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1、小直径不锈钢筒形件拉深CAE分析及模具设计 系 别：机电学院专 业 班： 材料成型及控制工程2班姓 名： 张世辉学 号： 090010228指导教师： 李河宗 2013年6月河北工程大学毕业设计摘要冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。这次拉深是利用模具使10号钢平板毛坯材料变成为开口的空心零件的冲压方法，用拉深工艺可以制成筒形件、阶梯形件、球形、锥 形、抛物面形、合形和其他不规则形状的薄壁零件。通过对一个阶梯形筒形件的拉深工艺计算，说明阶梯筒形件的拉深工艺的计算方法。用该方法计算确定的拉深工艺，可以 确保多
2、次拉深过程中的拉深过渡形状不被拉断，最终拉出合格的工件。这里介绍了落料 拉伸，整形，切边等多套模具。用该方法计算确定的拉深工艺，使得模具设计、 加工精度与复杂性不断提高，模具制造工期不断缩短。关键词：筒形件 拉深工艺 整形 切边 IIAbstractSteel parts of the stamping process and die design Abstract The use of stamping is installed in the stamping equipment (mainly the press) on the mold to exert pressure on the
3、materials to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary components of a pressure processing methods. Drawing is used to mold into a plate of 10 steel rough openings for the hollow parts stamping method, using drawing process can be made tube, ladder-shaped pieces, spherical,
4、cone-shaped, parabolic shape, or other irregular shape and thin Wall components. Based on a ladder-shaped cylinder of the drawing process, that ladder tube drawing of the method of calculation. This method is determined by the drawing process, drawing on many occasions to ensure that the process of
5、drawing the shape is not pulled off the transition and eventually pulled out of qualified workpiece. Here on the blanking stretch, repeatedly drawing, shaping, trimming, and other sets of mold. With the method of calculating sure deep drawing technology, make the mold design, processing precision an
6、d complexity continuously improve, mold manufacturing continuously shortening period.Key Words：Cylinder Drawing Process Shaping Trimming 目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1冲压模具在制造业的地位11.2 冲压模具的历史发展11.3 国内模具的现状和发展趋势11.3.1 国内模具的现状13.2 国内模具的发展趋势31.4 圆筒拉深件模具设计与制造方面41.4.1深圆筒拉深模具设计的设计思路4第二章 工艺方案分析及确定62.1 拉深件工艺性分析62
7、.2 确定工艺方案72.2.1计算毛坯尺寸72.2.2判断拉伸次数92.2.3 确定首次拉深工序尺寸92.2.4确定工序加工方案10第三章 确定拉深力和压边力123.1拉深力计算123.2压边力计算123.3压力机的公称压力计算12第四章 模具工作部分尺寸134.1 模具工作部分尺寸计算134.1.1 拉深模的间隙134.1.2 拉深模的圆角半径134.1.3 凸、凹模工件部分的尺寸和公差13第五章 模具总体设计14第六章 设备的选择166.1压力机的选择原则16第七章 模具其他零件的结构尺寸计算187.1拉伸凹模设计187.2 模架选择187.3定位圈设计197.4 拉深凸模设计197.5压
8、边圈207.6 矩形弹簧217.7凸模固定板217.8 拉杆227.9 托杆长度227.10 闭合高度23第八章 拉深工艺辅助工序248.1润滑24第九章 用DYNAFORM软件模拟实验过程中的拉深试件259.1创建三维模型259.2数据259.2.1 创建DYNAFORM数据库259.2.2导入模型259.2.3 参数设定269.3网格划分279.4网格检查及网格修补289.4.1 网格划分289.4.2网格修补299.5自动设置309.5.1 初始设置309.5.2 定义板料零件“BAN50”309.5.3 定义凹模零件“AOMO”、凸模零件“TUMO”329.5.4 定义压边圈零件“YB
9、Q”329.5.5 工模具初始定位设置339.5.6工模具拉伸行程参数设置349.5.7 工模具运动规律的动画模拟演示349.5.8 提交LS-DYNA进行求解计算349.6后置处理369.7模拟结果分析379.7.1最终零件的FLD图379.7.2最终零件的壁厚变化分布图379.7.3最终零件平均应力分布图379.7.4模拟实验结果表38结论39致谢40参考文献41第一章 绪论1.1冲压模具在制造业的地位 冲压模具在制造业的地位冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。 冲压利用冲压模具对板 料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模
10、具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。 用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧钢钢板或钢带为坏料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约 能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当 代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。 冲压加工的特点：由于冷冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在现代
11、工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。 1.2 冲压模具的历史发展模具的出现可以追溯到几千年前的陶瓷烧制和青铜器铸造， 但其大规模应用 却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19 世纪，随着军火工业、钟表工业、 无线电工业的发展，模具开始得到广泛的使用 20 世纪 50 年代中期以前，模具设计多凭经验，根据用户的要求，制作能满 足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。20 世纪 70 年代 至今计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域，使得模具设计、 加工精度与复杂性不断提高，模具制造工期不断缩短。 1.3 国内模具的现状和发展趋势
12、1.3.1 国内模具的现状 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面 与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、 生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业 总体上订单充足，任务饱满，2004 年模具产值 530 亿元。 进口模具 18.13亿 美元， 出口模具 4.91 亿美元， 分别比 2003 年增长
13、18%、 32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1，进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家。 在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过 亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命 中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能 力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足: 第一，体制不顺，基
14、础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再模具加上国内工业基础薄弱，因此， 行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年 创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元，有的高达 2530 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理， 真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且
15、配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用 了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数 控化率和 CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得 不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大 而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低， 专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45% 左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套 任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也 对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影 响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质
