1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 6JJ×15輪輻拉伸成形及 成形工藝研究 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué) 號 院 （系） 指導(dǎo)教師(職稱) 完成時間 目 錄摘 要IABSTRACTII1緒論11.1課題的來源、目的與意義1課題的來源與設(shè)計要求1課題的目的與意義11.2車輪成型與沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀21.2.1 沖壓模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀2車輪模具及成型技術(shù)31.2.3 沖壓成型技術(shù)的發(fā)展方向51.3沖壓模具結(jié)構(gòu)與分類61.3.1 模具的作用及基本要求6沖壓模具結(jié)構(gòu)71.4沖壓模具分類8按照沖模完成的沖壓工序性質(zhì)分類8按沖模完成的工作方式分類9按沖模大小分類92 車輪輪輻模具設(shè)計102.1 輪輻成型工藝性

2、分析102.1.1 制件結(jié)構(gòu)分析13102.1.2 輪輻加工工藝方案的確定1415112.1.3 零件毛坯尺寸的確定16112.2拉伸模具設(shè)計1712工藝分析12進行必要的計算133實體設(shè)計143.1凸、凹模的設(shè)計14凹模設(shè)計14凸模設(shè)計15壓邊結(jié)構(gòu)設(shè)計153.2模具架標(biāo)準(zhǔn)件選用153.3壓力機的選擇163.4模具的總體結(jié)構(gòu)173.5模具工作過程194建模、裝配與動畫194.1 模具零件的設(shè)計194.2 模具組件的裝配214.3制作動畫225輪輻拉深成型過程計算機模擬255.1 數(shù)值模擬有限元分析255.1.1 數(shù)值模擬技術(shù)在板料成形過程中的應(yīng)用255.1.2 有限元分析方法20265.2 D

3、ynaform軟件對成型件進行分析265.2.1 Dynaform軟件介紹26成型模擬的一般步驟275.3拉深成形分析285.3.1 曲面模型的建立285.3.2 導(dǎo)入文件285.3.3 模具的網(wǎng)格化295.3.4 定義工具315.3.5 定義毛坯325.3.7 定位工具335.3.8 定義載荷曲線345.3.9 分析計算365.3.10 后處理375.3.11 結(jié)論40結(jié)束語41致 謝42參考文獻43附錄446JJ×15輪輻拉伸成形工藝研究摘 要隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，車輪制造業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機遇。提高我國車輪模具制造質(zhì)量、技術(shù)和綜合能力有助于我國加大市場占有份額。當(dāng)今，隨著

4、科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，我國的車輪模具制造技術(shù)也在不斷的發(fā)展。 本文以沖壓模具設(shè)計理論為基礎(chǔ)，調(diào)研了國內(nèi)外的輪輻模具行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，開展了具體的模具設(shè)計。采用基于特征的三維設(shè)計軟件Pro/e對零件和模具開展了設(shè)計，完成了三維實體建模。該設(shè)計方案縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期、模具設(shè)計周期和加工周期, 提高了產(chǎn)品設(shè)計的可靠性。 將輪輻拉深曲面模型導(dǎo)入Dynaform軟件，對輪輻的拉深成型過程進行了模擬分析，分析了成型過程中的應(yīng)力應(yīng)變、板料厚度變化、材料成形性等，優(yōu)化了模具設(shè)計的合理性及拉深成型時的各工藝參數(shù)。 該技術(shù)方案使用于輪輻模具和工藝設(shè)計及優(yōu)化，對提高其生產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟效益具有一定的指導(dǎo)意

5、義。關(guān)鍵詞 輪輻/模具設(shè)計/實體建模/模擬/Dynaform STRETCH FORMING PROCESS OF THESPOKES OF THE 6JJx5ABSTRACTIn recent years, with the rapid development of automobile industry, the wheel manufacturing industry has an unprecedented development opportunity. Improving the manufacturing quality, technology and comprehensive

6、 ability of the wheel have contribute to an increasing market share of China. Nowadays, with the continuously progress in technology and the development of the industrial production, the wheel manufacturing technology in our country has been continuously developing. Based on the theory of stamping d

7、ie design, and studied the state of development of die industry of home and abroad, the specific die design was made in the paper. Pro/e software was selected for three-dimensional design of the part and mold process. This technology shortened the time of the product development, the die design and

8、the processing plan, and also improved the reliability of the product design. The spoke modeling was introduced into the software of Dynaform. The process of the deep drawing processes was analyzed. In this way, many parameters, such as stress-strain, the changes of blank thickness and blank forming

9、 ability were obtained. Finally, the rationality of die design and the parameters of drawing process were optimized. The technology could be adopted by the design and optimize of die and process, and was an important guidance to improve production quality and economic efficiency. KEYWORDS Spoke，Mold

10、 Design，Solid Modling，Simulation，Dynaform1緒論 1.1課題的來源、目的與意義課題的來源與設(shè)計要求 本課題主要是對車輪輪輻模具進行設(shè)計及對輪輻拉伸成型進行分析計算，要求模具設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，能夠保證產(chǎn)品的精度及表面質(zhì)量。此外，要求對輪輻制品成型 的工藝進行分析與改進，對輪輻的工藝性進行分析并確定其具體沖壓工藝方法，對 輪輻模具進行合理的工藝設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計及外觀設(shè)計。最終運用有限元分析軟件Dynaform對輪輻模具拉伸成型過程進行有限元的模擬分析，觀察凸、凹模和拉伸件是否發(fā)生破裂或存在缺陷，進一步修改模具設(shè)計結(jié)構(gòu)及尺寸，以降低模具成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。對制件的參

11、數(shù)化三維模型進行模擬分析，以此檢驗?zāi)＞咴O(shè)計的合理性，并提出改進的意見。 1.1.2課題的目的與意義 本畢業(yè)設(shè)計的課題是車輪輪輻拉伸成型工藝的研究。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，車輪制造業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機遇。提高我國車輪模具制造質(zhì)量、技術(shù)和 綜合能力有助于我國加大市場占有份額，提高我國車輪模具的整體水平。 通過采用基于特征的三維設(shè)計軟件Pro/e對零件和模具開展設(shè)計，進行其三維實體建模，該設(shè)計方案能夠縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、模具設(shè)計周期和加工周期，從而提高產(chǎn)品設(shè)計的可靠性。最后，對輪輻的拉伸成型過程進行模擬分析，分析其成型 過程中的應(yīng)力應(yīng)變、板料厚度變化、材料成形性等，進一步優(yōu)化模具設(shè)計的合理性及拉

