曲面凹模优化拉深工艺的模拟探究

论文摘要

拉深工艺是借助设备的动力和模具的直接作用使平板毛坯变成开口空心的零件的冲压成型方法,在实际生产中应用十分广泛。筒形件的拉深是拉深工艺的基础,在保证产品的质量的用时,降低筒形件的极限拉深系数、减少工序、提高效率和降低成本,一直是研究的重点和难点。通过对现有拉深工艺的研究,本文概括了凹模型腔(尤其是曲面凹模)的研究现状,提出了存在的问题。并针对一种新的拉深凹模型腔曲面提出了新的研究方法:它是一种优化的曲面凹模,在整个拉深过程中,拉深件侧壁上缘始终与凹模型腔曲面相切接触,降低了凹模圆角半径造成的摩擦阻力和弯曲变形阻力,特殊的曲面结构又能产生切向的压缩变形,有效防止制件起皱。通过数学分析,本文编辑了C语言程序计算曲面凹模型腔曲线,并提出了采用0.618黄金分割的方法求取曲面凹模的极限拉深系数。通过运用DYNAFORM有限元分析软件,本文对板料拉深过程进行了模拟,找到了曲面凹模的极限拉深系数。采用同样的方法,求得了平端面凹模、锥形凹模的极限拉深系数,并与曲面凹模进行对比,验证了曲面凹模的极大的优势:以DQSK材料为例,较之平端面凹模,曲面凹模的极限拉深系数降低了33.90%;较之锥形凹模,其极限拉深系数也降低了23.49%。另外,本文还分析了起皱的影响和引起起皱的原因。通过比较,分析了厚向异性系数、硬化指数和相对厚度等材料成形参数对极限拉深系数的影响规律。本文对曲面凹模拉深工艺进行了深入的理论和仿真研究,得出的工艺参数对极限拉深系数的影响规律为实际生产中工艺选择及制定提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 拉深凹模的研究与发展现状
• 1.3 板料成形有限元仿真技术的研究现状
• 1.4 本课题的研究内容
• 1.5 结论
• 第2章 曲面凹模的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 凹模型腔曲面的理论分析
• 2.3 计算凹模曲线的程序设计
• 2.4 计算的结果
• 2.5 在CATIA界面中进行CAD建模
• 2.6 改变拉深系数的曲面曲线
• 2.7 结论
• 第3章 有限元数值模拟的理论和软件介绍
• 3.1 引言
• 3.2 单元类型
• 3.3 屈服准则和材料模型
• 3.3.1 材料屈服准则
• 3.3.2 材料模型
• 3.4 Dynaform软件
• 第4章 曲面凹模拉深的模拟
• 4.1 引言
• 4.2 板料成形极限的判据
• 4.3 黄金分割法
• 4.4 基于DYNAFORM的极限拉深系数的优化
• 4.4.1 材料的性能参数
• 4.4.2 第一个黄金分割点
• 4.4.3 第二个黄金分割点
• 4.4.4 第三个黄金分割点
• 4.4.5 临界状态的黄金分割点
• 4.5 仿真结果
• 4.5.1 极限拉深系数
• 4.5.2 与实验值的比较
• 4.5.3 凸耳现象
• 4.6 总结
• 第5章 曲面与平端面、锥面凹模拉深工艺的比较
• 5.1 引言
• 5.2 平端面凹模拉深的仿真
• 5.2.1 平端面凹模拉深模具的CAD建立
• 5.2.2 极限拉深系数的求取
• 5.2.3 仿真结果
• 5.3 锥形凹模拉深的仿真
• 5.3.1 锥形凹模拉深模具的CAD建立
• 5.3.2 极限拉深系数的求取
• 5.3.3 与曲面凹模拉深结果的对比
• 5.4 总结
• 第6章 影响曲面凹模拉深工艺的因素
• 6.1 引言
• 6.2 起皱
• 6.2.1 起皱的原因分析
• 6.2.2 防止起皱的方法
• 6.3 成形参数对极限拉深系数的影响
• 6.3.1 相对厚度对极限拉深系数的影响
• 6.3.2 硬化指数n对极限拉深系数的影响
• 6.3.3 厚向异性指数R值对极限拉深系数的影响
• 6.4 摩擦系数对极限拉深系数的影响
• 6.5 总结
• 第7章 结论与愿望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文