加油盒沖壓成形數(shù)值模擬及模具設(shè)計(jì)

1、寧波理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 加油盒沖壓成形數(shù)值模擬及模具設(shè)計(jì) Numerical Simulation and design ofBox Filler Stamping姓 名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 07機(jī)制2班 指導(dǎo)教師 分 院 機(jī)電與能源工程分院 完成日期 2011年5月30日 摘要本文主要介紹了有限元分析法，通過使用有限元分析軟件dynaform對(duì)非軸對(duì)稱零件汽車加油盒沖壓成形進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對(duì)照模擬結(jié)果，用正交試驗(yàn)法分析并總結(jié)出壓延筋、壓邊力和摩擦系數(shù)對(duì)成形的影響規(guī)律。分析試驗(yàn)表明，壓邊力對(duì)于汽車加油盒的成形影響最大，壓延筋其次，摩擦系數(shù)最弱。通過對(duì)汽車加油盒單因素影響分析，可

2、以得出：當(dāng)壓邊力、壓延筋和摩擦系數(shù)參數(shù)值分別為20000N、設(shè)置壓延筋和0.1時(shí)，零件最終成形的效果最好。最后參考理論計(jì)算以及分析試驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)出模具，繪制出裝配圖，為汽車加油盒工業(yè)生產(chǎn)做理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：有限元分析法，汽車加油盒，板料成形，數(shù)值模擬，工藝參數(shù)影響規(guī)律AbstractThis research introduced FEM, and used FEM software dynaform to finish Numerical Simulation of Box Filler Stamping. Controlling the result of Numerical simul

3、ation, I used Orthogonal test to analysis them, and summary the law which Draw bead, BHF and Friction coefficient affect box filler stamping. In the end, I referenced result of research to design the mould for box filler production.Key words: FEM, box filler, sheet metal forming, numerical simulatio

4、n, process optimization目錄1緒論61.1板料成形的模擬技術(shù)61.1.1有限元分析法61.1.2有限元分析法在不同條件下的分析情況61.1.3Dynaform在沖壓成形中的應(yīng)用81.2汽車加油盒拉深成形研究現(xiàn)狀91.2.1加油盒零件研究進(jìn)展情況101.2.2加油盒在加工中存在的問題101.3研究?jī)?nèi)容111.4課題研究目的及意義122板料拉深成形數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)132.1拉深成形工藝參數(shù)的確定132.2有限元數(shù)值模擬132.2.1幾何模型132.2.2材料參數(shù)142.2.3網(wǎng)格劃分142.2.4單元類型選擇152.2.5接觸條件和加載162.2.6定義求解時(shí)間和輸出文件步長(zhǎng)

5、173加油盒一次拉深預(yù)試驗(yàn)183.1加油盒拉深成形計(jì)算183.1.1拉深系數(shù)及次數(shù)計(jì)算183.1.2壓邊力計(jì)算183.1.3圓角半徑和拉深模間隙計(jì)算193.2預(yù)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備193.3加油盒一次拉深正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)203.4本章小結(jié)224加油盒零件兩次拉深成形數(shù)值模擬234.1加油盒第一次拉深成形數(shù)值模擬234.1.1一次拉深工序件建模234.1.2模擬試驗(yàn)條件244.1.3試驗(yàn)結(jié)果分析244.2加油盒二次拉深試驗(yàn)第二次拉深成形264.3本章小結(jié)265加油盒拉深成形影響因數(shù)分析及模具設(shè)計(jì)285.1壓延筋對(duì)加油盒拉深成形的影響285.2壓邊力對(duì)加油盒拉深成形的影響315.3摩擦系數(shù)對(duì)加油盒拉深成形的影

6、響335.4加油盒沖壓成形模具設(shè)計(jì)345.5本章小結(jié)376結(jié)論與展望386.1結(jié)論386.2展望387參考文獻(xiàn)391 緒論1.1 板料成形的模擬技術(shù)1.1.1 有限元分析法有限元分析（finite element analysis-FEA）誕生于二十世紀(jì)六十年代的，它是一種預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的偏移與其它應(yīng)力影響的過程，有限元建模（FEM）將這個(gè)結(jié)構(gòu)分割成單元網(wǎng)格以形成實(shí)際結(jié)構(gòu)的模型，每個(gè)單元具有簡(jiǎn)單形態(tài)（如正方形或三角形），有限元程序?qū)⑦@些單個(gè)單元的剛度矩陣組合起來(lái)以形成整個(gè)模型的總剛度矩陣，并給予已知力和邊界條件來(lái)求解該剛度矩陣以得出未知位移，從節(jié)點(diǎn)上位移的變化就可以計(jì)算出每個(gè)單元中的應(yīng)力。在有限元的

7、理論和算法不斷完善下以及計(jì)算機(jī)技術(shù)普及和計(jì)算速度的不斷提高，有限元分析在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國(guó)防軍工、船舶、鐵道、石化、能源、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域都被廣泛地使用，而且已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍，主要表現(xiàn)為這幾個(gè)方面：（1） 增加產(chǎn)品和工程的可靠性； （2） 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)潛在的問題（3） 經(jīng)過分析計(jì)算，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，降低原材料成本（4） 縮短產(chǎn)品投向市場(chǎng)的時(shí)間（5） 模擬試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)次數(shù)，從而減少試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)1.1.2 有限元分析法在不同條件下的分析情況有限元分析方法是目前金屬模擬成形方法中最為廣泛的分析方法。有限元分析法功能強(qiáng)大在于它可以用不同形

8、狀、不同大小、不同類型的單元來(lái)描述任意形狀的物體。自有限元分析誕生以來(lái)，不斷地被研究人員用于研究成形技術(shù)中，其中金屬成形數(shù)值模擬就是一個(gè)方面。就金屬成形而言，有限元法可以分為固體型塑性有限元（solid formulation）和流動(dòng)型塑性有限元（flow formulation）兩類，其中固體型塑性有限元包含了彈塑性有限元和彈粘性有限元，而流動(dòng)型塑性有限元包含了剛塑性有限元和剛粘性有限元。一般情況下，彈塑性有限元適用于分析板料成形如拉延、彎曲、縮口等工藝，剛塑性、剛粘塑性有限元適用于分析擠壓、鍛造、壓印、軋制等大變形的體積成形問題。關(guān)于不同的分析方法、不同的材料模型、模擬零件形狀等條件，研究

