模具设计毕业设计过程材料读书笔记

模具设计毕业设计过程材料读 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 笔记 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 模具设计毕业设计过程材料读书笔记 本科毕业设计(论文) 读书报告(读书笔记) 学 院: 机械与控制工程学院 课题名称: 复杂阶梯形圆筒件拉深有限元分析 专业(方向):机械设计制造及其自动化(模具设计与制造) 班 级: 学 生: 指导教师: 日 期: 读书笔记一 Dynaform简介及发展现状 1 DYNAFORM数值模拟软件 板材成型有限元分析技术起源于20世纪7O年代初期，在近20 年内得到了迅速发展。由于其高效的计算功能使得应用范围不断扩大， 已经于分析复杂板材冲压过程。这一技术既可以应用于模具设计阶段， 也可以应用于分析和解决实际生产中出现的产品质量问题。目前，板 料成型数值模拟技术逐渐走向成熟，已成为商业化的板料分析CAE 软件，得到了许多工业部门的重视和应用。美国的通用、福特，德国 的大众、奔驰，日本的本田、日产等大型汽车制造公司，都已经开始 应用板料成型分析CAE软件来指导板料成型件的开发和生产，产生了 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 很好的经济效益。DYNAFORM软件是美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成型过程模拟仿真的专用软件。它集成了DYNAFORM软件本身功能强大的前处理功能和ETA—Post后处理软件，以及LSTC公司开发的有限元动力显示求解器960和970。目前，DYNAFORM软件已在我国长安汽车、南京汽车、上海宝钢、上海大众等知名企业中得到成功应用 。DYNAFORM软件能够对整个模具开发过程进行模拟，从而大大减少模具的调试时间和降低生产高质量覆盖件和冲压件的成本，并且能够有效模拟模具成型过程中4个主要工艺:压边、拉伸、回弹和多工步成型。同时，还可以较好地预测成型过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成型性能，从而为板料成型工艺及模具提供帮助。 2 应用ETA软件的一般步骤 ETA软件系统结构主要包含三大部分:前处理模块、提交求解器进行求解计算的分析模块以及后置处理模块。前置处理模块主要完成典型冲压成形CAE分析FEM模型的生成与输入文件的准备工作，求解器进行相应的有限元分析计算，求解器计算出的结果由后处理模块进行处理，协助专业技术人员进行模具设计及工艺控制研究。 运用ETA软件进行板料冲压成形分析，一般分为五个步骤:(1)建立CAE分析的几何模型;(2)进行CAE分析的前置处理;(3)进行板料冲压成形模拟和回弹模拟;(4)进行CAE分析的后置处理;(5)进行模具设计及工艺评估。 3 小结 在现有的经验基础上，借助有限元分析软件数值模拟冲压过程，可以为设计合理的拉深件提供参考，不仅可以获得理想的拉深件，也—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 节省了大量的工作时间，缩短产 品的开发周期。 参考文献 [1] 林康,周永新,王丽,等.基于Dynaform软件模拟分析的级进模工艺切口设计[J].轻工机械,2008,26(6):48-50. [2] 龚红英.板料冲压成形CAE实用教程[M].化学工业出版社出版社,2010. 读书笔记二 成形参数对成形性能的影响 1 压边力对成形性能的影响 压边力在板料拉深成形过程中影响很大，合理的压边力能够有效防止板料在拉深过程中的起皱、破裂。为了寻求合适的压边力，运用固定变量法，保持其他参数不变，只改变压边力，观察成形极限图与厚度变化图得出:压边力过小时，毛坯流入凸模内过多，而在毛坯法兰处产生严重褶皱现象;压边力合适时，法兰处起皱已经得到很大程度上的缓解，侧壁区非常平滑，成形的质量好;压边力过大时，侧壁破裂。 2 凹模圆角半径对成形性能的影响 凹模圆角半径影响板料拉深成形过程中的起皱和破裂，为了寻求合适的凹模圆角半径，选择合适的压边力，控制其他参数不变，改变凹模圆角半径。凹模圆角半径过小时，凸模圆角处发生严重破裂现象， 说明材料不能充分在凹模型腔内流动; 凹模圆角半径变大时，法兰变形区没有等值线，说明法兰变形区沿X 向位移趋于零，没有产生—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 起皱现象，侧壁区等值线非常平滑，成形的质量较好。 