零件顶板拉深成形有限元分析和工艺研究(2)
5.2 结果分析 39
5.3 本章小结 41
结论 42
致谢 43
参考文献 44
1 绪论
1.1 选题的目的与意义
在目前的工业生产中，复杂零件的冲压成形已经广泛应用于汽车、电器电子产品、仪表、航天等领域[1]，在实际的复杂零件拉深成形的过程中，普遍存在着冲压成形件表面质量缺陷的问题，而其中起皱、破裂问题显得尤为普遍，这也直接影响了冲压件的尺寸形状和零件的精度，这些关键的技术问题需要不断的优化直至彻底的解决[2]。
在冲压成形的工业生产过程中，起皱、破裂都是很常见的成形问题，起皱的产生是由于局部压应力集中，从而材料流动不均匀进而毛坯表面出现屈曲大变形[3]；破裂的产生是由于板料变形超出了材料的成形极限[4]。这不但严重影响成形件的成形质量、精度和模具的寿命，而且有时直接导致后续成形过程无法进行[5]。随着计算机模拟技术的发展，人们于此类问题的解决迈上了一个新的高度，其中有限元数值模拟仿真技术就是一个典型的代表。
本课题选择难成形零件顶板作为研究对象，利用有限元分析法探究它在拉深成形的过程中产生成形缺陷的原因以及各个因素对于其成形质量的影响程度。通过对零件顶板这个典型零件进行分析，得出不规则阶梯式形件在冲压成形中控制成形的一般方法。
1.2 难成形零件顶板的冲压成形研究现状
1.3 主要研究内容及目标
本文以难成形零件顶板为研究对象，通过理论分析和有限元模拟仿真进行冲压试验，对零件拉深成形的可能因素进行分析，探究此类零件在拉深成形过程中各个最大减薄、最大增厚、最大应力、最小应力、最大应变、最小应变、材料流动性、厚度等变化趋势，对零件顶板成形中的主要缺陷：起皱、拉裂提出了针对性的控制措施，进而总结出了此类零件拉深成形的最优方案。
(1)分析复杂零件顶板冲压拉深成形工艺及与其相关的国内外研究现状。
(2)分析复杂不规则盒形件-----难成形零件顶板的特点，探讨它在拉深成形中产生的不同缺陷及原因，设计改善其成形质量的单因素试验和正交试验方案。
(3)根据所给条件，利用Pro/E建模软件建立CAD三文模型，使用Dynaform建立冲压模具、分块压边圈和板料的有限元模型，并初步确定试验参数；
(4)基于有限元仿真分析法进行单因素试验和正交试验，研究板料参数、压边力、冲压速度、摩擦、模具参数等因素的影响。得出其冲压成形的最优方案。
(5)最后提出该课题今后的研究方向和研究方法。
1.4 论文的组织结构
本文以板料拉深成形中比较有代表性的难成形零件顶板为主要研究对象，从理论上分析和研究其拉深成形过程中的成形机理、变形特点和成形缺陷，并用板料成形模拟仿真专用软件Dynaform对零件顶板进行仿真和分析，并对其成形的最优方案进行预测。
本论文主要分为以下几个部分：
第一章：简要介绍了课题研究的背景和意义，分析了国内外学者对此类零件的相关的研究现状，确定了课题的主体和目标，并对论文的结构内容做了详细的阐述。
第二章：根据研究对象和研究目的，分析难成形零件顶板的特点，初步分析其成形缺陷，提出方向性的解决措施。
第三章：建立有限元模型，根据理论分析和经验公式，初步确定零件顶板冲压过程中的模具尺寸、模具参数等，设计仿真试验步骤。
第四章：进行难成形零件顶板成形的仿真试验，主要是进行单因素试验，选取板料厚度、毛坯形状、冲压速度、凹模圆角半径等因素，探究各个因素对零件拉深成形的影响，为正交试验确定一定范围内的合理参数。