航天、船舶、家电等领域。在汽车制造领域，由于汽车车身的制造精度高，而且生产批量比较大，绝大部分的车身部件均采用金属板料冲压技术进行实际生产。

板材成型有限元分析技术起源于20世纪7O年代初期，在近20年内得到了迅速发展。由于其高效的计算功能使得应用范围不断扩大，已经于分析复杂板材冲压过程。这一技术既可以应用于模具设计阶段，也可以应用于分析和解决实际生产中出现的产

品质量问题。

2.现状、发展趋势

目前，板料成型数值模拟技术逐渐走向成熟，已成为商业化的板料分析CAE软件，得到了许多工业部门的重视和应用。美国的通用、福特，德国的大众、奔驰，日本的本田、日产等大型汽车制造公司，都已经开始应用板料成型分析CAE软件来指导板料成型件的开发和生产，产生了很好的经济效益。DYNAFORM软件是美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成型目前，板料成型数值模拟技术逐渐走向成熟，已成为商业化的板料分析过程模拟仿真的专用软件。它集成了DYNAFORM软件本身功能强大的前处理功能和ETA—Post后处理软件，以及LSTC公司开发的有限元动力显示求解器960和970。目前，DYNAFORM软件已在我国长安汽车、南京汽车、上海宝钢、上海大众等知名企业中得到成功应用。DYNAFORM软件能够对整个模具开发过程进行模拟，从而大大减少模具的调试时间和降低生产高质量覆盖件和冲压件的成本，并且能够有效模拟模具成型过程中4个主要工艺：压边、拉深、回弹和多工步成型。同时，还可以较好地预测成型过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成型性能，从而为板料成型工艺及模具提供帮助。

⑶前人在本选题研究领域中的工作成果简述

板料拉深成型是材料加工的基本方法之一，具有生产率高、尺寸精度好、重量轻、成本低和易于实现机械化与自动化等特点。Dynaform软件是现在流行的板料成形分析软件中，较为成功的一种是由美国ETA公司和LSTC公司联合开发，用于板材成形模拟的专用软件包,可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自动工具，可方便地求解各类板料成形问题。Dynaform软件包括板成形分析所需的与CAD软件的接口、前后处理、分析求解等所有功能；Dynaform专门用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题Dynaform软件可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板材成形工艺及模具设计提供帮助。Dynaform结合了大量的自动特征与LS-NYNA的非线性有限元显示算法，成为了强大的冲压工艺解决有限元工具。Dynaform已被金属成形工业广泛地用于解决复杂的成形问题。

二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键，有何创新之处。（此部分为重点阐述内容）

1.研究主要内容

①先分析零件的结构特点，首先探讨一次拉深成型方案的可行性，通过理论计算压边圈最小压边力，确定参数的范围，在Dynaform对零件进行一系列压边力数组的数值模拟，观测成形极限图，根据厚度变化分布图采集数据绘制模拟数值表格，取证一次成形是行不通的。

②根据一次成形数据模拟结果，动画模拟分析成形过程中出现拉裂和起皱的帧率，判断拉裂起皱的原因，确定拉深次数及拉深方法。

③分别对设计好的造型方案进行首次拉深模拟实验分析，通过靠施加恒定的压边力来抑制起皱和拉裂等问题，改变压边力进行多次模拟，根据模拟结果判断各造型在其最佳压边力下首次成形可行性，选取合适的造型进行后续的二次成形模拟试验。

④选取首次成型选取的方案，进行二次拉深成形模拟试验，利用控制变量的方法，改变压边力的大小，寻找造型的最佳效果，根据成形极限图和厚度变化数值分析最佳成形方案。

⑤参照最佳方案下的数值，即其最佳压边力下，改变凸模速度，探凸模速度对二次拉深成形效果的影响，确定本案的最佳凸模速度，从而确定零件最佳成形方案及其最佳参数。

2.设计重点

由于该件形状不规则，为防止深拉深过程中出现拉裂、起皱现象，需要用Dynaform 进行有限元分析。通过控制参数的方法，改变压边圈的压边力，寻求每个方案的最佳压边力也就是其最佳成形效果，通过对比各个试验下的成形极限图和厚度变化数值来选取最佳方案。

3.预期达到目标

（1）掌握Dynafrom模拟软件，熟练操作过程，对该零件进行建模和参数设定；

(2) 运用Dynaform模拟软件改善成形参数，能独立处理过程中出现的问题；

(3) 通过模拟实验在二次成形时出现的“起皱倾向”、“拉裂倾向”，分析其出现问题的原因，学会控制参数或者修改造型参数来确保其成形效果。

4.拟解决主要问题

阶梯形圆筒件在拉深过程中的问题很多，主要原因有以下几个方面：

(1)二次成形中间造型的确定；

(2)拉深过程中的参数设置；

(3)拉深过程中控制参数改变起皱拉裂现象；

(4)拉深系统关键部位的有限元分析。