3 凸模圆角半径对成形性能的影响 凸模圆角半径影响板料拉深成形过程中在法兰处的起皱和破裂，为了寻求合适的凸模圆角半径，选取合适的压边力与凹模圆角半径，通过改变凸模圆角半径，观察其对成形性能的影响。凸模圆角半径过小时，凸模圆角处首先发生破裂现象，说明凸模圆角处材料的流动受到抑制;凸模圆角变大时，法兰变形区没有等值线，说明法兰变形区沿X 向位移趋于零，没有产生起皱现象，侧壁区等值线非常平滑，成形的质量较好。 4 小结 利用Dynaform 对汽车油箱一次拉深成形过程进行有限元分析，比较不同压边力、凹模圆角半径、凸模圆角半径等因素对其一次拉深成形的影响，得出以下结论: 1) 压边力在500,700kN 之间时，工件的成形质量较好。压边力较小时易发生起皱， 过大易发生破裂。 2) 凹模圆角半径在4,6mm 时， 成形件质量较好。半径过小时，凸模圆角处发生严重破裂，说明材料不能充分在凹模型腔内流动。 3) 凸模圆角半径在4,6mm 时， 法兰变形区没有等值线， 说明法兰变形区沿 X 向位移趋于零，没有产生起皱现象;侧壁区等值线非常平滑，成形的质量较好。 参考文献 [1] 陆广华,秦俊,丁益,张跃,钱新星.汽车油箱冲压成形有限元分—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 析与研究[J].金属铸锻焊技术,2012,41(23):94-96. 读书笔记三 基于Dynaform拉深模具改进 1 曲面拉深件存在的问题 曲面拉伸件的拉深不同于圆筒件的地方在于, 曲面类零件拉伸存在悬空区(即位于凸模顶端外沿到凹模口之间的坯料部分)，这部分的坯料不直接受模具力的作用，即要变形, 又要传递拉力, 故易产生内皱。消除内皱的方法有:?增大此区的拉应力;?选用特殊压边圈压住起皱部位。增大拉应力的措施如加大压边力等能消除内皱, 但过大拉应力会造成材料破裂。本文采用第2种方法来解决工程问题。DYNAFORM是美国公司开发的专门用于板料成形模拟的专用软件包。它集成了LY-DYNA的强大分析能力和自身强大的流线型前后处理能力, 可以方便地求解各类板料成形问题。如预测成形过中板料的破裂,起皱和回弹等。 2 水壶模具结构与改进方法 不锈钢水壶壁厚为0.8 mm。拉伸深度较深, 侧壁为圆弧曲线, 并有一个阶梯, 顶部是斜面。如图一所示 图一 改进前拉伸方法:凸模结构如图2所示，压边圈为普通带拉伸筋平面压边圈，结构略。 图2 2次冲压凸模 在生产中存在问题, 冲压出的产品下侧有一圈皱痕,见图3 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 图3水壶冲压件存在的问题 通过dynaform软件进行拉深模拟，两次成型极限图如图4所示。分析可以看出, 冲压成品台阶曲面2(见图3)处有一道起皱带, 并且成品 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面有斑点。分析成形过程可知, 第1次成形会形成不明显的内皱, 第2次冲压时这些部位会形成第2个台阶面, 就会形成斑点。 图4 两次冲压成形极限图 改进的方案是先拉出外面大的台阶曲面2，然后第2次冲压时用压边圈压住台阶曲面2，拉成台阶曲第1次拉伸凸模顶部的圆角面和制品的台阶曲面2(见图2)相同。第1次冲压压边圈为普通的平面压边圈，结构略。第2次冲压凹模和压边圈形状如图 5。第1次，第2次冲压的成形极限图如图6和图7。对比可以看出，改进的结构方案没有产生内皱，实用效果较好。 图5 第2次冲压的凹模和压边圈 图6 第1次冲压的成形极限图 图7 第2次冲压的成形极限图 3 小结 冲压产品结构多种多样, 设计冲压模时, 要在遵循基本原理的基础上灵活的变化。在实际的生产过程可以预先对产品采用CAE数值模拟分析软件对生产成型工艺和成型方案进行模拟, 可以减少试模次数, 并使得产品的质量有较大的提高。 参考文献 [1] 方明磊,李明哲,刘红.基于Dynaform软件的水壶拉深模具改进[J].轻工机械,2010,28(1):81-83. —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 读书笔记四 阶梯型件与锥形件的拉深 1 阶梯型件的拉深 阶梯型件的拉深过程与圆筒形件的基本相同，可以认为每一阶梯相当于相应圆筒型件的拉深，变形区的应力状态也与圆筒形件的相似。 阶梯型圆筒件能够一次拉深成功的条件是:拉深件的总高度与其最小阶梯筒部直径之比不超过相应带凸缘圆筒形件首次拉深的允许相对高度。 