9、人員做了不同的模擬研究：（1） 關(guān)于彈塑性有限元法1976年，Wifi用彈塑性有限元法模擬了圓形板料在半球形凸模作用下的脹形和拉延過程，1978年，Wang基于非線性薄殼理論采用彈塑性全Lagrange格式對(duì)一般形狀的沖壓成形問題進(jìn)行了分析。1985年，Makinouchi用彈塑性有限元法分析了彎曲和修邊過程。1988年，Nakamachi用彈塑性有限元法對(duì)方盒形拉延件進(jìn)行分析，取得了和試驗(yàn)相一致的結(jié)果。1989年，Nonecker用顯式分析方法模擬了加油盒的成形過程。在這之前，研究人員使用的計(jì)算方法還普遍是隱式分析，之后，顯式分析法被逐漸廣泛使用。（2） 關(guān)于剛塑性有限元法1973年，Kab

10、ayashi采用剛塑性有限元法模擬了板料沖壓成形過程。1980年，Oh.S.I.和Kabayashi用剛塑性有限元法對(duì)成形中的拉彎過程進(jìn)行分析。1984年，Wang用剛塑性有限元法對(duì)速率敏感材料的成形問題進(jìn)行了分析。1985年，Toh和Kabayashi采用板殼單元，剛塑性有限元法分析了三維方盒形件的深拉延過程。（3） 關(guān)于軸對(duì)稱形狀的零件件軸對(duì)稱零件，形狀左右對(duì)稱，如圓筒形件、方盒形件等。1978年，Onate和Zienkiewicz基于非牛頓流體的流動(dòng)理論，用粘塑性有限元法分析了軸對(duì)稱情形下的脹形和拉延過程。2002年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張凱峰采用剛粘塑性本構(gòu)關(guān)系，開發(fā)了粘塑性板殼成形有限元

11、分析程序，并對(duì)方盒的超塑成形進(jìn)行了分析；李順平采用剛塑性本構(gòu)關(guān)系，對(duì)方盒形件的拉延成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。（4） 關(guān)于非軸對(duì)稱形狀的零件非軸對(duì)稱零件的種類非常的多，汽車零件大部分都屬于非對(duì)稱零件。隨著汽車制造業(yè)地不斷發(fā)展，人們碰到的問題越來(lái)越多，雖然問題都逐漸被一一解決，但是，由于汽車零件種類繁多，有些相對(duì)來(lái)說(shuō)不太重要的零件還存在著許多問題還沒有解決，研究領(lǐng)域還是存在部分的空白，比如像汽車加油盒。1.1.3 Dynaform在沖壓成形中的應(yīng)用有限元分析軟件正普遍地被用于各學(xué)校、研究所以及企業(yè)之中，目前在金屬塑性材料成形分析領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用的有限元分析軟件主要有：美國(guó)ETA公司的eta/Dyna

12、form、MSC公司的MSC.Marc、美國(guó)ANSYS公司的ANSYS、德國(guó)AUTOFORM工程有限公司的Auto form、法國(guó)ESI集團(tuán)的PAM系列軟件等。而本次模擬研究試驗(yàn)所使用的有限元模擬軟件是美國(guó)ETA公司和LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的用于板料成形數(shù)值模擬的專用軟件dynaform來(lái)進(jìn)行對(duì)加油盒零件模擬成形。dynaform是LS-DYNA求解器與ETA/FEMB前后處理器的完美結(jié)合，具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快，后處理模塊功能強(qiáng)大（如Error! Reference source not found.所示。）等多個(gè)特點(diǎn)，是當(dāng)今流行的板料成形與模具設(shè)計(jì)的CAE工具之一。圖11基于Dynafor

13、m后處理中網(wǎng)格筋殼片成形毛坯受應(yīng)力情況Dynaform主要模塊：（1） 基本模塊：DYNAFORM中的基本模塊提供了良好的與CAD軟件的IGES、VDA、DXF、UG和CATIA等的接口，以及與NASTRAN、IDEAS、 MOLDFLOW等CAE軟件的專用接口，以及方便的幾何模型修補(bǔ)功能。（2） BSE（板料尺寸計(jì)算）模塊：其模塊功能主要是采用一步法求解器，可以方便地將產(chǎn)品展開，從而得到合理的落料尺寸。（3） DFE（模面設(shè)計(jì)）模塊：DYNAFORM的DFE模塊可以從零件的幾何形狀進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，包括壓料面與工藝補(bǔ)充。DFE模塊中包含了一系列基于曲面的自動(dòng)工具，如沖裁填補(bǔ)功能、沖壓方向調(diào)整功能

14、以及壓料面與工藝補(bǔ)充生成功能等，可以幫助模具設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。Dynaform主要應(yīng)用范圍：（1） 沖裁、壓邊、拉延、彎曲、翻邊、回彈、多工步成形等典型板金成形；（2） 液壓成形、輥彎成形；（3） 零件模具型面設(shè)計(jì)；（4） 壓機(jī)負(fù)載分析等。Dynaform能夠幫助工程技術(shù)人員減少?zèng)_壓產(chǎn)品開發(fā)周期，解決模具設(shè)計(jì)中所關(guān)心的可成形性、起皺、回彈、壓痕以及壓力機(jī)噸位預(yù)測(cè)等問題，是高效的板金成形仿真工具。與其他有限元分析軟件相比較，Dynaform具有模擬結(jié)果精確、環(huán)境單一、自動(dòng)化、兼有顯示求解法與隱式求解法，能無(wú)縫轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)。其前處理和后處理等模塊功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，受力和應(yīng)力情況清晰易懂，而且

15、可以直接導(dǎo)入絕大部分主流CAD、CAE數(shù)據(jù)格式，如IES、STL、U、CATIA、PRO/E、AUTOCAD等，鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，選擇dynaform作為本次研究實(shí)驗(yàn)所用的軟件。1.2 汽車加油盒拉深成形研究現(xiàn)狀汽車加油盒（如Error! Reference source not found.所示）是一種曲面非軸對(duì)稱的高拉延件，屬于深拉成形件，其成形高度尺寸大于寬度尺寸，毛坯周邊的變形分布極不均勻，材料的流動(dòng)特點(diǎn)與直壁盒形件等對(duì)稱零件存在很大的差別。單邊拉深高度很大，因此在拉深過程中，變薄率對(duì)加油盒零件來(lái)說(shuō)很重要，而且當(dāng)變薄率過大時(shí)，容易造成加油盒零件破裂的情況。在工業(yè)生產(chǎn)中，汽車加油盒零件的生產(chǎn)

