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1、-范文最新推荐-1 / 10反光镜拉深成形有限元分析与工艺分析摘要拉深是板料加工最重要的加工之一,有许多的因素影响拉深的过程，阻碍加工达到设计的拉深要求。本课题选取了汽车前照灯矩形抛物面反光镜的拉深成形作为研究对象，首先对非轴对称件的冲压拉深成形机理进行研究，然后建立反光镜有限元模型，接着对矩形抛物面形件冲压成形进行有限元仿真分析，最后通过对不同模具参数、拉延筋参数、压边力、凸模速度等进行试验寻找合适的参数组合，探讨复杂形件冲压成形中工艺设计的方法，并借助于正交试验最终找到合适的参数组合。8298关键词：矩形抛物面 有限元仿真分析 参数组合 正交试验 毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleF
2、inite Element Analysis and Process Analysis of Deep Drawing of ReflectorsAbstractDeep drawing is one of the most important operations in sheet metal forming. There are numerous factors affecting the drawing process and preventing to reach the desired drawing height. A car headlamp reflector with rec
3、tangular-parabolic surface is chosen as the research object of deep drawing.Firstly, the mechanism of deep drawing of the non-axisymmetric parts is studied. Then, finite element model of the reflector is established. Moreover, the finite element analysis simulation of parts are conducted, whose shap
4、es are rectangular parabolic. Finally, tests are conducted to find the suitable combination of parameters, Which include -范文最新推荐-3 / 10parameters of dies, parameters of draw-beads, the blank holder force and the velocity of the punch. Methods of designing the stamping process of complex shapes parts
5、 are explored. The available combination of parameters is found by orthogonal tests.Key words:Rectangular-parabolic surface; Finite element analysis simulation; Combination of parameters; Orthogonal test 1.1 本课题的研究背景冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压加工不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属材料。冲压加工时，板料在模具的作用下，在
6、其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定的数值时，板料的毛坯或毛坯的某个部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件1 。冲压拉深技术与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在国民经济各个领域中得到广泛应用。相当多的工业部门越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如汽车、拖拉机、电子、航空航天、交通、国防及日用品等行业2。旧式的汽车反光镜都是圆形的,成形时材料均匀流动,所以比较简单。新产品多为对称的矩形反光镜, 成形时材料流动比较复杂,也不容易控制。矩形非对称反光镜材料的流动,要比圆形或矩形对称反光镜复杂得多,成形也难以控制得多。如何建立反光镜有限元模型，并对