不满足一次拉深成型，则有以下几种拉伸方法: 1)当相邻阶梯的直径比均大于相应圆筒形件的极限拉深系数时，拉伸方法为:从最大直径的阶梯逐一拉伸到最小直径的阶梯，每次拉伸成一个阶梯，阶梯数即为拉深次数。 2)当相邻阶梯直径比均小于相应圆筒形件的极限拉深系数时，也可以采用带凸缘圆筒形件的拉伸方法:先拉小直径，在拉大直径，即先进形小阶梯拉深在进行大阶梯拉深。 3)当相邻直径比过小，最小直径阶梯高度又不大时，最小阶梯可采用胀形获得。 4)当阶梯较浅，且每个阶梯的高度又不大，但相邻阶梯直径相差又较大而不能一次拉出时，可先拉深成圆形或带有大圆角的筒形，最后通过整形得到所需工件。 2 阶梯型件拉深规则 1)先拉深内部形状，然后在拉伸外部形状; 2)先将零件拉成初步形状，其直的及斜的壁部连以较大的圆角—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 半径。零件的最后形状(角部，凸出部分等)应在最后工序中才压出来; 3)对宽凸缘的阶梯型零件，先拉出外部形状及内部过渡(大圆弧过渡)形状，并使过渡部分与阶梯部分的面积相等，然后，再次拉伸时，拉出阶梯形状。 3 锥形件的拉深 锥形件的拉深次数及拉伸方法取决于锥形件的几何参数，即相对高度、锥角和相对厚度。当相对高度较大，锥角较大，而相对厚度较小时，由于变形较困难，通常需进行多次拉深。 浅锥形件的拉伸方法，一般可以一次拉深成型，但因相对厚度或相对锥顶直径较小，拉伸回弹较严重，精度不高。故通常采用带拉伸筋的凹模或压边圈，或采用软膜拉深。 4 小结 当拉深带带锥形的阶梯型圆筒件时，要根据阶梯型件和锥形件的拉伸方法结合设计合理的拉深工序。 参考文献 [1] 杨连发,毛献昌,冯翠云.冲压工艺与模具设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2014. 读书笔记五 多次拉深成形数值模拟关键问题处理 1 多次拉深存在的问题 多次拉深成形的机理非常复杂，在多次拉深成形中，后续工序的坯料已经历过一次或多次变形，材料在几何形状，力学性能和厚度均—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 匀性上都发生了一定的变化，这给研究多次拉深成形带来了一定的困难。传统的研究只能通过实验和物理模拟定性而不能定量的分析多次拉深成形过程。近年来，随着计算机技术和有限元方法的发展，仿真技术在板料成形方面获得了很大的发展。计算机仿真能够反映模具与板料之间的相互作用以及板料实际变形的全过程，对于推动生产的快速化和设计的智能化起到越来越重要的作用。虽然计算机仿真在模拟单工步成形方面获得了很大的成功，但对于多次拉深，尤其是超薄板料的多次拉深成形，由于材料厚度和零件大小的限制，在数值模拟方面存在很多问题，以目前研究的钢笔外壳拉深为例，该零件的特点是:材料薄(0.41 mm)、拉深次数多(需要6 次拉深成形)、零件小。在数值模拟时发现，当模拟完第2 道工序后，零件网格出现严重翘曲，在第3 道工步模拟时程序自动退出。 2 多次拉深模拟中存在的问题及处理方法 2.1 网格翘曲问题 单元网格在经过多次变形后，由于零件本身变大，网格随之变，在弯曲部分会明显看出网格过于稀少，同时由于网格受力变形，将会产生网格严重翘曲现象。网格形状发生了翘曲变形，将为后续变形带来缺陷，进而造成计算终止。 由于网格翘曲是由零件变形导致的，如果在变形过程中采用自适应划分技术，使 使变形大的地方加密网格，这样平均到每个单元上的变形就会减少，避免网格奇变。网格自适应划分受多种参数的影响，如单元最小尺寸、相邻单元夹角大小、板料厚度等因素。当网—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 格自适应参数设置的最小单元尺寸小于或等于模型中单元的最小尺时，单元将会自动重新划分;在设置了相邻单元角度变化参数的情况下，当模型板料厚度小于重划分参数设置的最小厚度后，单元将重新划分。只有各参数都满足要求时，自适应重划分才能进行。 2.2 质量缩放 对于多次拉深的零件，由于采用了自适应网格划分技术，网格越来越小，稳定时间步长也随之减小。这样随着工步的进行由于时间步长太短而导致计算中途退出， 造成模拟失败，要使模拟继续进行，必须提高计算时间步长。采用质量缩放虽可以提高 计算时间步长， 但质量缩放因子取的太小达不到提高计算速度的效果，取的太大则会随着质量的增大而产生虚拟惯性力影响到计算结果的可靠性。