16、與研發(fā)往往只是通過工人師傅的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行工藝參數(shù)的選定，而這樣會(huì)消耗大量的人力、物力和時(shí)間，使得生產(chǎn)研發(fā)事倍功半。圖12 汽車加油盒實(shí)體零件近些年來(lái)，隨著CAD/CAE/CAM技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，沖壓模具及其工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)突破并逐漸取代了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。采用計(jì)算機(jī)模擬，對(duì)板料沖裁成型的工藝過程進(jìn)行有限元分析，可以推測(cè)出金屬的流動(dòng)趨勢(shì)、模具受力情況、應(yīng)力應(yīng)變分布等，還可以預(yù)測(cè)出板料成形過程中，發(fā)生的起皺、破裂及成形后的回彈。這大大的提高了生產(chǎn)效率，保證了工件的質(zhì)量，減少了耗材，縮短了產(chǎn)品周期，對(duì)模具行業(yè)有非常重要的意義。1.21.2.1 加油盒零件研究進(jìn)展情況最近幾十年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)有限元分析技術(shù)不斷

17、地提高，國(guó)內(nèi)研究人員知識(shí)水平地提高，逐漸在非軸對(duì)稱件上開始了實(shí)驗(yàn)研究。1985年，北京工業(yè)大學(xué)鍛壓教研室的叢元、孫政元、黃乃強(qiáng)、朱永豪等人首次利用了彈塑性有限元分析法對(duì)非軸對(duì)稱拉延過程進(jìn)行了分析。在計(jì)算中他們選用了考慮橫向剪切影響的曲殼單元，提出了對(duì)板料隨位置和加載變化而改變的邊界條件的處理辦法，得到了拉延過程中板料凸綠部分金屬流動(dòng)規(guī)律、工件剖面的幾何形狀，應(yīng)變分布曲線等等，并找出所研究的盒形件最容易發(fā)生破裂的地方是在轉(zhuǎn)角部分靠近凸模圓角處，為以后的研究人員們做加油盒的研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2007年，重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的李紅對(duì)汽車加油盒成形進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。他采用有限元分析軟件Dynaform

18、對(duì)該零件的成形過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問題或缺陷，然后通過修改和優(yōu)化工藝及模具參數(shù)，得到適用于生產(chǎn)的加工模型，并實(shí)用于工業(yè)生產(chǎn)中。 盡管如此，國(guó)內(nèi)對(duì)汽車加油盒的研究還是比較的少，而且比較簡(jiǎn)單，很多成形參數(shù)和工藝參數(shù)分別對(duì)成形的具體影響方面，還是需要我們?nèi)パ芯咳ヌ剿鳌?.2.2 加油盒在加工中存在的問題加油盒在工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往只是靠著工人師傅的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成對(duì)加油盒生產(chǎn)的參數(shù)設(shè)置，沒有具體的數(shù)值規(guī)律使得零件在生產(chǎn)和更新中浪費(fèi)了時(shí)間，同時(shí)也浪費(fèi)了財(cái)力和物力。而且，在有限元的使用逐漸普遍的情況下，對(duì)加油盒零件的模擬分析比較少也不夠全面，希望能通過本次試驗(yàn)研究，為加油盒模擬研究進(jìn)一份微薄

19、之力。在加油盒拉深成形過程中，最主要的兩個(gè)問題就是起皺和破裂（如Error! Reference source not found.和Error! Reference source not found.所示）。這兩種都屬于質(zhì)量缺陷，一旦出現(xiàn)，就會(huì)使得零件無(wú)法使用。因此，必須通過試驗(yàn)分析，找出各工藝參數(shù)對(duì)于成形的影響，找出最佳值，總結(jié)出規(guī)律，為加油盒零件在工業(yè)生產(chǎn)中增加效率。圖13 加油盒起皺實(shí)體圖圖14 加油盒破裂實(shí)體圖1.3 研究?jī)?nèi)容本課題名稱為加油盒沖壓成形數(shù)值模擬及模具設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容就是通過采用塑性有限元法（FEM），利用先進(jìn)成熟的美國(guó)eta 公司的Dynaform 軟件對(duì)汽車加油盒沖壓

20、成形進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，在不發(fā)生質(zhì)量缺陷的情況下，探究各拉深成形工藝參數(shù)對(duì)于汽車加油盒零件沖壓成形結(jié)果的影響，找出并總結(jié)具體影響的規(guī)律，繪制出曲線圖，并同時(shí)參考理論計(jì)算以及試驗(yàn)分析結(jié)果設(shè)計(jì)出該模具。具體內(nèi)容如下：（1） 基于正交試驗(yàn)的汽車加油盒成形工藝優(yōu)化；（2） 汽車加油盒成形質(zhì)量影響因素分析；（3） 汽車加油盒零件沖壓模具設(shè)計(jì)。1.4 課題研究目的及意義此次研究試驗(yàn)的結(jié)果將會(huì)對(duì)汽車加油盒的工業(yè)生產(chǎn)有很大的幫助，在汽車加油盒以及其他復(fù)雜零件的生產(chǎn)中，對(duì)這些零件的工藝設(shè)計(jì)仍然采用類比方法，依靠定性分析、物理模擬加實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，理論分析嚴(yán)重滯后。從生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)存在不直觀、不系統(tǒng)的缺陷，而成形

21、數(shù)值模擬研究可得到直觀的動(dòng)態(tài)成形效果顯示，其計(jì)算結(jié)果可指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，減少生產(chǎn)研發(fā)的周期，降低零件廢品率，提高模具使用壽命，節(jié)約了人力、物力和財(cái)力，因此對(duì)這類零件進(jìn)行系統(tǒng)的有限元數(shù)值模擬研究具有理論和實(shí)踐上的雙重價(jià)值，同時(shí)還為非軸對(duì)稱高拉延件的有限元分析研究提供一些理論的基礎(chǔ)。 2 板料拉深成形數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)22.1 拉深成形工藝參數(shù)的確定在板料拉深成形過程中要想得到變薄率較小符合工業(yè)生產(chǎn)要求，沒有缺陷的理想制品，必須確定出拉深成形主要工藝參數(shù)的合理取值范圍。拉深成形的主要工藝參數(shù)包括拉深次數(shù)、壓邊力以及摩擦系數(shù)等等。由于加油盒零件不屬于規(guī)則零件，一般的公式無(wú)法適用于它，因此，本節(jié)通過參考相關(guān)

