基于CADCAE的方盒件變壓邊力沖壓成形工藝設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè)計(jì)(論文)題目：基于CAD/CAE的方盒件變壓邊力沖壓成形工藝設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師: 2009 年 3月 22日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效；2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接

2、書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 隨著沖壓加工的工件形狀越來(lái)越復(fù)雜，材料越來(lái)越多樣化，融合了CAD/CAE等技術(shù)的板料沖壓智能制造技術(shù)

3、成為目前沖壓技術(shù)的研究熱點(diǎn)。方盒件作為非軸對(duì)稱研究的起點(diǎn)，是金屬薄板拉深成形中較為典型的沖壓件，其變形規(guī)律具有一定的典型性，對(duì)方盒件成形時(shí)的單位壓邊力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為預(yù)測(cè)和優(yōu)化方盒件拉深成形質(zhì)量提供了行之有效的手段。因此，壓邊力作為沖壓成形過(guò)程中一種最簡(jiǎn)單、有效的工藝控制手段受到越來(lái)越多關(guān)注。關(guān)鍵詞 盒形件 成形工藝分析及DYNAFORM 變壓邊力 CAD/CAE 傳統(tǒng)剛性壓邊和彈性壓邊難以滿足復(fù)雜的拉伸件工藝的要求，板料成形需解決的主要問(wèn)題包括缺陷(起皺、拉裂、回彈)預(yù)防、壓邊力確定、模具磨損的影響、潤(rùn)滑方案確定、成形力確定、毛坯尺寸確定和壓延筋布置等1。板料成形CAD/CAE技術(shù)就是通過(guò)計(jì)

4、算機(jī)分析預(yù)知解決這些缺陷的工藝參數(shù)。利用CAD/CAE技術(shù)對(duì)方盒件拉伸成形研究對(duì)解決上述問(wèn)題非常有用。1 盒形件盒形件是金屬薄板拉深成形中較為典型的沖壓件，其變形規(guī)律具有一定的典型性，研究這類件的成形規(guī)律2，不僅對(duì)這類件成形工藝參數(shù)和工藝步驟的確定是至關(guān)重要的，同時(shí)也是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)復(fù)雜件成形規(guī)律的基礎(chǔ)。利用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行沖壓件工藝分析時(shí)，為了避免材料成形過(guò)程中出現(xiàn)斷裂、起皺、頸縮等不良影響3，必須反復(fù)修改成形加工的某些參數(shù)或修改模具形狀，使得工藝過(guò)程耗資大、產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)，已不能適應(yīng)激烈的場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。而采用CAD/CAE技術(shù)進(jìn)行輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)方盒件成形質(zhì)量的預(yù)測(cè)和優(yōu)化，不失為一

5、種行之有效的方法，對(duì)提高制成品的制成質(zhì)量提供了良好的保障4。2 成形工藝分析2.1 成形工藝分析選用非軸對(duì)稱件方盒件，借助CAE對(duì)不同類型壓邊力控制曲線的板料成型性能的仿真，尋找最優(yōu)壓邊力控制曲線5,6，將彈塑性力學(xué)理論和人工智能技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提出預(yù)測(cè)板料拉伸過(guò)程中壓邊力控制曲線的辦法，大幅度減少設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的工作量，降低成本費(fèi)用，提高板料的成形性能，最終奠定最復(fù)雜形狀沖壓件壓邊力的智能預(yù)測(cè)研究的基礎(chǔ)，對(duì)智能數(shù)控沖壓機(jī)床的研究和設(shè)計(jì)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。沖壓是一種高效率的生產(chǎn)方式，適用于大批量的生產(chǎn)，其材料的成本占生產(chǎn)成本的60%80%，材料利用率的高低主要取決于排樣方案的優(yōu)劣。根據(jù)不同的加工工