随着拉深工步的进行, 单元的最小尺寸由于自适应缩放因子必须进行划分而减小，如果质量缩放因子一直不变，将会造成大的虚拟惯性力而影响计算，降低质量，所以每经过一次重划分计算，必须调整一次质量缩放参数，降低虚拟惯性力，质量缩放参数大小的设定以变形材料动能不超过内能的5 %, 10 %为依据。 3 小结 为使超薄板料多次拉深的数值模拟顺利进行,需要注意以下问题:(1)自适应划分最小单元尺寸必须每工步及时调整, 小于单元最小尺寸;在设置相邻单元角度变化的情况下, 自适应划分厚度参数也要每工步及时调整, 小于变形体的最小厚度;(2)为避免质量缩放过大造成计算退出，随着单元再划分的进行, 每工步都必须缩小质量缩放因子。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 参考文献 [1] 许兰贵,王自勇,阮峰.超薄板料多次拉深成形数值模拟关键问题处理[J].锻压技术,2009,34(5):31-36. 读书笔记六 板料成形数值模拟基本理论和相关技术 1 Dynaform仿真模拟优点 利用有限元仿真技术可以对成型过程中的模拟有以下几个优点: l)通过对工件的可成形工艺性分析，做出工件是否可制造的早期判断;通过对模具方案和冲压方案的模拟分析，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。 2)通过缺陷预测来制定缺陷预防措施，改进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压方案的可靠性，从而减少生产成本。 3)通过模拟分析可以择优选择材料，可制造复杂的零件，并对各种成形参数进行优化，提高产品质量。 4)通过模拟分析应用不仅可以弥补工艺人员在经验和应用工艺资料方面的不足，还可通过虚拟的冲压模拟，提高提高工艺人员的经验。 2 网格划分和修补 在板料冲压成形分析中，网格的划分可以分为工具和毛坯的网格划分，由于各自的作用不同，在处理方一法上也不相同。凸模、凹模及压边圈在冲压过程中的变形量很小，可以作为刚体处理。在设置分析模型时，一旦将这些部件定为刚体，则他们就具备了刚体的一切特—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 性，由于刚体是理想的不变形体，在输入参数时虽然要求输入刚体的材料参数，但这些参数并不用于材料的变形计算。在显示算法中，为了反映刚体的不变形特性，计算过程中，凡是材料为刚体材料的单元，不论单元形状如何，无论单元数员多少，也不管输入了什么材料参数，这此单元都不参与应力应变计算，也不保存他们的时间历史信息。对于毛坯来说，它是各向异性的弹塑性材料，既考虑了材料的厚向异性对屈服面的影响，又考虑了板料平面内的各向异性对屈服面的影响，将发生较大的变形，处于复杂的应力应变状态，因此对于板料的单元网格划分往往要求的要高一些，可以先输入一些参数来查看模拟的情况，然后再调整参数至较适当的数值。模型网格的密度以曲面的曲率为准则，曲面曲率高时，网格尺寸细密，网格能较好地模拟零件的几何形状。因此，模型圆角部分的网格会自动划分的比较细密。模具作为刚体处理，模具网格不参与临界时间步长的确定，因此再细密的网格、再小的模具单元尺寸，只是稍微增加一些接触搜索时间，对计算耗时影响较少。细密的模具网格更容易与板料网格相适应，有利于获得接触面上理想分布的接触力。DYNAFORM的网格自动划分功能虽然很强大，但还是不能完全符合LS一DYNA求解器的要求。 在DYNAFORM中提供了多个功能来检查网格的质量和修补网格。网格质量的检查涉及的内容有边界线、法向、网格单元翘曲、单元最长边与最短边的比值、单元尺寸检查、单元最小最大角度和单元特征长度等检查。网格单元的修补功能有创建单元、移动节点、合并紧临节点和间隙修补等。在多工步的冲压模拟方面的研究工作还不是很多，—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 尤其在两步以上的就更加少，这也是板料成形有限元数值模拟领域的一项新兴分支。所以总起来说，如果工序不是很多(在2-3个左右)的情况下，导入上一工步的dynaln文件来作为下一工步的毛坯是比较合理的，这样可以更加真实地体现材料的塑性流动情况，可以比较详细的掌握点的运动情况。但是如果工步太多，毛坯网格在反复的挤压下，发生畸变，可使得畸变网格附近的应力增加，使得计算结果失真，此时应该在每一工步中根据上一工步得出的几何模型重新建模，并划分网格进行模拟计算。 