7、矩形抛物面形件冲压成形进行有限元仿真分析，通过对不同模具参数、拉延筋参数、压边力、润滑等进行试验寻找合适的参数组合，探讨复杂形件冲压成形中工艺设计的方法成为研究的关键技术。在汽车制造领域，拉深工艺广泛应用于汽车覆盖件的拉深，这充分体现了拉深优点，在拉深复杂零件时它具有便于实现自动化、效率高的特点。-范文最新推荐-5 / 10如今的世界提倡绿色环保，而拉深工艺就是一项绿色工艺，它具有节省能源、节省原材料，在能源日益紧张的今天，拉深应该成为我们工业生产中重要的加工方法。正是由于拉深所具有的这种独特的优势，使其成为国内外学者研究的热点，越来越多的产品采用了拉深的工艺。 矩形盒形零件的拉深在变形性质上
8、与圆筒形零件相同，毛坯变形区也是受一拉-压应力状态的作用。但是，与圆筒形零件的拉深相比，其间最大的差别是拉深件周边上的变形是不均匀的。矩形抛物面可看成由旋转抛物面被两平行（或成较小倾角）平面剖切所得。它兼有旋转抛物面与矩形件的特点。分析其冲压工艺性，拉深成形时材料流动是极不均匀的,如图 2.1 所示。1）由图 2.1 可知材料边缘在长度方向中间部位流动的较多，而在四个角处的流动的则较少。2）由图 2.2 可知矩形抛物面在拉深时四个圆角部分的应变较大，拉深变形较严重；而底部应变较小，变形很少。图 2.1 矩形抛物面的材料流动图 2.2 矩形抛物面的拉深应变图所以下面的设计必须设法在长度方向减少材
9、料的流动性，从而使材料的流动趋于均匀；四个圆角部位需要设法减少变形，同时适当的增大底部的变形，从而获得较理想的成形质量。2.2 影响拉深成形的主要因素2.2.1 毛坯的几何参数毛坯的初始形状与尺寸（包括板的长宽与厚度）是影响成形效果的重要因素之一。毛坯形状与尺寸设计的合理，可以明显改善冲压过程中材料的流动，从而明显降低拉裂、起皱发生的可能性，提高零件的成形-范文最新推荐-7 / 10性。合理的毛坯形状与尺寸，不仅可以弥补材料本身成形性的不足，也可以在一定程度上补偿模具设计制造上的欠缺，减少修模次数，降低废品率。2.2.2 压边力压边力是冲压成形过程中影响冲压件成形质量的重要工艺参数，它是通过增
10、加材料中的拉应力来控制材料流动的。合适的压边力能防止方盒件成形中起皱和破裂的过早出现，获得较好的成形质量。传统的压边力控制方法有两种，一种是基于单动压力机的，主要由弹性装置、气垫和液压垫来控制压边力。另一种是基于双动压机，由独立的滑块驱动压边圈，控制压边力，一般压边力不随拉伸行程变化。这两种方法控制下的压边力变化很小或基本不变化的，这种恒定的压边力控制方法制约了板料的成形性能，同时也影响了冲压件的成形精度，因此变压边力技术便发展了起来。变压边力技术是指在薄板成形过程中，压边力大小随位置和凸模行程而发生变化。它不仅显著提高冲压件的成形性能，减少和消除冲压成形过程中出现的起皱、开裂和回弹等缺陷，而
11、且可以增加冲压件成形过程中的稳定性，减少冲压件的尺寸波动。特别是随着汽车轻量化步伐的不断加大，新材料（铝合金板） 、新工艺在车身上的使用量逐步增加，导致成形能力下降、回弹大、定形性能差，采用传统的恒压边力控制措施难以获得所需要的冲压件质量，因而使得变压边力控制技术对改善这些材料的成形性能，提高其成形精度的作用越发明显。 （2-1 ）式（2-1）中， 为圆角半径，mm ；D 为毛坯直径，mm；d 为凹模内径，mm；t 为材料厚度 mm。2.2.4 拉延筋参数在冲压成形过程中，毛坯的成形需要一定大小且沿固定周边适当分布的拉力，这种拉力来自冲压设备的作用力、法兰部分毛坯的的变形阻力和压料面上的流动阻
12、料力。而压料面上的流动阻力只靠在压边力的作-范文最新推荐-9 / 10用下，模具和材料之间的摩擦力往往是不够的，需要在压料面上设置能够产生很大阻力的拉延筋以满足毛坯塑性变形和塑性流动的要求，在 DYNAFORM 中，采用了等效拉延筋代替真实拉延筋。拉延筋的作用有增大进料阻力、控制材料向凹模内流动速度、产生相当大的阻力减少压边力的要求等。拉延筋可以分为单筋和重筋，又可以分为云筋、矩形筋、三角形筋和拉延槛等。本课题研究的对象为矩形抛物面，其材料的流动性在四周是极不均匀的，这就需要合理的布置拉延筋改善流动的均匀性，从而降低形件的起皱率以及避免形件破裂。2.3 拉深成形失效主要形式2.3.1 起皱在矩
13、形抛物面的冲压拉深过程中，当切向应力超过了材料所能承受的临界压应力时，材料就可能产生失稳弯曲而拱起，在其表面就会产生起皱现象。2.3.2 破裂破裂时拉深失稳在冲压工艺中主要的表现之一，板料在拉应力的作用下要产生塑性变形，一方面承载面积在减小，另一方面材料的应变强化效应增加，当材料硬化的应力增量足以补偿承载面积的减小而保持失稳变形所需要的应力增加时，拉深就可以稳定的进行下去。当两者相等时，拉深变形处于临界状态，即失稳点。当材料硬化的应力增量小于承载面积的减小所需要的应力增加值时，毛坯失稳，直至破裂。 前车灯的反光镜是矩形抛物面形的，对其进行有限元模拟拉深过程分为以下几个步骤(图 3.1): 反光镜拉深成形有限元分析与工艺分析(5):