22、文獻(xiàn)以及工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際情況給出各個(gè)參數(shù)恰當(dāng)?shù)募虞d范圍，也為后期優(yōu)化這些工藝參數(shù)提供了合理的變量取值區(qū)間。各參數(shù)加載范圍如Error! Reference source not found.所示。表21 各參數(shù)加載范圍參數(shù)摩擦系數(shù)壓邊力拉深次數(shù)沖壓速度數(shù)值范圍0.1-0.1510kN-30kN2-38m/s2.2 有限元數(shù)值模擬22.12.22.2.1 幾何模型數(shù)值模擬中的加油盒零件屬于曲面模型，而毛坯屬于平面圖形，通過對(duì)加油盒零件實(shí)體臨摹，并在三維軟件solidworks中進(jìn)行建模，將模型導(dǎo)成所需曲面模型的IGES交換格式文件，然后讀入到數(shù)值模擬軟件中。模具CAD模型如Error! Refe

23、rence source not found.所示。圖21 通過solidworks對(duì)加油盒進(jìn)行建模2.2.2 材料參數(shù)加油盒零件所選用的材料為不銹鋼304，其材料物理性能參數(shù)如Error! Reference source not found.所示。表22 不銹鋼304的物理性能參數(shù)抗拉強(qiáng)度b/ MPa屈服強(qiáng)度/MPa伸長(zhǎng)率斷面收縮率硬度/HB指標(biāo)5202054060187參數(shù)密度g/后向異性指數(shù)指標(biāo)7.90.92.2.3 網(wǎng)格劃分有限元網(wǎng)格劃分的質(zhì)量對(duì)后續(xù)成形計(jì)算分析的結(jié)果有很大的影響。劃分的有限元網(wǎng)格應(yīng)該盡可能的保證反映出原曲面模型的形狀特征，單元的數(shù)目必須控制在一定的范圍內(nèi)，因?yàn)閱卧獢?shù)

24、目過多會(huì)造成計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)和效率降低?？傊群托始骖?。Error! Reference source not found.是板坯模型曲面在dynaform 中有限元網(wǎng)格劃分的結(jié)果，模具因?yàn)槭莿傮w不會(huì)產(chǎn)生變形為主動(dòng)面，網(wǎng)格劃分疏密程度較粗，板坯為成形分析對(duì)象為從動(dòng)面，因此網(wǎng)格疏密程度相對(duì)模具要高。具體的各個(gè)模型的節(jié)點(diǎn)和單元的統(tǒng)計(jì)列表如Error! Reference source not found.所示。圖22 加油盒零件網(wǎng)格劃分結(jié)果表23 各模型節(jié)點(diǎn)和單元統(tǒng)計(jì)列表統(tǒng)計(jì)指標(biāo)DieBlankPunch節(jié)點(diǎn)數(shù)658133774270總單元數(shù)669133084381四邊形單元數(shù)538226933

25、687三角形單元數(shù)1017615694三角形單元所占比例18.9%18.8%18.8%2.2.4 單元類型選擇用于板料成形分析的有限元類型有膜元、殼元、實(shí)體元等。薄膜單元忽略了彎曲對(duì)變形的影響，應(yīng)力、應(yīng)變被認(rèn)為是沿厚度均勻分布的，單元構(gòu)造簡(jiǎn)單，在早期的沖壓成形模擬中被較多的使用，它只適應(yīng)于脹形這類彎曲效應(yīng)不明顯的成形計(jì)算，不能模擬彎曲效應(yīng)引起的回彈和起皺現(xiàn)象。能模擬彎曲效應(yīng)的只有殼元和實(shí)體元，但實(shí)體單元由于板厚小易引起剛度矩陣的奇異，往往要求單元?jiǎng)澐州^密，導(dǎo)致計(jì)算量過大，所以目前廣泛采用殼單元。應(yīng)用于板料成形的殼單元可分為二類：一類是基于Kirchhoff板殼理論的薄殼單元，另一類是基于Min

26、dlin理論的殼單元。Kirchhoff殼單元需要構(gòu)造C1連續(xù)的插值函數(shù)，對(duì)于三維問題，單元構(gòu)造困難，格式復(fù)雜，它忽略了橫向剪切變形的影響，對(duì)中厚殼的計(jì)算誤差較大?；贛indlin理論的殼單元，采用結(jié)點(diǎn)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)各自獨(dú)立插值的形式，它和實(shí)體元一樣是C0型單元，構(gòu)造簡(jiǎn)單，計(jì)算效率高，不僅適用于薄殼分析，也適用中厚殼的分析。目前最常用的是四節(jié)點(diǎn)四邊形薄殼單元，其算法有兩種，即 Huhes-Liu 算法和Belytschko-Tsay算法。在有限元計(jì)算過程中對(duì)殼單元選擇的基本要求是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠?；贛indlin板殼理論的 Huhes-Liu 單元(HL 單元)和Belytschko-Tsay

27、單元(BT 單元)，由于在單元節(jié)點(diǎn)上存在獨(dú)立的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，單元構(gòu)造比較容易，而且可以很好地分析成形過程中的彎曲、起皺及回彈問題，所以是目前使用的最為普遍和成功的兩種殼單元。HL 單元是從三維實(shí)體單元退化而來(lái)，這種單元的特點(diǎn)是：可以適應(yīng)任意復(fù)雜變形，具有較高的計(jì)算精度，但是單元公式比較復(fù)雜，計(jì)算量較大，在求解大型復(fù)雜成形問題時(shí)需要較長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。BT單元是對(duì) HL 單元計(jì)算效率的一種修正，它由于采用了基于隨動(dòng)坐標(biāo)系的應(yīng)力計(jì)算方法，有很高的計(jì)算效率。特點(diǎn)是：采用單點(diǎn)積分，使得計(jì)算過程相當(dāng)簡(jiǎn)單，不必計(jì)算費(fèi)時(shí)的Jaumann應(yīng)力，有很高的計(jì)算效率，目前成為顯式有限元分析的最有效的單元，但是計(jì)算過程中可