3 拉深变形过程 通过试验研究,可把圆形平板材料拉深成筒形零件的拉延过程如下:由于毛坯金属内部的相互作用,金属板坯内各个小单元体内产生内应力,即在径同产生拉伸应力,而在切向产生压缩应力。在这两种应力的共同作用下拉伸件外部凸缘区的材料发生塑性变形而不断地拉入凹模内,成为圆筒形零件。 拉深过程中毛坯应力应变状态 1)凹模口凸缘部分。这部分材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下,材料发生塑性变形而逐渐进入凹模。在材料的厚度方向,如果有压边圈的作用,则产生压应力。但是,由于径向拉应力和切向压应力远比此压应力大,使得材料的流动转移主要是向着径向延展,同时也向毛坯厚度方向加厚。如果不用压边圈,不产生厚度方向压应力,此时厚度方向的应变增大。在这种情况厂,如果板料较薄材料流动较大,则在毛坯凸缘部分,特别是在外缘部分,在切向压应力作用下会使材料失—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 稳起拱,称为“起皱现象”。 2)凹模圆角部分。这部分材料除了匕述区域那样为径向拉应力和切向压应力以外,还承受凹模圆角处的压力、摩擦力、和弯曲作用产生的压应力,因此这部分是一个过渡区。 3)筒壁部分。这部分材料已经成为筒形,材料不会有大的变形。但在继续拉深时,这部分筒壁起到了传递拉深力的作用,产生少量伸长和减薄。 4)凸模圆角部分。这部分材料承受若凸模圆角区作用的径向和切向拉应力,还承受着凸模圆角的压力和弯曲作用在厚度方向上的压应力。 5)筒底部分。此处材料在拉深过程中保持平坦,不产生大的变形,只是由于凸模拉深力的作用,材料承受双向拉应力而略微变薄。 4 拉深过程中的破裂和起皱的预防措施 在拉深过程中,拉深件的质量问题突出的表现在破裂和起皱两方面。据生产实践统计,由于起皱和破裂而造成的废品约占整个拉深废品总数的80%以上。因此,对破裂和起皱现象进行研究并提出克服这些现象的措施,其意义十分重大。 防止拉裂的主要措施。为防止材料过度变薄和拉破,主要采取以下措施: ?合理的确定拉深系数m(m的定义:每次拉深后圆筒形工件直径与拉深前毛坯直径之比),m越小变形越大,减少拉深次数和缩小拉深系数必须综合考虑。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ?改变拉深过程中材料的内应力状态。在每次工序后安排中间退火。以便消除上道工序拉深时留下的残余应力及硬化现象。 ?材料与凸、凹模及压边圈之间要加润滑剂,以减小摩擦系数。 防止起皱的主要措施。从力学角度出发,为防止起皱,可以采取下述几个主要措施: ?采用压边圈。在拉深模上一般都置有防皱压边圈,压边圈施加的压力必须恰当,过大会增加毛坯与凹模间的摩擦,易使工件破裂;过小则会使拉深件发生失稳而不起作用。所以在拉深过程中最好对压边力进行调节。 ?增大径向拉应力。主要方法包括: a.设置拉深筋。对于一些复杂曲面件,特别是对于凸缘较小的工件,在其径向拉应力较小位置处添加拉深筋,对凸缘的防皱能起到良好效果。 b.采用反拉深。可以增加反复弯曲和摩擦作用,从而加大径向拉应力,能预防起皱现象。 c.采用软模拉深。对于大型曲面拉深件,为了防皱还可以采用软模拉深列入橡皮拉深、高速拉深等。板料成形过程的物理描述是:在模具各部件(通常是凹模、凸模和压料板)的共同作用下,板料发生大变形,板料成形的变形能来自强迫模具部件运动的外功,而能量的传递完全靠模具与板料的接触和摩擦。由此可见,对于成形过程的模拟软件的接触算法的理沦和精度往往决定程序的可靠性,除此之外,山于板料的变形和位移很大,用来模拟板料的单元类型应满足这一要求。将冲压—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 过程的物理模型转化为力学模型,即动量方程、边界条件、初始条件。可描述为:在给定的模具位移条件下,求得板料的位移函数,并在任意时刻同时满足动量方程、边界条件和初始条件。这已经是一般性的力学问题,可采用有限元的方法求解。 5 成形极限图(FLD) 成形极限图表示板材在不同的应力状态下的变形极限。它用来表示金属薄板在变形过程中,在板平面内的两个主应变的联合作用下,某一区域发生减薄时,可以获得的 最大应变量。板平面内的任意两个主应变的组合,只要落在成形极限图中的成形极限曲线之上,薄板变形时就会发生破裂,反之则是安全的。每一种材料都有一种成形曲线,一般由试验获得。经过多年的研究,在大量的试验和理论分析的基础之下,人们总结了这样一个规律:对于各种种低碳钢,除非其力学性能有异常变化,台则它们的成形极限曲线FLc形状基本上是一样的,只足整个曲线高低有所不同而己,曲线形状不受润滑、工件相对纹路取向的影响。 