12、伸成型時的各工藝參數(shù)，其對提高其生產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟效益具有一定的指導(dǎo)意義。 1.2車輪成型與沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 沖壓模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀板料沖壓成形是利用模具對金屬板料進行壓力加工，獲得設(shè)計所需求的形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品零件。它具有節(jié)省材料、效率高和成本低等優(yōu)點，是機械、電子、儀器儀表及航空航天等制造業(yè)中重要的加工工藝之一。沖壓工藝在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達的，在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，我國的沖壓模具制造技術(shù)

13、也在不斷的革新和發(fā)展1。這些革新與發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)工藝分析計算方法的現(xiàn)代化。例如生產(chǎn)汽車覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法是 根據(jù)已有的設(shè)計資料和設(shè)計者的經(jīng)驗，進行對比分析，確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計模具，進行試沖，經(jīng)過反復(fù)試驗和修改，才能轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。近幾年來，國外的公司已經(jīng)開始采用有限變形的彈塑性有限元法，對覆蓋件成型過程進行計算機模擬，分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而預(yù)測某一工藝方案的可行性和可能出現(xiàn)的問題， 并將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計人員進行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費用，縮短產(chǎn)品試制周期。而且，可以建立符合生產(chǎn)的先進設(shè)計方法，既促進了冷沖壓工藝的發(fā)展，

14、又可以發(fā)揮塑性成形理論對生產(chǎn)實際的指導(dǎo)作用。 (2)模具設(shè)計及制造技術(shù)的現(xiàn)代化。為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短工裝設(shè)計、制造周期，各國都正在大力開展模具的計算機輔助設(shè)計和制造(CAD/CAM)技術(shù)的研究和應(yīng)用。采用這一技術(shù)，一般可以提高模具設(shè)計和制造效率23倍，模具生產(chǎn)周期縮短1/22/3。發(fā)展這一技術(shù)的最終目標(biāo)，是要達到模具CAD/CAM一體化，而模具圖紙將只作為檢驗?zāi)＞咧谩２捎媚＞逤AD/CAM技術(shù)，還可以提高模具質(zhì)量，大大減少制造人員的重復(fù)勞動，使設(shè)計者有可能把精力放在創(chuàng)新和開發(fā)上。 (3)沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化。為了滿足大量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位低速壓力機發(fā)展到多工位高速自動

15、壓力機。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機上生產(chǎn)，也可以在高速壓力機上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產(chǎn)達到高度 自動化。大型沖壓件（如汽車覆蓋件）可在多工位壓力機上利用自動送料和取件裝置，進行機械化流水線生產(chǎn)，從而減輕勞動強度和提高生產(chǎn)率。 (4)為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代加快和生產(chǎn)批量減少的趨勢，發(fā)展了一些新的成型工藝、簡易模具、通用組合模具以及數(shù)控沖壓設(shè)備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)不僅適合大量生產(chǎn)，也適用于小批量生產(chǎn)。 (5)不斷改進板料性能2，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件；研制新型材料板，用來生產(chǎn)航空構(gòu)件等。巨大的市場需求將推動

16、中國模具的工業(yè)調(diào)整和發(fā)展。在中國，人們已經(jīng)越來越 認(rèn)識到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量 一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校正在開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)，這將進一步提高我國模具工業(yè)的發(fā)展。車輪模具及成型技術(shù)車輪是車輛承載的重要部件，其質(zhì)量直接關(guān)系到人的生命安全3。 汽車車輪承受著車輛的垂直負(fù)荷、橫向力、驅(qū)動(制動)扭矩和行駛過程中所產(chǎn)生的各種應(yīng)力，它是高速回轉(zhuǎn)運動的零件，要求尺寸精度高、

17、不平衡度小、支撐輪胎的輪輞外形準(zhǔn)確、質(zhì)量輕，并有一定的剛度、彈性和耐疲勞性。因此要求車輪具有足夠的負(fù)載能力及良好的緩沖性和氣密性、良好的均勻性和質(zhì)量平衡性、精美的外觀和裝飾性、尺寸精度高、質(zhì)量小、價格低、拆裝方便、互換性好等。車輪材料的選用、車輪結(jié)構(gòu)和制造工藝與上述要求密切相關(guān)，是決定車輪性能好壞的關(guān)鍵因素。在結(jié)構(gòu)上，車輪主要分為組合式車輪和整體式車輪；從材質(zhì)上分則有鋼板成型車輪和鋁合金車輪。當(dāng)前，組合式鋼板成型車輪占有相當(dāng)重要的位置，短期內(nèi)不會出現(xiàn)整體式鋁合金車輪一統(tǒng)天下的局面。其中鋁合金車輪的制造工藝有鑄造、鍛造以及前沿的旋壓流動復(fù)合成形工藝和碾壓旋壓復(fù)合成形工藝。組合式鋼板成型車輪主要由

18、輪輞和輪輻組成，輪輞與輪輻的生產(chǎn)工藝一直備受關(guān)注。鋼制車輪的制造工藝有輪輞滾壓技術(shù)4、輪輻沖壓技術(shù)以及前沿的滾壓整體成形技術(shù)。鋼制車輪對于制造工藝的要求非常嚴(yán)格，合格的汽車車輪要經(jīng)過四大流程，數(shù)十道工序。其中，四大流程包括輪輞滾壓成形、輪輻沖壓成形、組裝焊接以及涂裝，且每道工序?qū)τ谧罱K產(chǎn)品都非常重要。目前，能夠生產(chǎn)出合格乘用車的鋼輪的企業(yè)屈指可數(shù)，在國外已形成寡頭壟斷的格局。其關(guān)鍵技術(shù)主要有以下兩點：(1) 輪輞滾壓技術(shù)5。輪輞產(chǎn)品制造的主要過程是將卷圓焊接的鋼圈通過六道滾壓工序成形。為了進一步減輕車輪質(zhì)量以抵御鋁輪的滲透，近年來國外一些車輪企業(yè)，除了將輪輞材料以高強度低合金鋼或貝氏體鋼取代傳