28、能會(huì)有零能模式出現(xiàn)，稱為“砂漏”。所以需在每個(gè)單元節(jié)點(diǎn)上施加砂漏控制力，在一般情況下能得到與 HL 單元較為一致的計(jì)算結(jié)果。因此，基于以上分析，本文所進(jìn)行的拉深成形的有限元分析都是基于BT殼單元進(jìn)行的。2.2.5 接觸條件和加載DYNAFORM 中有 9 種不同的接觸類型，要選擇合適的接觸類型來(lái)描述實(shí)際的物理系統(tǒng)，為了選擇合適的接觸類型，往往需要對(duì)接觸方式和算法有深入的理解。模具通常定義為目標(biāo)面，而工件則定義為接觸面。在這些接觸類型中，模具無(wú)需網(wǎng)格貫通，因此減小了接觸定義的復(fù)雜性，但模具網(wǎng)格的方向必須一致，在接觸分析中，由于問題的復(fù)雜性，判斷接觸發(fā)生的方向有時(shí)是很困難的，因此分析中應(yīng)盡量使用自

29、動(dòng)接觸。自動(dòng)接觸與普通接觸的區(qū)別在于對(duì)殼單元接觸力的處理方式不同，自動(dòng)接觸考慮殼的厚度，接觸在殼單元的兩側(cè)都發(fā)生。若為普通接觸，接觸只在殼單元的法向方向發(fā)生。在殼單元中，接觸通過法向投影中面的 1/2 接觸厚度（Contact Thickness）來(lái)確定接觸面，接觸厚度可以在接觸的定義中明確指定。在主、從面被確定后需要考慮合適的接觸搜索方式，接觸搜索方式中按檢查節(jié)點(diǎn)對(duì)面的穿透方式分為單向接觸和雙向接觸，由于在單向接觸中，僅有從節(jié)點(diǎn)被檢查是否穿透主面，而不考慮主節(jié)點(diǎn)，雙向接觸既檢查從節(jié)點(diǎn)對(duì)主面的穿透，又檢查主節(jié)點(diǎn)對(duì)從面的穿透，代價(jià)是兩倍左右的計(jì)算時(shí)間。因此，單向接觸要比雙向接觸運(yùn)行速度快得多，因

30、此被廣泛應(yīng)用。因此，模具與管坯之間的接觸參數(shù)設(shè)置選用AUTO_ONE_WAY_S_TO_S（自動(dòng)單向面到面）。2.2.6 定義求解時(shí)間和輸出文件步長(zhǎng)定義合適的求解時(shí)間對(duì)內(nèi)高壓成形模擬十分重要，求解時(shí)間越長(zhǎng)（即越接近實(shí)際的成形時(shí)間）模擬結(jié)果就越接近實(shí)際結(jié)果。但是定義較長(zhǎng)的求解時(shí)間，模擬時(shí)間也會(huì)很長(zhǎng)（相同的條件下，模擬運(yùn)算時(shí)間和定義的求解時(shí)間成正比）考慮以上因素及計(jì)算機(jī)配置，為了提高計(jì)算速度和精度，同時(shí)也要滿足動(dòng)力顯式算法對(duì)時(shí)間步長(zhǎng)的要求，模擬過程的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際的時(shí)間，因此可以通過放大速率來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中速率放大了1000倍。本文定義求解時(shí)間為0.011秒。輸出文件步數(shù)多少影響運(yùn)算時(shí)間和后處理的

31、操作，特別是模擬有較大變形的情況，步數(shù)多有利于后處理中的顯示和對(duì)各個(gè)時(shí)刻變形的研究分析。本文設(shè)置的輸出文件步數(shù)為60步。3 加油盒一次拉深預(yù)試驗(yàn)根據(jù)參考相關(guān)文獻(xiàn)以及實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)，拉深成形需要兩次拉深，為了合理設(shè)置工序件的形狀，基于dynaform進(jìn)行拉深預(yù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M，通過一次拉深成形正交試驗(yàn)法分析零件出現(xiàn)質(zhì)量問題的關(guān)鍵部位，為兩次拉深設(shè)計(jì)做鋪墊。33.1 加油盒拉深成形計(jì)算在對(duì)加油盒零件做拉深成形試驗(yàn)之前，先對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行理論的計(jì)算，為試驗(yàn)做好理論參考。但是，具體參數(shù)選擇必須結(jié)合實(shí)際成形的結(jié)果。33.13.1.1 拉深系數(shù)及次數(shù)計(jì)算加油盒零件毛坯厚度t=1mm，毛坯直徑D320mm，則 其

32、毛坯相對(duì)厚度tD=0.58，查極限拉深系數(shù)表得：m1=0.55-0.58m2=0.78-0.79m3=0.8-0.81加油盒零件直徑d150mm，毛坯直徑D320mm ，則預(yù)算各次拉深直徑為：d1=0.57320=184.2mmd2=0.78184.2=143.6mm d2=143.6mm150mm（工件直徑），說(shuō)明允許的變形過程為用足。將上面的各次拉深直徑向大的方向圓整，取d1=186mm、d2=146mm。驗(yàn)算實(shí)際拉深系數(shù)m1=0.581、m2=0.794，可以看出它們均大于相應(yīng)的極限拉深系數(shù)，說(shuō)明可行。因此，拉深次數(shù)為兩次。3.1.2 壓邊力計(jì)算壓邊力的計(jì)算公式如下Error! Refe

33、rence source not found.： （式 1） 式中壓邊圈面積，mm2； p單位壓邊力，MPa。對(duì)于鋼材料，通常p的值可取為2.5-3MPa，而壓邊圈面積為8976mm2，則3.1.3 圓角半徑和拉深模間隙計(jì)算根據(jù)查拉深模圓角半徑表，可以得出當(dāng)材料為鋼，厚度小于3mm時(shí)，r凹=0.6t=6mm，而凸模圓角半徑r凸=5mm。拉深模間隙公式如下Error! Reference source not found.： （式 2） 選取時(shí)，第一次拉深取1.1t即1.1mm，第二次拉深取1t即1mm。123.2 預(yù)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備正交試驗(yàn)法是研究多因素多水平的又一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面

