QFORM自定义材料库的建立及冷成形三维建模方法研究

论文摘要

冷挤压加工成形是目前金属材料冷塑性成形工艺中净成形性能最好的工艺之一,具有加工精度高、质量稳定、生产效率高等特点。本文首先介绍了冷挤压模拟技术的基础研究,包括冷挤压工艺模拟方法、冷挤压成型技术基础、三维有限元模拟技术在锻造冷挤压工艺设计中的应用。初步进行了冷挤材料机械性能的研究及建立有限元软件QFORM的自定义材料数据库的工作。通过对常用冷挤压材料进行力学实验,并对试验数据进行计算处理后输入到QFORM中,建立了自定义材料数据库。使用SolidWorks对典型冷挤压成形零件及模具进行了三维参数化设计,总结了此类零件合理高效的参数化特征建模流程,探索使用自顶向下的设计方法保证零件及模具三维模型数据的合理设计变更性及可重复利用性,研究了如何合理的进行冷挤压CAD三维模型建模并输出适合冷挤压数值模拟分析所需的几何模型。运用有限元软件QFORM对柱塞零件进行了三种工艺方案的模拟研究,选择了合理的工艺方案,在精密液压机上进行了实验验证,得出的有限元软件模拟结果与实验结果基本符合,并满足该零件的设计要求。本文以大量的插图和表格直观的表达了模具三维参数化设计方法、有限元模拟结果。结合生产实际,课题来源于省内工厂,实践表明,柱塞体零件的冷挤压成形工艺方法在实际生产中具有值得推广的生产指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 材料冷挤压技术研究现状及发展
• 1.2.1 国外研究现状及发展
• 1.2.2 国内研究应用现状及发展
• 1.3 有限元数值模拟发展概况
• 1.4 本课题研究的背景及意义
• 1.5 本课题研究的内容
• 1.5.1 研究的主要内容
• 1.5.2 研究的方案及技术路线
• 1.5.3 研究拟解决的关键问题
• 第二章 材料冷挤压成形技术研究方法
• 2.1 冷挤压工艺模拟方法
• 2.1.1 实验途径
• 2.1.2 模拟途径
• 2.2 冷挤压成型技术基础
• 2.2.1 冷挤压成型技术的应用
• 2.2.2 冷挤压成型的基本类型
• 2.2.3 冷挤压成型的工艺特点
• 2.2.4 材料机械性能、理化性能在挤压成型中的作用
• 2.2.5 冷挤压材料的种类
• 2.3 三维有限元模拟技术在锻造冷挤压工艺设计中的应用
• 2.3.1 三维有限元模拟技术
• 2.3.2 三维大变形弹塑性有限元法的基本方程
• 第三章 QFORM冷挤压材料库的建立方法
• 3.1 QFORM模拟软件介绍
• 3.1.1 QFORM模拟软件的功能、特点
• 3.1.2 QFORM模拟软件图形界面及基本操作流程
• 3.2 材料拉伸实验
• 3.3 材料实验数据的处理
• 3.3.1 材料真应力应变曲线转换
• 3.3.2 数据的计算处理
• 3.4 QFORM自定义材料数据库的建立方法
• 3.4.1 QFORM材料数据库编辑器
• 3.4.2 建立自定义材料数据库的方法
• 第四章 冷挤压成形模具的三维建模流程及模型处理
• 4.1 冷挤压模具设计基础知识
• 4.1.1 冷挤压模具的构造及特点
• 4.1.2 模具设计的基本要求
• 4.1.3 模具设计的一般程序
• 4.2 三维参数化特征造型
• 4.2.1 三维参数化特征造型的基本概念
• 4.2.2 SolidWorks基本设计思路及特点
• 4.3 SolidWorks中的冷挤压零件及模具三维建模设计要点
• 4.3.1 草图绘制规范
• 4.3.2 建模特征选择
• 4.3.3 驱动尺寸的关联方法
• 4.4 SolidWorks中的自顶向下（Top-Down）设计方法在冷挤压模具设计中建模实例
• 4.4.1 SolidWorks中的自顶向下的设计方法
• 4.4.2 冷挤压模拟分析模型的多实体建模方法
• 4.4.3 冷挤压模具的装配体零件关联建模建模方法
• 第五章 典型零件模拟成型实例
• 5.1 柱塞工艺方案一的QFORM模拟分析
• 5.1.1 SolidWorks建模及输出
• 5.1.2 QFORM模拟分析
• 5.1.3 模拟结果讨论
• 5.2 柱塞工艺方案二的QFORM模拟分析
• 5.2.1 SolidWorks建模及输出
• 5.2.2 QFORM模拟分析
• 5.2.3 模拟结果讨论
• 5.3 柱塞工艺方案三的QFORM模拟分析
• 5.3.1 SolidWorks建模及输出
• 5.3.2 QFORM模拟分析
• 5.3.3 模拟结果讨论
• 5.4 柱塞工艺方案结论
• 5.5 实验结果及分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录Ⅰ