参考文献 [15] 樊梅娜.啧雾罐顶盖盖多工步板料成形数值模拟研究[D].浙江工业大学,2007. 读书笔记七 st 钢板力学性能及其对成形性影响的有限元分析 1 拉伸试验及分析 st冷轧钢板因具有优异的成形性能，被广泛应用于汽车门外板和—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 发动机罩等覆盖件的成形加工。随着对车身零件尺寸、形状精度及成形工艺要求的不断提高，对板材的力学性能及其对成形条件的适应性也提出了更高的要求。因此，需要通过试验有效地提取各种车用板的成形性能，材料成分见表1。 为了分析比较3种同样厚度st板的力学性能，测试并计算了每种材料成0?、45?和90?三个方向的均匀伸长率Ag、厚向异性系数r 和硬化指数n ，分别示于图3 中。由图3a 可以看出，均匀伸长率A g 基本都在30%左右，3种板料均显示出45?方向的 A g最小，即在此方向不易做过大伸长变形。st13含C量较高，A g值最小;st16含C量少，Ag分布的方向性相对弱，塑性略好于前者;st14含N量较高，容易与钢中Al、Ti等形成AlN、TiN等高熔点的细小颗粒，均匀弥散分布的AlN、TiN 等能细化晶粒，使其塑性提高，均匀伸长能力最强。根据分析结果发现，除st16外，另外2种材料45?方向的r 值均比0?和90?方向小，表明在与45?相垂直方向的收缩能力较差，因此不宜将与轧制方向成45?的方向置于产生较大伸长变形的方向;而st16 则相反，与45?垂直方向的收缩能力相对较强。st13的-r 值最小，变形过程中板厚变薄突出，容易发生失稳。而st14和st16板-r ,2.2，具有较强的板厚变薄抵抗力，且在同号应力状态下变形抵抗力大，拉深时危险断面的强度相对较高。st16 板的n 值最高，且对变形织构和轧制等造成的各向异性不敏感，分析认为，与其所含Ti 元素可细化晶粒并提高致密度有关，因而可作为深拉深级板料;st13 变形过程中容易发生板厚减薄而导致破裂，只—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 适用于浅拉深或普通冲压工艺。 2 成形极限的有限元分析 尽管成形极限曲线因无法引入复杂加载路径及失稳准则的不唯一性等存在一 定不足和缺陷，但对于板成形生产仍具有较好的指导性。利用有限元软件Dynaform 模 拟了3 种st 板料分别沿0?、45?和90?方向拱顶高试验的成形极限，将宽度尺寸依次增加的8个试样编号为1,8号，图2所示跟踪1号、5号和8号试样破裂点的应变路径。st14 的r 值较大，变形中期的破裂点大部分位于ε1=-2ε2 单拉线下方，板面内两向主应变近似符合上式关系，板厚减薄变形小，具有较好的纵向伸长和横向收缩特性。st13破裂点全部位于ε1=-2ε2线上方，受变形方式影响|εt|,|ε2|，表现出与单轴拉伸不同的应变关系，由于与轧制成45?方向的r值最小，破裂点变形极限最低，因而不宜在该方向上施加伸长变形。由有限元建模时赋值轧制方向(0?)厚向异性系数r0的图4a看出，尽管st13和st16的r0值非常接近，但破裂点应变路径却明显不同，而r0值较高的st14的破裂点应变路径却介于二者之间。分析认为，这与板面各向异性和球头与板坯表面摩擦的综合影响，以及板料的Ag和n 值等在各方向之间存在较大差异有关。在赋值r45和r90的图4b和图4c中，3种板料的破裂点应变路径基本一致。其中，st16双拉应变能力明显低于其它2种板料。另外，3种板料变形后期破裂点应变均显示出不同程度ε2=const的平面变形趋势，即板面内某一方向停止了变形，这将导致成形后期板厚变薄加剧，使胀形极限—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 降低。 图2 断裂点应变路径的部分有限元模拟结果 3 小结 st13适用于浅拉深或普通冲压成形;st14，具有较强的均匀伸长变形能力，st16均匀变形能力因n 值较大而提高，且对变形织构和轧制等造成的各向异性不敏感，可作为深拉深级板料。 参考文献 [1] 易宁,鄂大辛,李悦,王立石.汽车用3 种st 钢板力学性能及其对成形性影响的有限元分析[J].汽车工艺与材,2014,4:8-11. 读书笔记八 热冲压 1 热冲压成型原理 将含硼板料加热到900 ?以上并保温一段时间，使板料奥氏体化，然后快速移动到模具内进行成形、冷却，得到马氏体组织，从而提高制件的强度(1 500 MPa)。 