厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬
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- 00351-厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬
摘 要
本文詳細(xì)地闡述了厚板料沖小孔模具的設(shè)計(jì)及有限元模擬過程。首先簡明敘述了現(xiàn)代國內(nèi)外模具發(fā)展概況，通過有限元模擬分析模具可能出現(xiàn)的問題，然后重點(diǎn)設(shè)計(jì)了沖裁模具中相關(guān)部件，如凹凸模、模架設(shè)計(jì)以及壓力機(jī)選擇，并對(duì)沖壓材料性能進(jìn)行了分析。最后根據(jù)沖裁件的產(chǎn)品數(shù)量要求，以及結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計(jì)出來整套模具。整個(gè)設(shè)計(jì)過程都是用CAD、Pro/Engineering軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，使整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程簡單明了。利用DEFORM軟件進(jìn)行有限元模擬分析，為模具設(shè)計(jì)和成型工藝的指定提供參照依據(jù)。
在設(shè)計(jì)過程中首先使用CAD軟件設(shè)計(jì)成型零件以及非標(biāo)零件，然后在Pro/Engineering軟件中實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體設(shè)計(jì)，最后導(dǎo)入DEFORM中，分析工件上選取點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變以及應(yīng)變速率等相關(guān)因素，從而完成模具的整體設(shè)計(jì)以及有限元模擬，對(duì)直接指導(dǎo)生產(chǎn)有一定的意義。
關(guān)鍵詞 ：厚板料；沖小孔；參數(shù)化設(shè)計(jì)；有限元模擬
ABSTRACT
The design of a die used for punching small holes on thick sheets and its finite element simulation were investigated in this paper. Elaborated the modern die & mould development situation concisely. First， by using finite analysis Microsoft to simulate the deformation processing for avoiding serious problems that may occur， then focusing on the calculation of the relevant parts in mould design， such as designing the die、bump， and formwork and choosing for punching machine ， and analysis of material performance. Finally， according to the requirement of the structure and amounts of the product， we design the set of mold， and then carry out some related simulation analysis. We use CAD and Pro/Engineering software parameterization design in the process of whole designing， making the whole mold design process simple and clear to mend. Also， we use DEFORM software to provide reference basis of mould design and forming technology for the finite element analysis.
First， using CAD software design molding parts and non-standard parts in the design process， then， designing the 3D entity in Pro/Engineering software， finally， put the 3D entity into DEFORM to analyze the stress、strain and strain rate of selecting points. Thus， complete the overall design and finite element simulation and analysis， there must be have certain significance to direct production.
Key words thick sheet; blunt holes; parametric design; finite element simulation
目 錄
1 前 言 1
1.1模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 1
1.2我國模具發(fā)展的現(xiàn)狀 1
1.3參數(shù)化技術(shù)及有限元模擬慨述 2
2 工件成型工藝性分析 5
2.1鉤釘塊二維圖 5
2.2結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析 5
2.2.1結(jié)構(gòu)特性分析 5
2.2.2成型工藝性分析 6
2.2.3 沖裁件材料的基本性能 6
3 厚板沖小孔有限元模擬及其相關(guān)分析 8
3.1有限元模擬及厚板沖小孔概述 8
3.1.1有限元模擬 8
3.1.2厚板沖裁模擬概述 8
3.1.3金屬彈塑性大變形的有限元模擬 9
3.1.4材料斷裂準(zhǔn)則及斷裂模擬 10
3.1.5有限元網(wǎng)格重劃分 11
3.2 導(dǎo)入deform前相關(guān)準(zhǔn)備 11
3.3 沖裁加工模擬的建模 12
3.3.1前處理 13
3.3.2模擬過程線框圖 15
3.3.3后處理器 15
3.4 模擬結(jié)果及討論 17
3.5 結(jié)論 18
4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.1計(jì)算沖壓力 19
4.1.1 沖裁力 19
4.1.2 卸料力及推料力 19
4.1.3 總沖壓力 20
4.2沖裁間隙 20
4.3凸凹模工作部分尺寸與公差 20
4.4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.4.1 沖孔凸模的長度尺寸 22
4.4.2 沖孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)如下圖 22
4.4.3 沖孔凸模的強(qiáng)度校核 23
4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
4.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸 23
4.5.2 凹模板的厚度 23
4.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸 23
4.5.4 凹模工作部分結(jié)構(gòu)圖 24
5 沖壓成形工藝與設(shè)備 25
5.1沖壓工藝方案及模具形式的確定 25
5.1.1 工序的確定 25
5.1.2 模具形式的確定 25
5.2 沖壓設(shè)備的確定 25
5.2.1 規(guī)格選用原則 25
5.3 設(shè)備及相關(guān)模架確定 26
5.3.1 壓力機(jī)確定及其參數(shù) 26
5.3.2 模架相關(guān)確定 27
5.4模具整體設(shè)計(jì)形式 32
6 填寫沖壓工藝卡和編寫技術(shù)文件 35
參考文獻(xiàn) 37
致 謝 38
1 前 言
1.1模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀
模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。1.模具行業(yè)的現(xiàn)狀
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求， 市場需求量維持在每年600 億至650 億美元， 同時(shí)， 我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年， 我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率( 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 2004 年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億， 同時(shí)， 有近200 個(gè)億的出口) ， 到2005 年模具產(chǎn)值已達(dá)650 億元， 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口2005 已達(dá)到2 億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言， 一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副， 價(jià)值上億元， 而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003 年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛， 2004 年產(chǎn)銷量各突破500 萬輛， 轎車產(chǎn)量將達(dá)到260 萬輛。另外， 電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大， 在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前， 電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中， 60%- 80%的零部件， 都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗， 是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。日前， 據(jù)第十一屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)主辦方之一的中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)透露，我國模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在世界上的排名已躍居第一， 生產(chǎn)銷量排名世界第三。有關(guān)資料顯示， 在我國， 模具直到1987 年才正式成為一個(gè)行業(yè)，與世界發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具業(yè)相比， 我國模具業(yè)的起步要晚幾十年，但近20 年的努力發(fā)展取得了長足的進(jìn)步。
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