基于CADCAE的方盒件變壓邊力沖壓成形工藝設計開題報告

1、畢業(yè)設計(論文)開題報告學 生 姓 名：學 號：專 業(yè)：機械工程及自動化設計(論文)題目：基于CAD/CAE的方盒件變壓邊力沖壓成形工藝設計指 導 教 師: 2009 年 3月 22日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接

2、書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；4有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述摘要 隨著沖壓加工的工件形狀越來越復雜，材料越來越多樣化，融合了CAD/CAE等技術的板料沖壓智能制造技術

3、成為目前沖壓技術的研究熱點。方盒件作為非軸對稱研究的起點，是金屬薄板拉深成形中較為典型的沖壓件，其變形規(guī)律具有一定的典型性，對方盒件成形時的單位壓邊力進行優(yōu)化設計，為預測和優(yōu)化方盒件拉深成形質量提供了行之有效的手段。因此，壓邊力作為沖壓成形過程中一種最簡單、有效的工藝控制手段受到越來越多關注。關鍵詞 盒形件 成形工藝分析及DYNAFORM 變壓邊力 CAD/CAE 傳統(tǒng)剛性壓邊和彈性壓邊難以滿足復雜的拉伸件工藝的要求，板料成形需解決的主要問題包括缺陷(起皺、拉裂、回彈)預防、壓邊力確定、模具磨損的影響、潤滑方案確定、成形力確定、毛坯尺寸確定和壓延筋布置等1。板料成形CAD/CAE技術就是通過計

4、算機分析預知解決這些缺陷的工藝參數。利用CAD/CAE技術對方盒件拉伸成形研究對解決上述問題非常有用。1 盒形件盒形件是金屬薄板拉深成形中較為典型的沖壓件，其變形規(guī)律具有一定的典型性，研究這類件的成形規(guī)律2，不僅對這類件成形工藝參數和工藝步驟的確定是至關重要的，同時也是進一步認識復雜件成形規(guī)律的基礎。利用傳統(tǒng)的方法進行沖壓件工藝分析時，為了避免材料成形過程中出現(xiàn)斷裂、起皺、頸縮等不良影響3，必須反復修改成形加工的某些參數或修改模具形狀，使得工藝過程耗資大、產品開發(fā)周期長，已不能適應激烈的場競爭和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。而采用CAD/CAE技術進行輔助優(yōu)化設計，對方盒件成形質量的預測和優(yōu)化，不失為一

5、種行之有效的方法，對提高制成品的制成質量提供了良好的保障4。2 成形工藝分析2.1 成形工藝分析選用非軸對稱件方盒件，借助CAE對不同類型壓邊力控制曲線的板料成型性能的仿真，尋找最優(yōu)壓邊力控制曲線5,6，將彈塑性力學理論和人工智能技術結合起來，提出預測板料拉伸過程中壓邊力控制曲線的辦法，大幅度減少設計和試驗的工作量，降低成本費用，提高板料的成形性能，最終奠定最復雜形狀沖壓件壓邊力的智能預測研究的基礎，對智能數控沖壓機床的研究和設計都具有重要的現(xiàn)實意義。沖壓是一種高效率的生產方式，適用于大批量的生產，其材料的成本占生產成本的60%80%，材料利用率的高低主要取決于排樣方案的優(yōu)劣。根據不同的加工工

6、藝與加工方式，有普通單排、普通雙排、對頭單排、雙頭雙排4種排樣方式可供選擇。在金屬材料成形中，材料的成形過程受到材料的參數，工藝參數，材料尺寸等諸多因素的影響，其中材料參數主要包括材料的抗疲勞強度，屈順強度，應變硬化指數，各向異性指數等7。工藝方面參數主要是指沖壓速度，壓邊力的大小和分布，成形潤滑情況等等。2.2 變壓邊力目前,國內外對變壓邊力改善板料成形性能的內在機理仍不夠十分了解，研究結果不能直接用于指導實際生產，同時，最佳變壓邊力的確定仍依賴于手工“試錯”，并且缺乏有效的確定最佳變壓邊力優(yōu)化設計方法。通過數值模擬與正交優(yōu)化的有效結合，對方盒件成形進行研究也表明了正交設計優(yōu)化方法對于方盒件

7、沖壓成形參數的優(yōu)化是一種有效可行的途徑8,9。通過研究發(fā)現(xiàn)，適當的控制壓邊力在拉深加工中的數值，能夠更好的控制制品成形的質量。3 金屬板料成形性能及其CAE分析3.1 金屬板料成形性能分析板料成形加工是金屬加工的一種重要工藝方法，它不僅生產效率高、原材料消耗少，而且可以有效地改善金屬材料的力學性能和組織，因而在國民經濟中得到了極為廣泛的應用，特別是在航空、宇航、汽車、造船、電器、五金等工業(yè)部門。板料沖壓成形的方式有很多，通?？捎盟姆N基本變形方式來認識，即膨脹、拉延、伸長類翻邊以及彎曲變形板料沖壓成形的方式有很多，通?？捎盟姆N基本變形方式來認識，即膨脹、拉延、伸長類翻邊以及彎曲變形。一般來說，板