34、試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分式析因設(shè)計(jì)的主要方法。正交試驗(yàn)法大大地減少了試驗(yàn)的次數(shù)，可以科學(xué)的、效率的得出想要的試驗(yàn)結(jié)果。由于每模擬一次要花費(fèi)很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，而且實(shí)驗(yàn)次數(shù)會(huì)很多，因此，為了能提高效率，決定使用正交試驗(yàn)法來(lái)分析結(jié)果。（1） 加油盒工藝參數(shù)：在模擬成形中，其工藝參數(shù)的選擇如Error! Reference source not found.所示。表 31 加油盒拉深成形工藝參數(shù)工藝條件摩擦系數(shù)壓邊力壓延筋數(shù)值0.1-0.1510kN-30kN有-無(wú)（2） 毛坯尺寸計(jì)算：基于Solidworks建立加油盒零

35、件的三維模型，通過轉(zhuǎn)化為igs格式的文件，并導(dǎo)入dynaform后通過BSE功能展開求得毛坯，并加寬毛坯外邊緣寬度10mm，如Error! Reference source not found.所示。圖 31 加油盒毛坯形狀（3） 網(wǎng)格劃分：通過dynaform軟件中自帶的自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能，以最大單元尺寸5為單位和最小單元尺寸為0.5單元，劃分結(jié)果為正方形網(wǎng)格數(shù)量為5382，三角形網(wǎng)格數(shù)量為1017。3.3 加油盒一次拉深正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)完成試驗(yàn)前準(zhǔn)備后，開始設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，并實(shí)施試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)。考慮到壓邊力、摩擦系數(shù)和壓延筋將會(huì)對(duì)加油盒成形產(chǎn)生影響，因此設(shè)三個(gè)因素分別為壓邊力F、摩擦系數(shù)、壓延筋Y

36、，三水平F為10000N、20000N和30000N，為0.1、 0.125和0.15，兩水平壓延筋Y為有和無(wú)，試驗(yàn)指標(biāo)為加油盒最大變薄率。因素水平表和混合正交試驗(yàn)表L6223如Error! Reference source not found.所示。表 32 水平因素表因素壓延筋 壓邊力N 摩擦系數(shù)符號(hào)Y F 水平123有無(wú)100002000030000 0.1 0.125 0.15記錄下試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行極差分析，如Error! Reference source not found.所示。表 33 極差分析表列號(hào)j1 2 3 4因素FY試驗(yàn)號(hào)123456112233121212122

37、33170.5%62%72.1%66.7%66.3%67.7%132.5%208.9%138.2%K=405.3%K=67.55%138.8%201%134.1%134%133%k232/ k66.25%69.6%69%/k69.4%67%67.05%/k67%66.5%D(極差)3.15%2.6%2.5%從極差分析可以看出，壓邊力對(duì)拉深變薄率的影響最大，壓延筋和摩擦系數(shù)對(duì)拉深變薄率的影響稍弱。從實(shí)驗(yàn)可以看出，最佳的實(shí)驗(yàn)組合是第二組，即有壓延筋，壓邊力為，摩擦力為，變薄率最小。當(dāng)采用壓延筋、壓邊力為20000N以及摩擦系數(shù)為0.1時(shí)，其成形極限圖和厚度變化圖如Error! Reference

38、source not found.和Error! Reference source not found.所示。圖 32 成形極限圖(紅色為破裂危險(xiǎn)區(qū))圖 33 厚度變化圖從成形極限圖可以看出，即使采用最優(yōu)的參數(shù)組合，拉深時(shí)依然存在劈裂，主要發(fā)身在零件底部的4個(gè)尖角處，這主要是因?yàn)榧佑秃辛慵植坷罡叨忍?，材料變薄?yán)重造成的。對(duì)比其它部位，材料厚度最大減薄處厚度為0.，變薄率35%，大于工程需要的30%，變薄率太大，因此，該零件采用一次拉深成形很難滿足要求，故該零件考慮采用二次拉深成形。3.4 本章小結(jié)通過本次正交試驗(yàn)的分析后，找出了對(duì)加油盒零件最佳的模擬參數(shù)，并且發(fā)現(xiàn)加油盒拉深成形中的幾個(gè)危

39、險(xiǎn)尖角。變薄率也超出標(biāo)準(zhǔn)不多，因此用二次拉深來(lái)模擬成形，就可以達(dá)到工程的需要了，并且同時(shí)一定要注意幾個(gè)危險(xiǎn)尖角。4 加油盒零件兩次拉深成形數(shù)值模擬從預(yù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果可以看出，零件危險(xiǎn)點(diǎn)上的零件變薄率為50%以上，可以看出，可以通過兩次拉深就可以緩解危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力和變薄問題。兩次拉深成形是指在第一次拉深一部分，并將第一次拉深成形的毛坯進(jìn)行退火等熱處理工藝，消除應(yīng)力，使得拉深高度較高的零件不容易破裂。兩次拉深中，第二次拉深成形所使用的板料選用第一次拉深成形的凹模，利用solidworks繪制出第一次成形的凹模，基于一次拉深成形的凹模模型，將拉深高度減少40%，并將一次拉深成形中的四個(gè)危險(xiǎn)尖角的高度較

40、少60%，以確保第二次拉深成形能夠安全完成。工序圖如Error! Reference source not found.所示。（a）毛坯 （b）一次拉深工序件 （c）最終零件圖41 加油盒零件拉深工序圖44.1 加油盒第一次拉深成形數(shù)值模擬44.14.1.1 一次拉深工序件建模通過三維軟件solidworks對(duì)第一次拉伸的模型進(jìn)行建模，模型如Error! Reference source not found.所示。圖 42 第二次拉深成形坯料模型4.1.2 模擬試驗(yàn)條件加油盒零件第一次拉深成形凹模網(wǎng)格劃分，以最大單元尺寸5為單位和最小單元尺寸為0.5單元，總節(jié)點(diǎn)數(shù)為5829，單元總數(shù)為5996

