板材成形試驗(yàn)?zāi)＞咴O(shè)計(jì)及仿真論文

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1、板材成形試驗(yàn)?zāi)＞咴O(shè)計(jì)及仿真畢業(yè)論文第一章緒論1、課題背景及目的金屬塑性加工不但在飛行器制造業(yè)中占據(jù)著極其重要的地位，在其他各行業(yè)中也是很有分量的，板料冷壓成形是最常用也是研究最深入的一類成形方式。而模具的設(shè)計(jì)則是板料冷壓成形的必要過程。長(zhǎng)期以來(lái)，成形工藝和模具的設(shè)計(jì)以及工藝過程分析主要的依據(jù)是積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)理論。但由于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的非確定性、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)效性，以及傳統(tǒng)理論對(duì)變形條件和變形過程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，因此，對(duì)復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)往往不容易獲得滿意的結(jié)果，使得調(diào)試模具的時(shí)間長(zhǎng)，次數(shù)多，甚至導(dǎo)致模具的報(bào)廢。通

2、常情況下，為了保證工藝和模具的可靠與安全，多采用保守的設(shè)計(jì)方案，造成工序的增多，模具結(jié)構(gòu)尺寸的加大?，F(xiàn)代成形加工與模具正朝著高效率、高速度、高精度、高性能、低成本、節(jié)省資源等方向發(fā)展，因此傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展以及工程實(shí)踐中對(duì)數(shù)值分析要求的日益增長(zhǎng)?，F(xiàn)代模具設(shè)計(jì)多是用UG、PRO/E、CAXA、SolidWorks等三維軟件進(jìn)行。模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國(guó)正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點(diǎn)扶持產(chǎn)業(yè)。本文就是利用So

3、lidWorks來(lái)為成形試驗(yàn)的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)及建模[2]。2、計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成型生產(chǎn)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，它包括制品設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具加工制造和制品的生產(chǎn)等幾個(gè)工要方面。它需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、模具設(shè)計(jì)師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來(lái)完成，它是一個(gè)設(shè)計(jì)、修改、再設(shè)計(jì)的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過程。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)已越來(lái)越難以滿足市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的需要。計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，正在各方面取代傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)制品的

4、設(shè)計(jì)：基于特征的三維造型軟件為設(shè)計(jì)者提供了方便的設(shè)計(jì)平臺(tái)，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)和分析打下了良好的基礎(chǔ)。83(2)結(jié)構(gòu)分析：利用有限元分析軟件可以對(duì)制品的強(qiáng)度、應(yīng)力等進(jìn)行分析，改善制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(3)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，模具設(shè)計(jì)軟件會(huì)提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)步驟、參數(shù)選擇．計(jì)算公式以及標(biāo)準(zhǔn)模架等，最后給出全套模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。(4)模具運(yùn)動(dòng)仿真：運(yùn)用CAD技術(shù)可對(duì)模具開模、合模以及制品被推出的全過程進(jìn)行仿真，從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理處，并及時(shí)更正，

5、以減少修模時(shí)間。(5)工作過程數(shù)值分析：采用CAE方法可以模擬板料在模具的運(yùn)動(dòng)過程中的受力狀態(tài)，其結(jié)果對(duì)改進(jìn)模具形狀及調(diào)整工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)還可檢驗(yàn)?zāi)＞叩膭偠群蛷?qiáng)度、制品的翹曲性等。(6)數(shù)控加工：利用數(shù)控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實(shí)時(shí)加工過程并顯示有關(guān)曲面的形狀數(shù)據(jù)，同時(shí)還可自動(dòng)生成數(shù)控線切割指令、曲面的三軸，五軸數(shù)控銑削刀具軌跡等。目前，國(guó)際上占主流地位的模具設(shè)計(jì)CAD軟件有Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、SolidWorks等；結(jié)構(gòu)分析軟件有MSC、Analysis等；工作過程數(shù)值分析

6、軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等[3]。3、板料成形試驗(yàn)過程的運(yùn)動(dòng)仿真板料沖壓仿真分析CAE是CAE大家族中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)分支，它包括塑性成形CAE、鑄造成形AE、塑料注射成形CAE等，應(yīng)用于工程實(shí)際，可以幫助確定毛坯幾何形狀尺寸，預(yù)測(cè)零件成形過程中的破裂、起皺及回彈等成形缺陷，還可以分析零件的沖壓成形性能，對(duì)工藝方案和工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化等[4]。由于時(shí)間的限制，在本文里沒有進(jìn)行材料性能的仿真，只是就模具的運(yùn)動(dòng)過程，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真。4、課題的研究方法本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課

7、題是是一個(gè)工程實(shí)際問題。研究方法擬通過對(duì)金屬薄板成形性能試驗(yàn)的分析，利用SolidWorks83三維造型軟件設(shè)計(jì)金屬薄板成形性能試驗(yàn)所需要的模具，設(shè)計(jì)板材成形試驗(yàn)機(jī)的工作臺(tái)，進(jìn)行三維裝配，并仿真其工作過程。本文還就幾種板料在用這些模具中的一些力學(xué)性能進(jìn)行了一些分析，最后對(duì)成形試驗(yàn)機(jī)的主體以及模具的進(jìn)行強(qiáng)度及剛度校核。5、論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容本論文由緒論、模具設(shè)計(jì)、板料成形性分析、模具強(qiáng)度校核、試驗(yàn)機(jī)主體強(qiáng)度校核、結(jié)論、致謝以及參考文獻(xiàn)組成。首先根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金屬薄板成形性能與試驗(yàn)方法》GB/T15825.1~GB/

8、T15825.8-1995了解各試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)，對(duì)各試驗(yàn)所需的模具進(jìn)行分析，再利用SolidWorks三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立三維模型，然后進(jìn)行工作臺(tái)及模具的裝配，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。并針對(duì)幾種典型材料（45#鋼、10#鋼等）的板料成形試驗(yàn)進(jìn)行了力學(xué)性能極限分析、計(jì)算，最后對(duì)試驗(yàn)機(jī)的主體以及模具進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度校核，完成了模具的整個(gè)設(shè)計(jì)工作。83第二章、成形試