19、統(tǒng)的熱軋低碳鋼之外，在鋼圈成形之前增加了旋壓工藝，在原本厚度均勻的鋼圈上旋壓出幾道較薄的槽，在輪輞槽底和輪緣受力較大的地方保持材料的原始厚度，而在受力較小的地方減薄材料厚度，從而有效地減輕輪輞的質(zhì)量。輪輞旋壓技術(shù)是國際鋼輪行業(yè)的前沿技術(shù)之一，目前處在試驗和改進階段。這種技術(shù)一般可以使車輪產(chǎn)品質(zhì)量進一步減輕10%以上。(2) 車輪輪輻是連接汽車輪轂和輪胎的主要支撐件，也是決定車輪是否美觀的關(guān)鍵部件。輪輻需要經(jīng)過多次沖壓方能成形，主要的工藝包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切邊、沖螺栓孔翻邊、擠螺栓孔、沖風(fēng)孔、擠毛刺等。就生產(chǎn)方式而言，歐美的車輪廠普遍采用多工位壓機連續(xù)生產(chǎn)，其壓機能力一般在45

20、005000噸，生產(chǎn)節(jié)拍每分鐘1026次，多采用810個工位，采用三坐標(biāo)電子送料系統(tǒng)和快速更換模具系統(tǒng)，極大地提高了生產(chǎn)效率，而國內(nèi)企業(yè)尚處在單機手工送料的階段。沖壓成形生產(chǎn)輪輻的工藝比較簡單，早期采用多臺單工位壓力機分序成型的方法，后來采用多工位壓力機在一臺設(shè)備上連續(xù)完成。其模具也從早期的單工序模向多工序復(fù)合模發(fā)展。沖壓成形的輪輻等壁厚，旋壓工藝可獲得變壁厚等強度結(jié)構(gòu)輪輻，不僅可提高材料利用率和車輪壽命，而且可增加轎車高速行駛的安全性和可靠性。旋壓成形生產(chǎn)線的典型工藝包括落料、強力旋壓、修邊、沖孔等工序。旋壓成形生產(chǎn)線的主機是數(shù)控旋壓成形機，第一滾輪對坯料預(yù)旋壓完成布料，第二滾輪將壁厚旋壓至

21、預(yù)定值。目前的主流車輪都是采用先造出固定輪胎的輪輞和連接輪輞與輪轂的輪輻兩個配件，然后將二者結(jié)合到一起的雙軋結(jié)構(gòu)。中國車輪的生產(chǎn)工藝裝備特別是模具的發(fā)展比較落后，滾壓工藝與旋壓工藝均有極大的發(fā)展空間。從國外的發(fā)展趨勢看，旋壓工藝雖然有生產(chǎn)效率低的缺點，但其加工精度高、可生產(chǎn)變截面等強度輪輞和輪輻、制件剛度大、回彈小等優(yōu)點仍不容忽視，特別適合新產(chǎn)品開發(fā)和中小批量生產(chǎn)。車輪模具的發(fā)展制約著車輪行業(yè)的規(guī)模和車輪的制造效率，提高車輪模具制造質(zhì)量、技術(shù)和綜合能力有助于我國加大車輪模具的市場占有份額。 沖壓成型技術(shù)的發(fā)展方向模具設(shè)計技術(shù)大多依賴個人的經(jīng)驗積累，模具設(shè)計長期以來一直依靠人的經(jīng)驗和機械制圖來完

22、成。自從20世紀(jì)80年代我國發(fā)展模具計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)以來，這項技術(shù)已被大家認(rèn)可，并且得到了越來越快的發(fā)展，已在模具制造中顯示出了巨大的優(yōu)越性。20世紀(jì)90年代開始發(fā)展的模具計算機輔助工程分析(CAE)技術(shù)，現(xiàn)在也已有許多企業(yè)應(yīng)用，它對縮短模具制造周期及提高模具質(zhì)量有著顯著的作用。除了模具CAD/CAE/CAM技術(shù)之外，模具工藝設(shè)計也非常重要。計算機輔助工藝設(shè)計(CAPP)技術(shù)已在我國模具企業(yè)中開始應(yīng)用。為了對各種成型加工過程進行更精確的模擬，目前各國學(xué)者都在研究新模型、新算法及新的成型模擬系統(tǒng)，并將模擬軟件與制品設(shè)計、模具設(shè)計及制造緊密結(jié)合，開發(fā)一體化的集成技術(shù)，與CAD、CAM、

23、CAPP、PDM、ERP技術(shù)軟件的滲透、協(xié)調(diào)能力加強，使計算機模擬技術(shù)呈現(xiàn)智能化、集成化的趨勢。作為汽車行駛系中的重要部件，車輪起著承載、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動和制動等作用，其性能的好壞直接影響汽車行駛的安全性、操縱的穩(wěn)定性、乘坐的舒適性等。同時對能源的消耗、輪胎的壽命和駕駛員的勞動強度也有較大的影響。我國加入WTO后，汽車工業(yè)的整體水平有了較大的提高，因此對汽車零部件的質(zhì)量要求也必將會越來越高，車輪生產(chǎn)行業(yè)間的競爭也會愈加激烈。近幾年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，以二維實體造型技術(shù)，有限元分析技術(shù)，計算機輔助制造技術(shù)為基礎(chǔ)的零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能分析、運動仿真和模擬加工等得到了廣泛應(yīng)用，并形成了“CAD

24、/CAE/CAM”一體化技術(shù)。利用CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)對車輪進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力分析、壽命預(yù)測、性能優(yōu)化、模擬加工等力一而的研究，從而在保證車輪的性能和使用要求的條件下，達到縮短車輪的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本的目的。1.3沖壓模具結(jié)構(gòu)與分類 模具的作用及基本要求模具的作用一方面是將壓力機的作用力通過模具傳遞給金屬板料，在其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)力作用達到一定的數(shù)值時，板料毛坯或毛坯的某個部分便會產(chǎn)生與內(nèi)力作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得滿足一定性能要求及符合所需尺寸及形狀的制品；另一方面，通過模具的作用，可以保證上下模之間的正確導(dǎo)向，并使坯料穩(wěn)固的壓緊與精密的定位，從而沖制出達到一定

