矩形盒件拉深成形的有限元分析

摘要

在金属板料成形加工中，拉深成形是一种主要加工方法之一，电子、汽车、航空航天等领域广泛应用其所生产零件，它具有轻质、互换性好、成本低的特点。由于传统成形设计方案主要依赖设计者的经验，常常需要将各工艺参数进行反复的调整和修改，费时又费力。有限元方法作为计算机与数值模拟技术在板料拉深成形中也得到了广泛的应用，但是，要精确地模拟板料拉深成形中的材料、几何、边界非线性等对成形的影响难度依然较大。因此，研究成形过程中工艺参数对成形的影响规律，并探求最优工艺方案，在理论和实践上都具有意义。
　　根据本文研究的工件——矩形盒件及其实际加工过程的特点，建立了矩形零件成形分析的有限元计算模型，利用通用的动力显式计算算法实现了这种零件加工成形过程的计算机模拟，有效地解决了其加工过程中非连续的准静态问题;研究了凸模虚拟速度、压边力、摩擦状态、模具的形状特别是凸、凹模圆角半径的大小对矩形零件外形和精度的影响，探讨了盒形件拉深成形中的拉裂与起皱问题。通过模拟分析，可得到如下结论:
　　1.成形极限图取点分析结果表明:矩形盒件转角底部的四个角压应力最大;长边和短边中心压应力最小;厚度变化云图结果表明:凹模入口处坯料增厚达到10％，该处是起皱的危险区。
　　2.在一定的工艺条件下，凸模冲压速度、压边力和摩擦系数对板料成形起皱模拟结果没有影响。
　　3.矩形盒件拉深时，凸模圆角半径和凹模圆角半径对板料成形起皱的影响较大;凹模圆角半径增加时，拉深时起皱趋势增加，凹模圆角半径减小时矩形侧壁破裂趋势增加;凸模圆角半径减小时，矩形底部四个角易出现破裂。在本文实验条件下，凸模圆角半径和凹模圆角半径均为6mm时最优。
　　4.矩形盒件拉深时，矩形转角半径从6 mm增加到12 mm时，矩形板料变薄率在不断地减小，已完全处在20％的安全界线以内;同时板料增厚率发生先增加后减小的变化，当rc为6mm时，其增厚率处在8.6％的的安全界线以内。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景目的和意义

1．2 国内外研究综述

1．3 板料成形的研究现状及发展趋势

1．4 板料成形数值模拟方法及其理论

1．4．1 板料成形有限元模型选择

1．4．2 板料成形有限元方程的求解算法

1．4．3 单元技术

1．4．4 材料模型

1．4．5 接触界面的处理

1．5 论文研究的主要内容

第2章 矩形盒件的拉深成形工艺及参数

2．1 矩形零件结构及材料

2．1．1 矩形零件及其CAD模型的建立

2．1．2 毛坯材料及其模型

2．1．3 矩形件拉深数值模拟方案

2．2 盒形件拉深工艺分析

2．3 本章小结

第3章 矩形盒件拉深成形的数值模拟

3．1 矩形盒零件有限元模型的建立

3．1．1 数值模拟软件DYANFORM简介

3．1．2 eta／DYNAFORM 5．7软件的组成部分

3．1．3 有限元模型

3．2 零件单元网格划分

3．3 工模具网格模型

3．4 后处理

3．5 本章小结

第4章 工艺参数及模具结构对矩形盒件拉深成形模拟结果的影响

4．1 引言

4．2 拉深速度

4．3 压边力

4．4 摩擦状态

4．5 凹模圆角半径rd对成形结果的影响

4．6 凸模圆角半径rp

4．7 矩形转角半径rc

4．8 本章小结

结论

参考文献

致谢