8、料成形性能依賴于壓力、拉力、拉伸速率、溫度這些與金屬抗伸長斷裂有關的因素10，金屬材料的尺寸、形狀、第二相微粒的分布狀況等對其性能影響也很大。3.2 板料沖壓成形CAE分析過程一般來說，一個成功的金屬板料沖壓成形CAE系統(tǒng)從功能上講都是由前置處理、有限元求解器和后置處理三部分組成。板料成形CAE分析的一般過程為前處理(網格劃分、定義約束條件、施加條件和邊界條件等) 11，求解(數值計算) 和后處理分析結果(應力、應變、材料厚度分布、能量等歷史曲線、云圖及動畫、切取截面顯示、回彈、FLD 圖等)。金屬板料沖壓成形CAE技術主要是通過對結果的分析，使產品設計、模具結構更合理、工藝參數更滿足要求12

9、。板料成形CAE分析的一般步驟如圖1 所示。DYNAFORM是目前最常使用的CAE軟件。圖1 板料成形CAE分析的一般步驟3.3 DYNAFORM數值模擬技術DYNAFORM的主要功能包括分析拉伸、成形、回彈、翻邊、切邊等板料成形過程中的不同工序，也可以進行多步成形（或多工序加工）分析。通過用戶已定義好的沖壓工藝及模具曲面形狀來預測成形狀態(tài)，其中包括減薄拉裂、起皺、回彈等各種問題，同時可以對成形力、壓邊力、拉延筋、模具磨損等各種工藝問題進行分析13,14，以便優(yōu)化工藝和模具設計。對于容易出現(xiàn)局部開裂的現(xiàn)象，擬定利用DYNAFORM在計算機上基于實際的邊界條件進行數值模擬計算15，驗證和優(yōu)化工藝

10、參數。4 結語利用CAD/CAE和DYNAFORM軟件進行模擬仿真以代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝方法中的不足，對材料進行高效率的生產，可大大優(yōu)化生產工藝，降低運營成本，提高企業(yè)生產效率。參 考 文 獻1 徐紅雪，夏如艇.方盒形件首次拉深變形的力學分析J.江西農業(yè)大學學報(自然科學版),2003,8(2):34.2 謝暉.基于CAE的沖壓工藝分析理論與關鍵技術研究D.長沙:湖南大學,2003.3 常志華,呂亞清,姜奎華.方盒形件毛坯展開尺寸的計算方法J.武漢理工大學學報(信息與管理工程版),1990,18(5):2132.4 常志華,呂亞清，姜奎華.確定方盒形件毛坯合理形狀的原理與方法J.武漢理工大學學報(信息

11、與管理工程版),1990,6(9):3539.5 徐尚德,雷君相,于珊珊.板料拉深過程中的壓邊力控制技術J.鍛壓裝備與制造技術,2004,12(2):1518.6 夏琴香,阮鋒.成形工藝參數對杯形件單道次拉深旋壓力的影響J.鍛壓技術,2004,22(8):2632.7 王鳳琴,趙軍,官英平,馬麗霞.方盒形件拉深破裂預測的研究J.塑性工程學報,2003,15(3):24.8 王鳳琴,趙軍,官英平,馬麗霞.盒形件拉深過程中法蘭區(qū)應力解析J.哈爾濱建筑大學學報,2003,15(6):816.9 王仲奇,雷鵬,王亞紅.方盒形件分塊變壓邊力成形過程中的法蘭應力分析方盒形件分塊變壓邊力成形研究之一J.鍛壓

12、技術,2003,33(4):512.10 孫景芳,趙庭良.盒形零件一次拉深成形極限的研究J.農業(yè)機械學報,1994,27(7):1217.11 賈慧敏,王安強.基于邊界二維CAD模型的三維離散元法邊界建模方法J.2008,12(9):2224.12 賈志欣，李紅林.CAD/CAE/CAM技術在塑料模具設計課程教學中的應用研究與實踐J.模具制造,2008,19(7):3236.13 孫賢初,黨新安.CAD/CAE軟件在齒輪結構分析中的聯(lián)合應用J.拖拉機與農用運輸車,2008,24(9):2329.14 李奇涵,王科飛,王立威,李奇涵.基于數值模擬技術的板料沖壓成形模具開發(fā)J.新技術新工藝,200

13、5,34(6):1318.15 童春橋.板料成形CAE技術及應用J.CAD/CAM與制造業(yè)信息化,2005,33 (4):4750. 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：通過對上述文獻綜述的了解和分析，本課題主要研究方盒件沖壓成形工藝，利用CAD/CAE數值模擬技術對其進行分析研究。我準備采取以下步驟來開展和完成我的畢業(yè)設計：(1) 根據查找所提供的數據對被加工零件（方盒件）進行詳細的分析；(2) 根據分析的結果，使用CAD/CAE軟件分析模型；擬定被加工零件(方盒件)的簡圖及模型，進行變壓邊力的沖壓工藝分析計算；(3) 運用DYAFORM仿真模擬調試，選取變壓邊力曲線對方盒件成形及其沖壓工藝進行做總體的規(guī)劃；(4) 對所得記錄進行詳細的分析設計并總結，完成設計并撰寫說明書。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告指導教師意見：1對“文獻綜述”的評語：該生通過閱讀與本課題相關的參考文獻，進行了一定的總結，撰寫的本文獻綜述能夠反映“基于CAD/CAE的方盒件的變壓邊力沖壓成形工藝設計”的課題背景以及相關知識，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，