41、，四邊形單元為5106，三角形單元為890，劃分結(jié)果如Error! Reference source not found.所示。圖43 第一次拉深網(wǎng)格劃分結(jié)果加油盒零件第一次拉深模擬試驗(yàn)工藝參數(shù)如所示。表41 加油盒零件第一次拉深模擬試驗(yàn)工藝參數(shù)表工藝條件摩擦系數(shù)壓邊力壓延筋數(shù)值0.120000N有4.1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析第一次拉深成形的成形極限圖和厚度變化圖如Error! Reference source not found.和Error! Reference source not found.所示。圖44 成形極限圖圖45 厚度變化圖通過觀察成形極限圖，可以看的出來(lái)，板料不存在危險(xiǎn)的區(qū)域，

42、而且沒有破裂，說(shuō)明以這個(gè)工藝參數(shù)，可以順利完成加油盒零件的第一次拉深成形。而通過厚度變化圖中的數(shù)值可以看出，最大變薄處的厚度為0.，變薄率為13%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工程生產(chǎn)中的30%，因此可以推斷出，按照最佳組合參數(shù)，可以使加油盒零件第一次拉深成形安全順利的完成，并為第二次拉深成形做好基礎(chǔ)。4.2 加油盒二次拉深試驗(yàn)第二次拉深成形加油盒第二次拉深成形所選擇的工藝參數(shù)跟第一次拉深成形所選擇的一樣：使用壓延筋、壓邊力為20000N以及摩擦系數(shù)為0.1。分析計(jì)算后，觀察成形極限圖以及厚度變化圖，如Error! Reference source not found.和Error! Reference sour

43、ce not found.所示。圖 46 第二次拉深成形極限圖圖 47 第二次拉深成形厚度變化圖從成形極限圖可以看出，即采用最優(yōu)的參數(shù)組合，拉深時(shí)已經(jīng)不存在劈裂的情況了，由于拉深高度變小了，所有部分的材料都在安全的區(qū)域。而從厚度變化圖中可以看出，對(duì)比其它部位，材料厚度最大減薄處厚度為0.，變薄率為23%，小于工程生產(chǎn)中要求的30%，因此，該零件采用二次拉深成形可以滿足要求。4.3 本章小結(jié)本章針對(duì)了加油盒一次拉深成形時(shí)，出現(xiàn)的幾個(gè)危險(xiǎn)尖角，通過降低危險(xiǎn)尖角處的拉深高度，使加油盒安全成形。通過對(duì)加油盒零件兩次拉深成形數(shù)值模擬，并分析結(jié)果，證實(shí)了最佳參數(shù)能夠使得加油盒零件安全成形，而且使成形結(jié)果滿

44、足要求。5 加油盒拉深成形影響因數(shù)分析及模具設(shè)計(jì)加油盒拉深成形的三個(gè)影響加油盒成形的工藝參數(shù)壓延筋、壓邊力和摩擦系數(shù)之間會(huì)互相影響，為了找出單因素對(duì)加油盒成形的影響，本章采用了使一個(gè)參數(shù)變化同時(shí)固定另外兩個(gè)參數(shù)的值的方法，并根據(jù)結(jié)果繪制曲線圖。 23455.1 壓延筋對(duì)加油盒拉深成形的影響壓延筋對(duì)于加油盒的拉深成形有很大的影響，在正交試驗(yàn)分析中，推斷出壓延筋對(duì)于成形的影響是最大的，在此，通過固定其他兩個(gè)因素的水平，同時(shí)改變壓延筋的水平，試驗(yàn)條件如Error! Reference source not found. 所示。表51試驗(yàn)條件表工藝條件數(shù)值摩擦系數(shù)0.10.1壓邊力20000N2000

45、0N壓延筋有無(wú)加油盒零件虛擬壓延筋布置位置如Error! Reference source not found.所示。圖51 壓延筋布置位置模擬成形計(jì)算結(jié)束后，對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果，成形極限圖和厚度變化圖如Error! Reference source not found.和Error! Reference source not found.所示。 無(wú)壓延筋 有壓延筋圖 52 不設(shè)置壓延筋和設(shè)置壓延筋的成形極限圖對(duì)比無(wú)壓延筋 有壓延筋圖 53不設(shè)置壓延筋和設(shè)置壓延筋的厚度變化圖對(duì)比通過觀察分析以上兩個(gè)對(duì)比圖，繪制壓延筋對(duì)拉深成形厚度變化率的影響條形圖，如Error! Reference source

46、not found.所示。 有壓延筋 無(wú)壓延筋圖 54 壓延筋對(duì)拉深成形變薄率影響條形圖從Error! Reference source not found. 和Error! Reference source not found.中可以看出，在其他參數(shù)條件不變的情況下，壓延筋的存在對(duì)變薄率影響并不大，但是，從Error! Reference source not found.中很明顯的可以看出，相對(duì)于設(shè)置壓延筋來(lái)看，沒有設(shè)置壓延筋會(huì)導(dǎo)致很重的起皺。由于壓延筋的作用是增加材料流動(dòng)的阻力，降低材料在切向壓應(yīng)力作用下失穩(wěn)的可能，從而減少起皺的出現(xiàn)。起皺的出現(xiàn)直接導(dǎo)致零件不合格，因此，為了防止起皺的出

47、現(xiàn)，壓延筋是必須要放置的。5.2 壓邊力對(duì)加油盒拉深成形的影響壓邊圈對(duì)于加油盒拉深成形有著較大的影響，其作用有兩個(gè)是方面，一方面是為前次拉深后的毛坯精確定位，而另一方面是限制材料流動(dòng)的速度，防止起皺。當(dāng)壓邊力過小時(shí)，零件就容易起皺。而當(dāng)壓邊力過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致壓邊圈與坯料之間的摩擦力增大，影響材料流動(dòng)性，使零件產(chǎn)生破裂，因此，通過單獨(dú)對(duì)壓邊力進(jìn)行變量試驗(yàn)，可以找出成形的最佳值。通過固定另外兩因素的參數(shù)，改變壓邊力的參數(shù)，將其變化范圍定在12000-30000N分析成進(jìn)型結(jié)果，并繪制曲線圖。試驗(yàn)條件如Error! Reference source not found. 所示。表52試驗(yàn)條件表工藝條件

