基于CAE技术的多工位薄板冲压成形数值模拟工艺研究

发布时间：2017-10-18 09:42

  本文关键词：基于CAE技术的多工位薄板冲压成形数值模拟工艺研究

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【摘要】：多工位级进模是冷冲压模具的一种,与其他模具相比,多工位级进模具有工序集成度高、模具功能多、高精密、高效率以及长寿命的特点。传统的模具设计需要模具设计工程师有较高的理论水平和丰富的设计经验,这就给级进模的设计和制造带来了极大的困难,随着计算机数值模拟技术的发展,基于CAE技术的计算机数值模拟技术可以对板料的冲制工艺过程进行缺陷预测。锆合金作为核电行业当中重要工业材料,其应用对于推动核电的发展具有重要的意义。然而我国对于锆合金材料的冲压工艺性能研究确很少,这极大制约了其应用范围,因此开展对锆合金材料的冲压工艺性能的研究具有极其重要的价值。本文依托国家某科技重大专项中的特种零件国产化子项目,研究锆合金材料与冲压性能相关的基本力学性能参数。借助计算机数值模拟技术对以锆合金为材料的特种零件的多工位冲压工艺进行研究,通过分析零件的结构特征,获得零件的多工位冲压工序,并确定了将零件单特征优化与零件整体成形性优化相结合的数值模拟工艺方案;通过对零件数值模拟预测零件的成形缺陷,采用工艺方法改善零件的整体成形缺陷,使零件的最终成形性达到零件图纸所要求的尺寸精度和使用性能;比较不同工艺参数组合下的零件的成形性,从中获得最优的零件冲压工艺参数组合;最后将CAE软件中的模拟结果与三维设计软件UG中的级进模设计模块PDW进行数据交换,实现冲压模具的快速设计,借助计算机辅助制造技术,实现模具零件的快速加工成型,最终将模具制造数据输入到数控机床,得到实际生产用的冲压模具;通过特种零件实际冲压试验,对实际冲制出来的特种零件进行成形性检测与分析,验证了基于CAE技术的计算机数值模拟和计算机辅助设计与制造在多工位级进模设计过程中的有效性和可行性。
【关键词】：级进模 冲压成形 数值模拟 锆合金 特种零件
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG386;U466
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 多工位级进模概述12-13
• 1.3 多工位薄板冲压成形研究现状13-16
• 1.3.1 多工位薄板冲压成形工艺研究现状13-15
• 1.3.2 多工位薄板冲压成形数值模拟研究现状15-16
• 1.4 课题来源及研究的目的和意义16
• 1.5 论文研究的主要内容及结构16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 薄板冲压成形数值模拟理论及工艺方案确定18-31
• 2.1 薄板冲压成形数值模拟理论18-25
• 2.1.1 冲压成形数值模拟中的单元类型18-19
• 2.1.2 冲压成形数值模拟中弹塑性材料本构关系19-22
• 2.1.3 冲压成形数值模拟中的接触处理22-23
• 2.1.4 冲压成形数值模拟中的求解格式23-25
• 2.2 薄板冲压成形常见缺陷及产生原因25
• 2.2.1 拉裂25
• 2.2.2 起皱25
• 2.2.3 回弹25
• 2.2.4 其他缺陷25
• 2.3 传统方法在冲压成形缺陷预测方面的局限性25-26
• 2.3.1 拉裂的预测25-26
• 2.3.2 起皱的预测26
• 2.3.3 回弹的预测26
• 2.4 薄板冲压成形数值模拟技术所能解决的问题26-27
• 2.5 冲压材料基本参数测定27-28
• 2.5.1 拉伸试验设备及方案27-28
• 2.5.2 拉伸试验结果28
• 2.6 特种零件工艺分析28-30
• 2.6.1 特种零件工艺特性分析28-29
• 2.6.2 特种零件工艺方案确定29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 特种零件单特征修边线优化与回弹补偿31-47
• 3.1 薄板冲压成形修边线基本问题研究31-32
• 3.1.1 薄板冲压成形修边线影响因素31
• 3.1.2 薄板冲压成形修边线求解方法31-32
• 3.2 薄板冲压成形回弹基本问题的研究32-34
• 3.2.1 薄板冲压成形回弹影响因素32-33
• 3.2.2 薄板冲压成形回弹分析方法33
• 3.2.3 薄板冲压成形回弹控制方法33-34
• 3.3 特征1切边线优化与回弹补偿34-39
• 3.3.1 特征1工艺分析34
• 3.3.2 特征1冲压工序模拟34-36
• 3.3.3 特征1切变线的优化36-38
• 3.3.4 特征1回弹补偿38-39
• 3.4 特征2落料线优化与回弹补偿39-43
• 3.4.1 特征2工艺分析39
• 3.4.2 特征2冲压工序模拟39-41
• 3.4.3 特征2落料线的优化41
• 3.4.4 特征2回弹补偿41-43
• 3.5 特征3落料线优化与回弹补偿43-46
• 3.5.1 特征3工艺分析43
• 3.5.2 特征3冲压工序模拟43-44
• 3.5.3 特征3落料线的优化44-45
• 3.5.4 特征3回弹补偿45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 基于正交试验的特种零件全工序数值模拟47-60
• 4.1 变压边力曲线研究47-50
• 4.1.1 变压边力控制的类型47-49
• 4.1.2 变压边力数值变化范围的确定49-50
• 4.2 正交试验设计50-51
• 4.2.1 正交试验设计方法50
• 4.2.2 正交表设计及其使用方法50
• 4.2.3 正交试验的一般步骤50-51
• 4.3 基于正交试验的全工序数值模拟51-56
• 4.3.1 正交试验的条件和考核指标的确定51
• 4.3.2 正交试验的影响因素和因素水平的确定51-52
• 4.3.3 选取合适的正交表52-53
• 4.3.4 正交试验结果与多指标分析方法53-56
• 4.4 恒定压边力下与变压边力下的模拟实验对比56-59
• 4.4.1 恒定压边力下的数值模拟56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 薄板冲压成形零件冲制与成形检测分析60-65
• 5.1 实际零件冲制60-62
• 5.1.1 冲压模具制造60-61
• 5.1.2 零件冲制试验61-62
• 5.2 零件成形检测分析62-64
• 5.2.1 零件成形检测62-63
• 5.2.2 检测结果分析63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 总结与展望65-68
• 参考文献68-73
• 致谢73

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