25、精度要求的沖件。在生產(chǎn)實際中，模具的作用在于保證沖壓件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低成本等。為此，除了采用行之有效的工藝手段、進行正確的模具設(shè)計及選擇合理的模具結(jié)構(gòu)外，還必須以先進的模具制造技術(shù)作為保證。對于各類的模具制造，一般都應(yīng)滿足以下幾個基本要求6：(1) 制造精度高模具的精度主要是由沖件精度和模具結(jié)構(gòu)的要求所決定的。為保證沖壓件的精度，模具工作部分的精度一般要比沖件的精度高23倍，為此，對于組成模具的零部件也就要提出較高的要求。如對于凸模和凹模之間的間隙，必須要有嚴(yán)格的控制，并精確的保證期間隙的均勻性；對拉深凸模和凹模刃口部分的圓角要求保持相當(dāng)準(zhǔn)確的尺寸，零件其他的尺寸精度、導(dǎo)向精度、孔的

26、位置精度也都必須達到規(guī)定的加工精度要求，并且還必須保證其裝配質(zhì)量。(2) 操作性能良好將模具安裝到?jīng)_床上時，其方法要簡便，調(diào)整工作量要少，操作時送料的定位要快速、準(zhǔn)確可靠，出料要順暢自如。在整個使用過程中，沖件的尺寸和形狀變化極小，可以放心地進行生產(chǎn)，取出制件要方便，無螺釘松動及模具零件破損等故障的出現(xiàn)。(3) 使用壽命長模具加工費用約占成本的10%30%，其使用壽命的長短將直接影響到產(chǎn)品成本的高低、工藝部分負(fù)荷的輕重等。為了保證高效率的進行生產(chǎn)，都要求模具具有較長的使用壽命。(4) 制造周期短模具制造周期的長短主要取決于制模技術(shù)和生產(chǎn)管理水平的高低。為了滿足生產(chǎn)的需要，提高產(chǎn)品的競爭能力，必

27、須在保證質(zhì)量的前提下縮短模具的制造周期。在規(guī)定的時間內(nèi)完成制造，且在規(guī)定的使用期間內(nèi)，沖件的沖制能符合使用要求。(5) 模具成本低模具的成本應(yīng)該是生產(chǎn)單件（或千件）時所發(fā)生的模具費用。模具成本與模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具材料、加工精度和加工方法等有關(guān)。在設(shè)計和加工模具時，應(yīng)根據(jù)實際情況做全面的考慮。即應(yīng)在保證沖件質(zhì)量的前提下，選擇與沖件生產(chǎn)量相適應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)和方便使用的零件制造方法，盡量降低模具的制造費用和維修費用。在不影響使用的前提下，模具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單、材料便宜、并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，使模具成本降低到最低限度。沖壓模具結(jié)構(gòu)沖壓成形是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種高效率加工方法。它是在常溫下，把

28、金屬或非金屬板料放入模具內(nèi)，借助于壓力機傳給模具的壓力對板料施壓，使板料在模具壓力作用下產(chǎn)生分離或塑性變形而成形為具有一定形狀和尺寸精度要求的制件的工藝方法。沖壓模具是沖壓成形過程中必不可少的工藝裝備，沖壓模具的結(jié)構(gòu)對成形制件的質(zhì)量和尺寸精度以及成形過程的穩(wěn)定性都具有重要影響。因此，沖壓模具的結(jié)構(gòu)必須滿足成形合格制件的要求。實際生產(chǎn)中的沖壓模具結(jié)構(gòu)類型有很多，復(fù)雜程度各異。但通常的沖壓模具結(jié)構(gòu)，大致由以下幾部分組成7：(1) 工作零件沖壓模具的工作零件包括凸模、凹模、凸凹模等。這類零件工作時直接與板料接觸，對板料作用一定壓力以完成板料的成形過程。凸模的工作表面是與板料接觸的外表面部分，凹模的工

29、作表面是其形孔的內(nèi)表面。(2) 定位零件沖壓模具的定位零件，主要包括擋料銷、定距側(cè)刃、導(dǎo)正銷、定位板、導(dǎo)向板等。這類零件的作用主要是確定坯料相對于沖模的正確位置，確保沖壓制件的質(zhì)量。(3) 卸料裝置卸料裝置主要由卸料板、推件桿等組成。卸料零件的主要作用是卸除沖壓后套在凸模上的制件或廢料，保證下一工作行程的正常進行。(4) 導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件主要包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板等。導(dǎo)向零件的主要作用是保證沖壓時，凸模與凹模之間具有準(zhǔn)確的位置。導(dǎo)套多固定在上模座內(nèi)，導(dǎo)柱則多固定在下模座內(nèi)。(5) 支承零件支承零件主要包括上、下模板、模柄、凸、凹模固定板、墊板等。支承零件用來連接固定工作零件，使之成為完整的模具結(jié)

30、構(gòu)。上模板工作時緊貼壓力機滑塊，并通過模柄與壓力機滑塊固定；下模板工作時直接固定在壓力機工作臺面或墊板上，墊板主要用以減低模板承受的單位面積的壓應(yīng)力。(6) 緩沖零件緩沖零件包括彈簧、緩沖橡膠墊等。主要利用彈性元件的彈力，起卸料作用。(7) 緊固零件緊固零件作用是用來連接、緊固各類沖模零件，使其成為一個整體。主要有各類螺釘、銷釘?shù)取Ｍ瑫r，銷釘還起牢靠的定位作用。(8) 壓料裝置零件壓料裝置零件主要包括壓料板、壓料圈等。其作用是壓住坯料或坯件，保證沖壓時材料能順利變形。通常將工作零件、定位零件、卸料與推料零件統(tǒng)稱為模具工藝零件；而導(dǎo)向、支承、緊固和緩沖零件則稱為模具輔助零件。1.4沖壓模具分類按

