板材成形加工模拟分析及模具设计

【摘要】随着冲压成型技术的发展，冲压零件的生产效率逐年提升，从大型的运输工具如飞机、汽车、轮船等到各种精密仪器或航天设备，全都与冲压成型紧密相关，工业的不断发展对冲压成型零件的需求量有增无减，这就要求零件的制造必须保持很高的生产效率，于此同时很多制造行业对冲压零件的成型质量有着越来越高的要求，汽车行业的发展趋势是车身更加轻便、车型更加丰富、表面质量更高、车身的稳定性更好，这就使得冲压零件的强度必须更大、结构更复杂、成型质量更高。在一些精密仪器的制造中，仪器的精度是由每一个微小零件的精度决定的，因此，零件的加工精度必须保持在一个很高的标准，以上的这些加工条件无不对传统模具制造业带来了很大冲击。传统模具制造业中为避免冲压缺陷，经常需要反复修模，严重依赖对工人的操作经验，因此设计周期长、成本高。这与高度自动化高效率的市场要求之间有很大矛盾。随着计算机技术的发展，有限元模拟技术在一定程度上解决了试模周期长这一问题。CAE技术使得零件成型过程中，应力应变及可成型性预测变为可能。目前用于冲压有限元模拟的工程软件有多种，均可实现对产品成型进行模拟计算、优化设计。CAE软件已经成为企业工程师的必备工具，比较常用的软件有Autoform、DynaForm、PAM等，相对于其它软件，Autoform具有全自动的网格划分功能，其最大特点是操作简便，计算效率非常高。主要用于板料的冷冲压，默认单元类型是膜单元。相对于其它软件，Autoform精度不够高，近年来Autoform已经在单元类型里实现了膜单元与壳单元的自由切换，既保证了计算效率又保证了精度。在本文中使用Autoform首先对零件进行了一步可成型分析，得到零件的坯料形状。经过对零件的工艺分析之后得出冲压顺序，再按照冲压顺序对零件进行全工序模拟，所得结果中，起皱及拉裂缺陷均未出现，零件表面质量符合要求。主要针对模拟结果中产生的回弹缺陷进行分析及工艺改进，用正交模拟实验得出能控制回弹的最佳压边力及摩擦条件，通过增家工步或回弹补偿来得到符合工艺要求的结果。有限元模拟技术缩短了模具的制造周期，级进模技术的发展则是大大提高了产品的加工效率。多工位级进模的出现和发展是生产自动化和高生产率带来的必然结果，级进模在传统模具的基础上逐渐发展成熟。可在一套模具上完成全部冲压工序甚至实现高速无人生产，模具的生产效率高、精度高、模具寿命长。本文对基于UGPDW模块的级进模设计进行了详细介绍，该模块凝聚了设计工作者的大量设计经验，支持级进模的全程设计，从读取产品数模开始经过零件展开、工艺设计、排样设计、模架、标准件、凸凹模及各类镶块、让位槽、腔体的设计到最后生成装配图PDW模块为设计者提供了清晰的设计思路，大大提高了设计效率的同时也使修改更加容易，本文针对实例对设计过程进行了概括性阐述。
【作者】辛利锋；
【导师】程万军；李兴慧；
【作者基本信息】吉林大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】冲压；有限元；模拟；回弹；级进模；

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