2 板料温度控制 热冲压成形后的制件强度取决于马氏体的形状及其含量，根据金属相变原理，在加热阶段要保证材料组织形成全部均匀奥氏体化，必须根据不同材料的材质、料厚及料片形状精确分析加热温度及保温时间。板料温度控制 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 为:常温板料?快速升温?保温阶段?板料出炉。板料出炉后热量会逐渐散失，根据铁碳合金相图分析，当板料温度自然降低到AC3 温度(850 ?)以下后会形成珠光体，造成马氏体转化受到影响，无法得到高强度制件。因此要求板料从出炉到成形—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 在最短时间(5 , 6 s)，其中移动2 s，成形(2 , 3 s)内完成。 3 模具设计制造 热冲压模具设计的关键技术是模具材料选择、凸凹模设计、冷却水道设计及辅助软件的设计开发。 1)模具材料选择 热成形是集板料冲压成形与淬火作用于一身的成形工艺，所以热冲压模具材料要具备良好的导热性、抗回火性、延展性/韧性、热屈服、热膨胀等性能。良好的导热性，确保了钢板与模具表面之间的快速传热，进而实现快速的冷却功能。良好的抗回火性、延展性/韧性、热屈服、热膨胀，确保在成形高温板料时，模具尺寸精度稳定，既能抵抗坚硬氧化皮及强烈热摩擦带来的磨损，又能保证模具能够在剧烈的冷热交变作用下仍具有较长的使用寿命。在选择模具材料时，一般要根据具体工作情况，参照热锻用热作模具钢进行选择。国外一些热冲压模具材料中都有较高含量的Ni 和Cr。现热成形模具一般采用热作模具钢，例如:Alvar14 /Dievar、Q,O,90 等材料。现各个国家使用的模具钢牌号是不同的，SKD61 是一种日本牌号的热作模具钢，对应我国的牌号(GB /T 1299,2000)是4Cr5MoSiV1，是应用最广的热作模具钢，除此之外还有德国牌号1( 2344，瑞典的HOTVA,、DIEVA, 等。 2)凸凹模设计 此模具的凸凹模与冷冲压的不同，其关键尺寸的设计主要从以下三点进行考虑:?考虑热胀冷缩的影响，热冲压件成形时尺寸与零件—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 最终尺寸存在一定的误差，所以 为保证零件尺寸精度，在模具初始设计时必须考虑热胀冷缩效应。?热冲压工艺中回弹很小，几乎无须考虑回弹对零件形状的影响。?考虑模具间隙的影响。热成形模具凸凹模在结合成形过程中还要考虑模具间隙。板料与模具表面贴合性越高，结合压力越大，冷却效果就越好，如果存在间隙，就会造成局部冷却效果达不到要求，形成软点，进而影响制件的最终强度。 4 热冲压成形材料 热成形冲压板材主要分为镀层与无镀层板材。镀层板材多为铝硅镀层板(Alsi80、Usibor1500P)，相比无镀层板材，其优势为:加热炉在生产过程中无需保护气体;热冲压件在加热、冲压过程中无氧化皮产生，无需喷丸处理，对模具无影响;零件在储存过程不生锈，耐腐蚀性能好。但其也存在以下不足:板材为专利产品，只可从国外采购，成本较高;当板料加热到一定温度时，镀层易和加热炉陶瓷辊粘结，需定期更换陶瓷辊，年维护成本约70 万元。常用的无镀层板材，其材质为22MnB5，相比镀层板材，其优势为:板料价格便宜，宝钢即可生产(B1500HS)，焊接性能好，但在加热过程中加热炉需氮气作为保护气体，以防止板料氧化;加热、冲压过程中有氧化皮，氧化皮会损害模具，且制件需在后序进行喷丸处理，需建喷丸线去除氧化皮;零件储存过程易生锈，零件耐腐蚀性能稍差。 5 热冲压与传统冷冲压工艺的对比优势 热冲压成形后零件强度等性能指标大幅度提高。材料通过加工变—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 形和快冷，晶粒得到了细化，力学性能得到了提高;高温下材料塑性好，成形能力强，可成形冷冲压无法成形的复杂零件，也可将冷冲压需要的多道工序、多套模具成形的零件一次成形，还可将几个冷冲压件合成一个件一次成形(比如，运用热冲压工艺可以把5 个件整合成3 个件，减少零件数量40%)，因此需要模具数量少，成本低，周期短。高温下成形没有回弹，完全消除了回弹对零件形状的影响，实现高精度成形，这是常规冷冲压成形所无法比拟的。高温下材料变形阻力小，成形力小，所需压力机吨位小，温热成形压机吨位一般在800 t以内，冷成形压机在2 500 t 以上，因此可以大幅削减设备投资，减少能耗。 参考文献 [1] 刘勇,邱兆美,张伏.