31、照沖模完成的沖壓工序性質(zhì)分類按照沖模完成的沖壓工序性質(zhì)，可將沖模分為兩種類型，其中每種類型又可分為很多種不同結(jié)構(gòu)。(1) 使材料產(chǎn)生分離變形的沖模：如落料模、沖孔模等。(2) 使材料產(chǎn)生塑性變形的沖模：如彎曲、拉深、翻邊、冷擠壓模具等。按沖模完成的工作方式分類這種分類方法，可將沖壓模具分為四種主要類型8：(1)簡單沖模(又稱單工序沖模)，它是在壓力機一次行程中，只完成一個沖壓工序的沖模。(2)復(fù)合模，是指在壓力機的一次行程中(即毛坯一次送料)，可同時完成兩個或兩個以上不同沖壓工序的沖模。(3)連續(xù)模(又稱級進模)，在壓力機幾次行程中，連續(xù)完成兩個或兩個以上沖壓工序的沖模。(4)自動沖模，是指帶

32、有自動送料、推料和排除廢料等裝置的能實現(xiàn)連續(xù)沖壓的沖模。按沖模大小分類有些領(lǐng)域中，由于沖模的大小差別較大，為便于組織生產(chǎn)、合理配置設(shè)備和使用管理等，常將沖模按其輪廓尺寸大小來進行分類：如汽車工業(yè)中，按沖摸下模板的長寬尺寸之和將其劃分為大、中、小三種類型，其尺寸劃分的界限為：(1)當(dāng)下模板的長、寬尺寸之和小于1200 mm時，稱為小型沖模。(2)在12003000 mm之間的稱為中型沖模。(3)大于3500 mm的則稱為大型沖模。2 車輪輪輻模具設(shè)計2.1 輪輻成型工藝性分析 制件結(jié)構(gòu)分析如圖2.1所示為汽車輪輻零件，材料為Q235(A3鋼)，料厚為3.5mm，生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)。該零件結(jié)構(gòu)非

33、常復(fù)雜，需要多道工序才能加工完成，而各工序之間相互影響較大，必須加以考慮。所以，其工藝方案的制定至關(guān)重要。圖2.1 6JJx15型車輪輪輻從零件圖可以看出，該零件在底部有一個直徑為54的中心孔，四個需要擠壓成型的S17的螺栓孔及四個工藝凸臺，在零件的底側(cè)面還有16個等距的通風(fēng)孔。由于零件的形狀極為復(fù)雜，工序又多，使得零件安裝面的結(jié)構(gòu)形狀好壞將直接影響車輪在行駛時的穩(wěn)定性、平順性以及配套輪胎的使用性能和使用壽命，以上這些情況在模具設(shè)計時均應(yīng)予以考慮。 輪輻加工工藝方案的確定圍繞著該零件的技術(shù)難點和使用要求, 經(jīng)過分析、探索, 并借鑒同種類型的車輪輪輻加工工藝, 該零件可以選擇如下沖壓工藝方案9：

34、圓形件落料 - 輪輻拉伸成形 - 沖中心孔及螺栓孔 - 沖側(cè)壁十六個通風(fēng)孔 - 擠螺栓孔 - 切邊。由于該零件結(jié)構(gòu)形狀極復(fù)雜，加工工序較多，減少工序間的相互影響極其重要。該零件的形狀復(fù)雜，成形時易起皺， 拉伸成形模上需考慮加壓邊裝置；沖中心孔時，應(yīng)保證不破壞拉伸成型的零件底部形狀；孔的邊緣變薄嚴(yán)重，容易出現(xiàn)裂紋，要求提高中心孔的加工精度，減少孔邊毛刺及加工硬化；沖中心孔及底部的螺栓孔和工藝孔后，沖側(cè)壁十六個通風(fēng)孔時，由于有較大的側(cè)向應(yīng)力存在,應(yīng)避免中心孔和螺栓孔和工藝孔變形。該零件的成形難點在零件的拉伸成形，輪輻零件拉伸成型的質(zhì)量將一定程度上直接決定該輪輻零件的最終質(zhì)量。拉伸成型結(jié)束后，沖中心

35、孔、螺栓孔和沖十六個通風(fēng)孔相對比較簡單，并且可以保證其尺寸精度。因此本設(shè)計著重對拉伸成形模具的設(shè)計進行論述研究。對落料模、沖中心孔及螺栓孔和十六通風(fēng)孔模、擠孔螺栓孔模等設(shè)計只做簡要介紹。 零件毛坯尺寸的確定因為該零件為中心對稱的筒形件，因此坯料可直接為圓形，根據(jù)復(fù)雜形狀旋轉(zhuǎn)體零件的坯料求解公式進行坯料尺寸計算，具體方法是：把形成旋轉(zhuǎn)體的繞軸母線分為若干直線或圓弧l1, l2， ln，找出每一段母線的重心，并求出每段母線重心到軸線的旋轉(zhuǎn)半徑之后求和，據(jù)等面積原理和重心法原理，毛坯直徑為10： (2.1)將如圖2.2所示尺寸代入式(2.1)得圓形毛坯直徑為518mm。還可利用有限元軟件，將零件導(dǎo)入

36、有限元軟件Dynaform之后利用BSE模塊，進行坯料反求得其坯料尺寸。此外，坯料尺寸還必須進行拉伸成形模試驗進一步修正，再切割毛坯進行試驗。一般經(jīng)過13次修正即能滿足要求。圖2.2 毛坯尺寸計算2.2拉伸模具設(shè)計工藝分析(1) 計算毛坯直徑毛坯尺寸在中以計算得毛坯直徑為518mm。(2) 判斷拉伸次數(shù)工件總的拉伸因數(shù) =d1/D=381/518=0.726毛坯的相對厚度 t/D=3.5mm/518mm=0.0068查模具設(shè)計簡明手冊知，該拉伸模需要加壓邊圈。查模具設(shè)計簡明手冊得，總拉伸因數(shù)為在0.61.0之間時，首次拉伸的拉伸因數(shù)為m 1=0.530.55。此時，m 1 則對于無凸緣拉伸件的

37、工件只需一次拉伸成型。進行必要的計算(1)計算壓邊力、拉伸力11a)由文獻 計算壓邊力 (2.2)查實用沖模設(shè)計手冊表4.13，取單位壓邊力P為3Mpa。其中，D=518mm，d1=381mm,r凹=5mm將以上數(shù)據(jù)代入公式2.2，則有=(5182-(381+25)2)3=272006.2Nb)計算拉深力由于待加工零件是采用帶壓邊圈的圓形件，則由沖壓模具簡明手冊表知 （2.3）由沖壓模具簡明手冊查得修正因數(shù)K=1.0，Q235鋼的強度極限是475Mpa。將以上各參數(shù)代入公式2.3得拉伸力為=1971643.9N C)壓力機的公稱壓力為=1.4(1971643.9+272006.2)=3141.