6、藝與加工方式，有普通單排、普通雙排、對(duì)頭單排、雙頭雙排4種排樣方式可供選擇。在金屬材料成形中，材料的成形過(guò)程受到材料的參數(shù)，工藝參數(shù)，材料尺寸等諸多因素的影響，其中材料參數(shù)主要包括材料的抗疲勞強(qiáng)度，屈順強(qiáng)度，應(yīng)變硬化指數(shù)，各向異性指數(shù)等7。工藝方面參數(shù)主要是指沖壓速度，壓邊力的大小和分布，成形潤(rùn)滑情況等等。2.2 變壓邊力目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)變壓邊力改善板料成形性能的內(nèi)在機(jī)理仍不夠十分了解，研究結(jié)果不能直接用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，同時(shí)，最佳變壓邊力的確定仍依賴于手工“試錯(cuò)”，并且缺乏有效的確定最佳變壓邊力優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過(guò)數(shù)值模擬與正交優(yōu)化的有效結(jié)合，對(duì)方盒件成形進(jìn)行研究也表明了正交設(shè)計(jì)優(yōu)化方法對(duì)于方盒件

7、沖壓成形參數(shù)的優(yōu)化是一種有效可行的途徑8,9。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)目刂茐哼吜υ诶罴庸ぶ械臄?shù)值，能夠更好的控制制品成形的質(zhì)量。3 金屬板料成形性能及其CAE分析3.1 金屬板料成形性能分析板料成形加工是金屬加工的一種重要工藝方法，它不僅生產(chǎn)效率高、原材料消耗少，而且可以有效地改善金屬材料的力學(xué)性能和組織，因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中得到了極為廣泛的應(yīng)用，特別是在航空、宇航、汽車、造船、電器、五金等工業(yè)部門。板料沖壓成形的方式有很多，通?？捎盟姆N基本變形方式來(lái)認(rèn)識(shí)，即膨脹、拉延、伸長(zhǎng)類翻邊以及彎曲變形板料沖壓成形的方式有很多，通?？捎盟姆N基本變形方式來(lái)認(rèn)識(shí)，即膨脹、拉延、伸長(zhǎng)類翻邊以及彎曲變形。一般來(lái)說(shuō)，板

8、料成形性能依賴于壓力、拉力、拉伸速率、溫度這些與金屬抗伸長(zhǎng)斷裂有關(guān)的因素10，金屬材料的尺寸、形狀、第二相微粒的分布狀況等對(duì)其性能影響也很大。3.2 板料沖壓成形CAE分析過(guò)程一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)成功的金屬板料沖壓成形CAE系統(tǒng)從功能上講都是由前置處理、有限元求解器和后置處理三部分組成。板料成形CAE分析的一般過(guò)程為前處理(網(wǎng)格劃分、定義約束條件、施加條件和邊界條件等) 11，求解(數(shù)值計(jì)算) 和后處理分析結(jié)果(應(yīng)力、應(yīng)變、材料厚度分布、能量等歷史曲線、云圖及動(dòng)畫、切取截面顯示、回彈、FLD 圖等)。金屬板料沖壓成形CAE技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)更合理、工藝參數(shù)更滿足要求12

9、。板料成形CAE分析的一般步驟如圖1 所示。DYNAFORM是目前最常使用的CAE軟件。圖1 板料成形CAE分析的一般步驟3.3 DYNAFORM數(shù)值模擬技術(shù)DYNAFORM的主要功能包括分析拉伸、成形、回彈、翻邊、切邊等板料成形過(guò)程中的不同工序，也可以進(jìn)行多步成形（或多工序加工）分析。通過(guò)用戶已定義好的沖壓工藝及模具曲面形狀來(lái)預(yù)測(cè)成形狀態(tài)，其中包括減薄拉裂、起皺、回彈等各種問(wèn)題，同時(shí)可以對(duì)成形力、壓邊力、拉延筋、模具磨損等各種工藝問(wèn)題進(jìn)行分析13,14，以便優(yōu)化工藝和模具設(shè)計(jì)。對(duì)于容易出現(xiàn)局部開裂的現(xiàn)象，擬定利用DYNAFORM在計(jì)算機(jī)上基于實(shí)際的邊界條件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算15，驗(yàn)證和優(yōu)化工藝

