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开水煲外壳零件的数值模拟与优化设计

作　者: 汪超
导　师: 刘红
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 冲压模具数值模拟优化设计正交实验开水煲外壳
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 33次
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内容摘要

筒形件是典型的拉深件,而多道次拉深成形技术更是广泛应用于筒形件的生产实际。多道次拉深成形的机理非常复杂,在多次拉深成形中,后续工序的坯料为前次拉深变形后的半成品工件,半成品工件已经过一次或多次变形,坯料在材料性能和几何形状上都发生了一定的变化。传统的圆筒件多道次拉深成形过多地依赖于经验公式和数据,缺乏实际依据,且需要反复试模,其周期长、成本高。而冲压成形模拟研究可得到直观的动态成形效果显示,其计算结果可指导冲压模具设计及实际生产,降低废品率,提高模具使用寿命。因此对圆筒形拉深件的多道次拉深成形进行系统的数值模拟研究具有理论和实践上的双重价值。本文采用数值模拟与正交实验优化分析相结合的方法,深入地研究开水煲外壳零件多道次拉深成形的的工艺优化及模具设计。在研究过程中,应用冲压模仿真模拟分析软件Dynaform对圆筒件的多道次拉深成形进行数值模拟,在此基础上挑选有代表性的工艺参数,如压边力、摩擦系数、模具圆角尺寸等,进行三因素四水平的正交实验设计,以最大减薄率为设计目标,对开水煲外壳零件冲压成形工艺参数进行优化,寻求最优组合,并得出了这些因素与最大减薄率的关系。论文设计了实验方案,对优化的工艺参数结果,在ht-100双动液压拉深机上对开水煲外壳零件进行实验验证,取得了良好的效果。本文的研究结果表明,应用数值模拟技术和正交实验设计相结合的方法,可以用较少的实验次数找出因素水平之间相互联系,并可以计算零件在成形过程中产生的变形、应力、应变分布,预测零件在成形过程中起皱、破裂等缺陷,从而得到成形所需的优化工艺条件。使模具和工艺设计由经验设计上升到理论指导,从而大大提高设计质量,减少模具的调试费用,缩短模具生产周期,为加速产品的更新换代,提高生产效率,创造有利条件。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 板料拉深技术的国内外发展概况  11-14
  1.3 开水煲外壳拉深成形材料的冲压性能  14-16
  1.4 本文研究目的和内容  16-17
第二章板料冲压成形及仿真模拟理论基础  17-34
  2.1 引言  17
  2.2 拉深的变形机理与分析  17-21
  2.3 拉深时的应力应变分析  21-22
  2.4 拉深模工作零件的结构  22-27
  2.5 弹塑性有限元的本构关系  27-29
  2.6 动力显式分析方法  29-31
  2.7 板料冲压数值仿真介绍  31-33
  2.8 本章小结  33-34
第三章开水煲外壳制件的成形工艺与模具设计  34-48
  3.1 引言  34
  3.2 开水煲外壳制件的工艺性分析  34
  3.3 开水煲外壳制件的拉深工艺计算与工艺方案的确定  34-37
  3.4 开水煲外壳制件的拉深成形模具结构设计  37-47
    3.4.1 首次拉深模  37-41
    3.4.2 第二次拉深模  41-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章开水煲外壳拉深成形的数值模拟分析  48-55
  4.1 引言  48
  4.2 开水煲外壳拉深成形有限元模型建立  48-50
  4.3 各工艺参数的确定  50-51
  4.4 模拟结果  51-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章开水煲外壳冲压成形的优化设计  55-62
  5.1 引言  55
  5.2 工艺参数的正交实验设计  55-57
  5.3 结果分析  57-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章开水煲外壳零件拉深成形实验研究  62-71
  6.1 引言  62
  6.2 开水煲外壳零件拉深成形工艺  62-63
  6.3 实验设备与工艺条件  63-66
  6.4 实验结果分析  66-69
  6.5 本章小结  69-71
第七章结论与展望  71-73
  7.1 结论  71
  7.2 展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
攻读学位期间参加的科研项目和成果  78

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