38、6KN故壓力機的公稱壓力要大于3141.6KN，應(yīng)取4000KN。(2)模具工作部分尺寸計算a)拉伸模的間隙由模具設(shè)計簡明手冊4.53，查得拉伸模的單邊間隙為：=1t=13.5=3.5mm則拉伸模的間隙為Z=7mm。 b）拉伸模的圓角半徑凹模的圓角半徑17.5mm凸模的圓角半徑=14mmC）凹凸模工作部分的尺寸和公差，由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。凹模尺寸： (2.4)凸模尺寸： (2.5)由模具設(shè)計簡明手冊表4.56得=0.20mm，=0.140mm，把D=381mm，=0.4mm，代入式（2.4） (2.5)，得凹模和凸模尺寸分別為：=380.7mm = 373mm 3實體設(shè)計

39、模具的工作零件、定位零件、壓料和卸料零件、導(dǎo)向零件、連接和緊固零件、彈簧等零件的設(shè)計，首先按冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)選用，若不能按標(biāo)準(zhǔn)選擇，則對其進行設(shè)計。3.1凸、凹模的設(shè)計凹模設(shè)計該凹模的內(nèi)形尺寸由計算知380.7mm，由于輪輻材料為厚鋼板，所需的變形力比較大，模具必須有足夠強度和剛度。所以選擇該凹模的外型尺寸為480mm，高度為60mm。活動凹模通過卸料螺釘和彈簧與上模板連接，內(nèi)活動凹模高度為80mm(外圓角中心處)，內(nèi)活動凹模高度與凹模高度相對應(yīng)，以保證零件形狀。其中，內(nèi)活動凹模用的彈簧在自然狀態(tài)下應(yīng)使內(nèi)活動凹模比凹模凸出10mm。當(dāng)上凹模處于自由狀態(tài)時，內(nèi)活動凹模較外活動凹模處于較低位置。這樣

40、，當(dāng)滑塊帶動上模下降時，內(nèi)活動凹模首先與板料接觸，能起到一定的壓料作用，從而保證制件的質(zhì)量。當(dāng)拉伸完成時，滑塊帶動上模上移，直壁凹模在上模固定座的帶動下向上移動，而活動凹模則在壓縮彈簧的作用下不動，使拉伸件不能停留在凹模內(nèi)，這樣，就可以保證拉伸件肯定會脫離凹模，達到卸料的目的。凸模設(shè)計因凸模尺寸較大，也將其設(shè)計成鑲塊結(jié)構(gòu)。內(nèi)凸模與內(nèi)活動凹模形狀尺寸相對應(yīng)。外凸模固定于下模固定板上然后與下模座相連，凸模底部有一厚度為10mm，寬度為10mm的環(huán)形槽，以保證其與下模固定板之間的定位。壓邊結(jié)構(gòu)設(shè)計本模具壓邊采用半固定壓邊裝置，壓邊圈外圓尺寸與凹模外型尺寸相同，內(nèi)圓尺寸為381 mm，厚度為60mm，

41、壓邊圈由卸料桿和彈簧相連接，同時起到壓料和卸料作用。3.2模具架標(biāo)準(zhǔn)件選用沖模模架由上、下模座及導(dǎo)向裝置（導(dǎo)柱與導(dǎo)套）組成。根據(jù)上、下模座材料性質(zhì)分為鑄鐵模架與鋼板模架兩種，根據(jù)導(dǎo)向裝置中導(dǎo)柱與導(dǎo)套間的摩擦性質(zhì)，模架又可分為滑動與滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中又可由導(dǎo)柱的安裝位置及導(dǎo)柱數(shù)分為多種12。如圖3.1所示，本模具模架設(shè)計采用按國標(biāo)(GB/T2855.11)選用鑄鐵中間導(dǎo)柱模架。其凹模面積是導(dǎo)套間的有效區(qū)域，其具有導(dǎo)向精度高、上模座在導(dǎo)柱上，運動平穩(wěn)的特點 。 圖3.1 模架結(jié)構(gòu)圖根據(jù)凹模周界為480mm，因此選用模架500500320360,其中上模板為(500mm500mm55mm

42、)下模板為(500mm500mm65mm)3.3壓力機的選擇壓力機的選擇主要包括類型和規(guī)格選擇。壓力機類型的選擇主要依據(jù)所要完成的沖壓性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度等。壓力機規(guī)格的選擇主要依據(jù)沖壓件的尺寸、變形力及模具尺寸等，選擇壓力機規(guī)格時主要選擇壓力機的公稱壓力、閉合高度等參數(shù)，閉合高度要在模具零件設(shè)計完之后，進行必要的校核再確定具體尺寸。1) 公稱壓力的選擇拉伸時，所選壓力機的公稱壓力要大于拉伸力的總和，即P0F壓 其中，F(xiàn)壓=3141KN，所以，本壓力機的公稱壓力可初選為4000KN，選擇型號為閉式單點單動壓力機，其標(biāo)稱壓力為4000kN。2) 閉合高度壓力機的閉合高度是指沖模在最

43、低工作位置時，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。a) 壓力機的閉合高度可以通過調(diào)節(jié)連桿長度來改變其大小，將連桿調(diào)至最短時，閉合高度最大，稱最大閉合高度。將連桿調(diào)至最長時，閉合高度最小，稱最小閉合高度。標(biāo)稱壓力為4000kN閉式單點單動壓力機最大裝模高度為550mm，裝模高度調(diào)節(jié)量為250mm。b)模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。它與壓力機的配合應(yīng)該遵守下列關(guān)系Hmax-H1-5 H Hmin-H1+10 (2.6)壓力機上設(shè)置墊板，將模具閉合高度代入式2.6得模具的閉合高度為：499mmH 245mm其中，Hmax壓力機的最大閉合高度；Hmin