48、數(shù)值摩擦系數(shù)0.10.10.10.10.1壓邊力12000N14000N16000N18000N20000N壓延筋有有有有有摩擦系數(shù)0.10.10.10.10.1壓邊力22000N24000N26000N28000N30000N壓延筋有有有有有壓延筋對(duì)拉深成形厚度變化率的影響曲線圖如Error! Reference source not found.所示。圖55 壓延筋對(duì)拉深成形厚度變化率的影響曲線圖壓邊力參數(shù)以及零件變薄率變化具體數(shù)據(jù)如Error! Reference source not found. 所示。表 53 壓邊力以及零件變薄率變化范圍壓邊力/N12000140001600018

49、00020000變薄率/%35%34%31%28%23%有無(wú)質(zhì)量缺陷起皺起皺起皺無(wú)無(wú)壓邊力/N2200024000260002800030000變薄率/%25.5%26%28%30.5%35%有無(wú)質(zhì)量缺陷無(wú)無(wú)破裂破裂破裂通過曲線圖可以看出來(lái)，呈對(duì)稱的趨勢(shì)，說(shuō)明將曲線的最低點(diǎn)做為加油盒拉深成形的最佳點(diǎn)比較準(zhǔn)確，而且零件變薄率隨著壓邊力的增大先降低后增大。當(dāng)零件的變薄率在壓邊力為20000N的情況下最低，其最低點(diǎn)的數(shù)值為23%。而通過觀察壓邊力以及零件變薄率變化范圍表，可以看出來(lái)，當(dāng)壓邊力大于26000N時(shí)，加油盒零件出現(xiàn)破裂情況，當(dāng)壓邊力小于16000N時(shí)，加油盒零件出現(xiàn)起皺情況，而當(dāng)壓邊力為1

50、8000-24000N之間時(shí)，加油盒零件安全無(wú)任何質(zhì)量缺陷。綜合變薄率和質(zhì)量缺陷兩個(gè)因素，可以推斷出壓邊力為20000N是最佳的參數(shù)。5.3 摩擦系數(shù)對(duì)加油盒拉深成形的影響摩擦系數(shù)對(duì)于加油盒拉深成形也有著較大的影響，一方面，當(dāng)摩擦系數(shù)過大的時(shí)候，由于壓邊力的作用下，使得坯料與壓邊圈接觸的地方出現(xiàn)很大的摩擦力，從而使得材料流動(dòng)受阻，容易造成零件破裂；另一方面，當(dāng)摩擦系數(shù)過小的時(shí)候，由于壓邊力的作用下，產(chǎn)生的摩擦力比較小，容易引起起皺現(xiàn)象。因此，通過單獨(dú)對(duì)摩擦系數(shù)進(jìn)行變量試驗(yàn)，可以找出成形的最佳值。通過固定兩因素的水平，將摩擦系數(shù)的參數(shù)值變化范圍定于0.075-0.15之間，分析成形結(jié)果并繪制曲線

51、圖。試驗(yàn)條件如Error! Reference source not found. 所示。表54試驗(yàn)條件表工藝條件數(shù)值摩擦系數(shù)0.0750.08750.10.11250.125壓邊力20000N20000N20000N20000N20000N壓延筋有有有有有摩擦系數(shù)0.13750.15 壓邊力20000N20000N壓延筋有有摩擦系數(shù)對(duì)拉深成形厚度變化率的影響曲線圖如Error! Reference source not found.所示。圖56 摩擦系數(shù)對(duì)拉深成形厚度變化率的影響曲線圖摩擦系數(shù)參數(shù)以及零件變薄率變化具體數(shù)據(jù)如Error! Reference source not found.

52、所示。表55摩擦系數(shù)以及零件變薄率變化范圍摩擦系數(shù)/0.0750.08750.10.11250.125變薄率/%32.5%30.5%23%28%30%有無(wú)質(zhì)量缺陷起皺無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)摩擦系數(shù)/0.13750.15變薄率/%30.5%31.5%有無(wú)質(zhì)量缺陷破裂破裂通過對(duì)曲線圖的觀察，可以看出曲線較光滑，也趨向于對(duì)稱，因此摩擦系數(shù)選為曲線的最低點(diǎn)是比較準(zhǔn)確的。從表中可以看出來(lái)，當(dāng)摩擦系數(shù)0.075的時(shí)候，零件出現(xiàn)了起皺現(xiàn)象，當(dāng)摩擦系數(shù)0.1375的時(shí)候，零件則出現(xiàn)了破裂的質(zhì)量缺陷。在無(wú)質(zhì)量缺陷的0.0875-0.125之中，摩擦系數(shù)為0.1的時(shí)候，其零件變薄率為最小，為23%，因此，綜合變薄率和質(zhì)量缺陷兩

53、個(gè)因素，可以推斷出摩擦系數(shù)選0.1為最佳值。5.4 加油盒沖壓成形模具設(shè)計(jì)通過第三章的拉深計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)結(jié)合本章對(duì)加油盒兩次拉深成形影響因素分析結(jié)果，表明之前所設(shè)定的參數(shù)確實(shí)可行，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的情況，在三維建模軟件solidworks中，將模具繪制出來(lái)。模具參數(shù)如Error! Reference source not found.所示。表56模具設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)數(shù)值拉深系數(shù)2次凹模圓角半徑6mm凸模圓角半徑5mm拉深模間隙1mm該模具為正裝式帶壓邊圈的簡(jiǎn)單拉深模，由于模具結(jié)構(gòu)較大，模座采用正方形帶四根導(dǎo)柱以確保上模能夠準(zhǔn)確定位，在凸模下行時(shí)，壓力機(jī)通過模柄向上模座提供壓邊力，壓邊圈通過彈簧固定

54、于凸模固定板上，在壓邊圈接觸到板料時(shí)提供壓邊力，在凸模上行時(shí)，壓邊圈還能起到卸料的作用。模具總裝圖和部分重要零部件圖如Error! Reference source not found.、Error! Reference source not found.和Error! Reference source not found.所示。圖57加油盒零件沖壓模具總裝配圖圖58加油盒零件沖壓模具總裝主視圖 圖59加油盒零件沖壓模具總裝左視圖本模具總共零部件有13種，具體種類、材質(zhì)以及選擇標(biāo)準(zhǔn)如Error! Reference source not found.所示。圖510模具零部件明細(xì)圖圖511 模具凸模圖512 模具