10、參數(shù)。4 結(jié)語(yǔ)利用CAD/CAE和DYNAFORM軟件進(jìn)行模擬仿真以代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝方法中的不足，對(duì)材料進(jìn)行高效率的生產(chǎn)，可大大優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)效率。參 考 文 獻(xiàn)1 徐紅雪，夏如艇.方盒形件首次拉深變形的力學(xué)分析J.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,8(2):34.2 謝暉.基于CAE的沖壓工藝分析理論與關(guān)鍵技術(shù)研究D.長(zhǎng)沙:湖南大學(xué),2003.3 常志華,呂亞清,姜奎華.方盒形件毛坯展開尺寸的計(jì)算方法J.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版),1990,18(5):2132.4 常志華,呂亞清，姜奎華.確定方盒形件毛坯合理形狀的原理與方法J.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息

11、與管理工程版),1990,6(9):3539.5 徐尚德,雷君相,于珊珊.板料拉深過(guò)程中的壓邊力控制技術(shù)J.鍛壓裝備與制造技術(shù),2004,12(2):1518.6 夏琴香,阮鋒.成形工藝參數(shù)對(duì)杯形件單道次拉深旋壓力的影響J.鍛壓技術(shù),2004,22(8):2632.7 王鳳琴,趙軍,官英平,馬麗霞.方盒形件拉深破裂預(yù)測(cè)的研究J.塑性工程學(xué)報(bào),2003,15(3):24.8 王鳳琴,趙軍,官英平,馬麗霞.盒形件拉深過(guò)程中法蘭區(qū)應(yīng)力解析J.哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2003,15(6):816.9 王仲奇,雷鵬,王亞紅.方盒形件分塊變壓邊力成形過(guò)程中的法蘭應(yīng)力分析方盒形件分塊變壓邊力成形研究之一J.鍛壓

12、技術(shù),2003,33(4):512.10 孫景芳,趙庭良.盒形零件一次拉深成形極限的研究J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),1994,27(7):1217.11 賈慧敏,王安強(qiáng).基于邊界二維CAD模型的三維離散元法邊界建模方法J.2008,12(9):2224.12 賈志欣，李紅林.CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究與實(shí)踐J.模具制造,2008,19(7):3236.13 孫賢初,黨新安.CAD/CAE軟件在齒輪結(jié)構(gòu)分析中的聯(lián)合應(yīng)用J.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2008,24(9):2329.14 李奇涵,王科飛,王立威,李奇涵.基于數(shù)值模擬技術(shù)的板料沖壓成形模具開發(fā)J.新技術(shù)新工藝,200

13、5,34(6):1318.15 童春橋.板料成形CAE技術(shù)及應(yīng)用J.CAD/CAM與制造業(yè)信息化,2005,33 (4):4750. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：通過(guò)對(duì)上述文獻(xiàn)綜述的了解和分析，本課題主要研究方盒件沖壓成形工藝，利用CAD/CAE數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析研究。我準(zhǔn)備采取以下步驟來(lái)開展和完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)：(1) 根據(jù)查找所提供的數(shù)據(jù)對(duì)被加工零件（方盒件）進(jìn)行詳細(xì)的分析；(2) 根據(jù)分析的結(jié)果，使用CAD/CAE軟件分析模型；擬定被加工零件(方盒件)的簡(jiǎn)圖及模型，進(jìn)行變壓邊力的沖壓工藝分析計(jì)算；(3) 運(yùn)用DYAFORM仿真模擬調(diào)試，選取變壓邊力曲線對(duì)方盒件成形及其沖壓工藝進(jìn)行做總體的規(guī)劃；(4) 對(duì)所得記錄進(jìn)行詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)并總結(jié)，完成設(shè)計(jì)并撰寫說(shuō)明書。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：1對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：該生通過(guò)閱讀與本課題相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進(jìn)行了一定的總結(jié)，撰寫的本文獻(xiàn)綜述能夠反映“基于CAD/CAE的方盒件的變壓邊力沖壓成形工藝設(shè)計(jì)”的課題背景以及相關(guān)知識(shí)，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，