44、壓力機的最小閉合高度；H模具的閉合高度mm ；H1墊板厚度。c)壓力機工作面尺寸應(yīng)大于下模周界5070mm，所選型號壓力機的工作臺面尺寸（前后×左右）為800×800mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求。d)模具的壓力中心應(yīng)與沖床滑塊軸線重合，否則沖模在工作中就會產(chǎn)生偏心負(fù)荷彎矩，模具發(fā)生歪斜，導(dǎo)向機構(gòu)不均勻磨損，直接影響模具壽命和沖壓件質(zhì)量。此拉伸零件為軸對稱零件，其壓力中心就是工件的對稱中心。凹模中心、下模座中心及模柄中心應(yīng)該在一條直線上。3.4模具的總體結(jié)構(gòu)針對拉伸中可能出現(xiàn)的問題 ，在成形模上增加了壓邊圈 ，同時增加壓制停留時間，能有效地解決拉伸中出現(xiàn)的問題。由于零件是以原點對稱的，

45、故毛坯各部分能均勻地進入凹模，但零件容易在凹模內(nèi)卡緊，有時無法靠彈性卸料自動彈出，為了防止零件在凹模中卡緊我們將拉伸模改為凹模在上的倒裝結(jié)構(gòu)，并采用卸料螺釘卸料，沖壓出來的零件能夠滿足設(shè)計的要求13。圖2.41.上模座 2.導(dǎo)柱 3.導(dǎo)套 4、12.定位銷 5、6、18、24、25固定螺釘 7、27卸料螺釘 8、26彈簧 9.模柄 10.止動銷 11.活動凹模 13.上模固定座14.導(dǎo)柱 15.導(dǎo)套 16.凹模17.定位圈 19.壓邊圈 20.下模座 21.外凸模 22.墊板 23.內(nèi)凸模 由于該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且尺寸較大，因此，該模具的凸、凹模不能設(shè)計為整體結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用凸、凹模鑲塊結(jié)構(gòu)，鑲塊結(jié)

46、構(gòu)有利于模具維修及鑲塊更換。模具結(jié)構(gòu)圖拉伸成形模具結(jié)構(gòu)如圖2.4所示，由于輪輻材料為厚鋼板，所需的變形力比較大，模具必須有足夠強度和剛度。模架采用中間式導(dǎo)柱，下模板放在墊鐵上，構(gòu)成空腔以放置推料板，凹模16、活動凹模11和上模固定座13構(gòu)成凹模腔，活動凹模還兼卸料作用，能在凹模腔內(nèi)靠壓縮彈簧作用上下移動，活動凹模11裝有3個壓縮彈簧。當(dāng)上模在自由狀態(tài)時，活動凹模11較凹模16伸出一段距離，在壓縮彈簧8作用下，起到了預(yù)先壓料作用，并能防止輪輻翹起，限制輪輻軸向位移，且卸料時，活動凹模11較凹模16繼續(xù)下降一段距離，保證輪輻零件能夠順利脫離凹模。外凸模21、內(nèi)凸模23、墊板22固定于下模座上，當(dāng)下

47、模在自由狀態(tài)時，將輪輻放置在壓邊圈19上使其定位，凸模外徑處的壓邊圈19與凸模采用較精密的配合，以保證壓邊圈上下精確運動，并起到卸料作用。墊板22用于輪輻厚度限位，以便對輪輻料厚度不一進行控制，保證壓邊力均勻一致。3.5模具工作過程模具工作時，上模固定于4000 kN壓力機滑塊中，下模安裝于工作臺上。開動沖床，使工作臺氣墊頂桿落在推料板的合適位置上，調(diào)整沖床工作行程后，將輪輻放到壓邊圈上。沖床滑塊下行，凹模接觸輪輻后一起壓在壓邊圈上，使壓邊圈下移，在推桿作用下沖床氣墊壓縮，板料開始拉進凹模腔，滑塊繼續(xù)下行，上模矩形彈簧逐漸壓縮，活動凹模11首先與板料接觸，之后凹模16與板料接觸，直至板料全部進

48、入凹模，達到極限位置，從而完成了輪輻拉伸成形任務(wù)。同時，為提高拉伸成型質(zhì)量，可增加壓制時間，能有效地解決拉伸中出現(xiàn)的問題。之后，滑塊上行，上模退出凸模，活動凹模11受壓縮彈簧的推動，使輪輻不隨凹模上行，與此同時沖床頂出缸通過推桿、推料板和壓邊圈將輪輻頂出卸料，完成一個工作循環(huán)。4建模、裝配與動畫4.1 模具零件的設(shè)計根據(jù)前面的設(shè)計計算結(jié)果，采用Pro/E三維實體建模板塊，對該模具各零部件進行設(shè)計。在主菜單中選擇“文件”“新建”，打開“新建”對話框，在該對話框左側(cè)“類型”選項中選擇“零件”，右側(cè)“子類型”默認(rèn)為實體。在“名稱”對話框中輸入零件名稱。使用缺省模板，建立各零件模型，點擊繪圖工具欄中的

49、拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒圓角、陣列、鏡像等命令進行實體建模14。主要零部件設(shè)計如下： 圖4.1內(nèi)活動凹模 圖4.2凹模 圖4.3凸模 圖4.4 內(nèi)凸模 圖4.5 上模座 圖4.6模柄 圖4.7下模座 圖4.8 墊板 圖4.9 定位圈 圖4.10 壓邊圈4.2 模具組件的裝配在主菜單中選擇“文件”“新建”，打開“新建”對話框，在該對話框左側(cè)“類型”選項中選擇“組件” ，在“名稱”對話框中輸入零件名稱。使用缺省模板，將所建立各零件模型進行裝配組合。點擊繪圖工具欄中的導(dǎo)入按鈕，導(dǎo)入要進行組裝的零件，然后點擊放置按鈕創(chuàng)建約束，直至為完全約束15。為了表述清楚配合關(guān)系，部分零件采用了半剖畫法，先將內(nèi)活動凹模等相關(guān)

50、零件組裝成組件，然后分別將內(nèi)活動凹模組件、外凹模件、上模板、導(dǎo)套、模柄等導(dǎo)入上模組件，建立上模組件，如圖所示： 圖4.11 內(nèi)活動凹模組件 圖4.12 上模組件對于下模組件和壓邊圈組件亦采取相同的方法，建立下模組件和壓邊圈組件，如圖所示： 圖4.13 下模組件 圖4.14 壓邊圈組件最將各個組件導(dǎo)入裝配圖組件中，建立最終的總裝配圖組件，如下圖所示：圖 4.15 總裝配圖4.3制作動畫在裝配圖中，制作動畫的關(guān)鍵是解除裝配圖中組件的約束，具體步驟是先選中組件進入“編輯定義”，在“放置”中解除組件約束。 圖4.16 圖4.17然后在工具欄中，單擊“應(yīng)用程序”，選擇“動畫”，進入動畫編輯模式；再單擊“

51、工具”，選擇“時域”，進入“動畫時域”對話框，對起始時間、終止時間和幀數(shù)進行定義，如圖所示： 圖4.18 圖4.19 圖4.20接著單擊“拖動元件”，出現(xiàn)“拖動”對話框， 單擊“拍攝當(dāng)前配置快照”圖標(biāo)，獲得當(dāng)前圖像。在“高級拖動選項”中，選擇Z方向移動圖標(biāo)，再移動裝配組件至下一位置，進行下一次拍照，直到完成所有運動過程。 圖4.21 圖4.22所有拍攝完成以后，單擊“關(guān)鍵幀序列”，出現(xiàn)編輯對話框，選擇合適的幀，進行添加和排序，每一幀之間的時間是可以調(diào)節(jié)的，完成排序。 圖4.23 圖4.24排序完成后，單擊“啟動”，觀察生成的動畫，如果動畫符合要求，則單擊“導(dǎo)出”，導(dǎo)出動畫；如果不符合要求，則重

52、新對組件進行拖動和拍照，直到得到所需結(jié)果，再導(dǎo)出動畫。 圖4.25 圖4.265輪輻拉深成型過程計算機模擬 5.1 數(shù)值模擬有限元分析5.1.1 數(shù)值模擬技術(shù)在板料成形過程中的應(yīng)用隨著數(shù)值分析技術(shù)、塑性成形理論和計算機能力的發(fā)展以及對沖壓過程越來越深刻的認(rèn)識和理解，板料成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)也開始逐步走向成熟。目前，國內(nèi)外數(shù)值模擬技術(shù)在板料成形過程中的應(yīng)用范圍主要集中在起皺和裂紋的預(yù)測與消除，回彈的計算，壓邊力的確定，毛坯尺寸的計算，潤滑方案的化以及模具磨損的預(yù)測和改善等方面。其具體在拉裂、回彈、起皺和確定壓邊方面的應(yīng)用如下：1) 預(yù)測和消除拉裂：拉裂是板料成形工藝失效的一種主要形式，避免拉裂

53、通常是設(shè)計中的一大難題。采用數(shù)值模擬技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確地計算材料在沖壓成形過程中的流動情況，從而準(zhǔn)確地得出應(yīng)變分布和板料壁厚減薄的情況。這就為判斷模具和工藝方案產(chǎn)生拉裂的可能性提供了科學(xué)可靠的依據(jù)16。2) 計算回彈：回彈是板料沖壓成形過程中不可避免的現(xiàn)象，它的存在影響了件成形的精度，增加了試、修模以及成形后校形的工作量。如何精確地計算工件可能產(chǎn)生的回彈是一個復(fù)雜的問題，也是傳統(tǒng)的沖壓成形設(shè)計方法無法解決的問題，而數(shù)值模擬技術(shù)的產(chǎn)生為計算沖壓件的回彈提供了有效的工具。3) 確定壓邊力：壓邊力的確定實際上與起皺和拉裂的預(yù)測緊密相關(guān)。壓邊力太小，工件就會起皺，若壓邊力太大，工件就有被拉裂的危險。當(dāng)模

54、具基本確定后，可根據(jù)經(jīng)驗粗選壓邊力大小，然后再對成形過程進行數(shù)值模擬。4) 預(yù)測和消除起皺：起皺是薄板沖壓成形中常見的失效形式之一。輕微的起皺將破壞沖壓零件的光順性，影響零件的幾何尺寸精度，起皺嚴(yán)重到一定程度零件將報廢。數(shù)值模擬能較好地預(yù)測給定條件下工件可能產(chǎn)生的起皺，并通過修改模具或工藝參數(shù)予以消除。當(dāng)數(shù)值模擬結(jié)果顯示有起皺現(xiàn)象時，就必須對原有工藝方案甚至模具作一定的修改，然后再進行數(shù)值模擬。5.1.2 有限元分析方法20有限單元法是隨著電子計算機的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域，飛機結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法，隨后很快廣泛的應(yīng)

55、用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場、流體力學(xué)等連續(xù)性問題。有限元法的實質(zhì)上是把具有無限個自由度的連續(xù)體系統(tǒng)理想化為只有有限個自由度的單元個體，使問題轉(zhuǎn)化為適合于數(shù)值求解的結(jié)構(gòu)。有限元法的原理清楚，概念準(zhǔn)確，使用者和學(xué)習(xí)者可以在不同的水平上建立起對該方法的理解。有限元法可以用來求解工程中許多復(fù)雜的問題，特別是采用其他數(shù)值計算方法（如有限元差分法）求解困難的問題，如復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀問題，復(fù)雜邊界條件問題，非勻質(zhì)、非線性材料問題，動力學(xué)問題，黏彈性流體流動問題等。有限元法采用矩陣形式表達，便于編制計算機程序，從而可以充分利用高性能計算機的計算優(yōu)勢。由于有限元法計算過程的規(guī)范化，國內(nèi)外有許多通用程序可以直接套用，非常方便。目前，有限元法在理論上和應(yīng)用上還在不斷發(fā)展，今后將更加完善，使用范圍也會更加廣泛。5.2 Dynaform軟件對成型件進行分析