热冲压成形技术在白车身上的应用[J].拖拉机与农用运输车,2013,40(3):67-70. 读书笔记九 超薄壁带浅锥面阶梯深圆筒件的拉深 1 浅锥面拉伸方法 零件浅锥面厚度过薄且自由表面区面积大， 不能直接简单地套用拉深系数来确定其拉深工艺。这里对浅锥面拉深采用平均截面法， 即成形带浅锥面阶梯圆筒时，浅锥面的拉深成形直径采用锥面大端直径与小端直径的平均值， 而不是小端直径。平均截面法提供了一种配合多次拉深极限拉深系数理论将变截面近似成一般阶梯圆筒截面的方法。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 2 点烟器外壳拉深工序 第四道工序拉深过程工件变形程度很小，可视为整形，拉伸工序图见图一。 图1 3 模拟结果分析 工件厚度应变和成形极限图是反映拉深成形性能的两个主要依据。第3 次拉深过程的成形极限图如图2 所示。由图可以看出，零件拉深过程没有产生破裂，法兰部分有较为严重的起皱，浅锥面部分成形情况良好。从零件厚度分布云图(图4)可以看出，零件直筒壁和法兰部分厚度基本没有发生变化，筒底部分厚度有轻微变薄， 而浅锥面部分厚度沿z 轴正方向增大，最大厚度0.363mm，产生于浅锥面小端直径处，零件凸模圆角处厚度变薄较明显，最薄厚度为0.305mm。 图2 4 小结 通过对该超薄壁带浅锥面阶梯深圆筒形汽车点烟器外壳拉深过程的数值模拟和 分析， 在一定程度上验证了浅锥面拉深平均截面法结合多道次拉深系数理论的正确性。 参考文献 [1] 熊佳霖,罗云华,鄢志雄.基于Dynaform 的点烟器外壳拉深工艺分析[J].热加工工艺,2015,44(1):134-139. —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 读书笔记十 多道次拉深 1 多道次拉深 拉深生产中，经常会碰到零件所要求的变形程度超过了材料一次成形所允许的最大变形程度，这时零件的拉深系数小于一次拉深成形的极限拉深系数，零件无法一次拉深成形，必须采用多道次拉深成形的方法，拉深件的总变形量分别由每道次拉深承担一部分的变形量多道次拉深的工序较为复杂，其第一次拉深成形与普通一次拉深几乎相同，拉深板料为初始的平板料，后序的拉深是在第一道次的基础上进行拉深，毛坯板料为上道次加工的半成品零件。在经过几次拉深后中间工序的毛坯材料的性能发生了一定的变化，所以多道次拉深工艺问题更为复杂。 2 多道次拉深工艺 当零件的变形程度超过了材料一次成形所允许的最大变形程度，零件的拉深系数小于一次拉深成形的极限拉深系数时，将零件的总变形量进行分配，每次完成零件的一部分变形，最后制成所需零件，这种成形工艺称为多道次拉深。 多道次拉深有两种基本形式:正拉深与反拉深。两种情况下板料的变形方式区别不大，但反拉深时材料的变形阻力更大。因此，对于一般深筒形件都采用正拉深成形，而反拉深则多应用于成形锥形与球形零件以抑制内皱的产生。此外，反拉深时半成品的毛料易定位，模具结构简单，凸模高度与工作行程小。但凹模壁厚取决于前后两次半成品尺寸之差，不能任意增大，故不适用—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 于薄壁零件多道次拉深成形工艺就是将零件在拉深过程中小于一次拉深极限系数的工件得以分序的逐步完成拉深。降低了零件的变形抵抗力，减少了零件在一次成形中的变形量。 3 数值模拟方案流程 两道次拉深有限元模拟过程分两步进行，首先是对第一道次的形件进行常规的模拟仿真，之后在第一次模拟结束进行第二道次的模拟仿真。其中第一道次模拟中板料毛坯已经通过上面的展开的方法已确定完成，毛料为初始的平板料。该过程与一次成形过程模拟完全一致，材料性能均匀，成形结果为下次拉深成形的初始毛坯形状。第二道次模拟中毛坯为第一道次成形的结果即中间构型，通过两次的模拟仿真可以明确的看出零件在成形过程中的形变。 4 小结 1)异形件连续模拟拉深成形可以得到多道次连续成形方法可以解决多道次成形中不同道次间材料属性变化难处理的问题。 2)对于回转体轴对称零件多道次成形，在第二道次成形时，底部成形近似为局部成形，容易在底部产生较大的应变，造成破裂缺陷，设计中间构形的底部应尽量与零件近似。第一道次和第二道次中沿母线方向的应力均为拉应变，自零件口部向零件底部周向的应变由压应变逐渐过渡到拉伸应变，以压应变为主，破裂一般发生在拉应变区。 3)对零件的模拟与试验进行了对比，异形件有限元模拟中厚度变化与试验相差较小，可以通过有限元模拟预测多道次成形件厚度。各种零件在有限元模拟中应变分布与试验相差较小，可以通过有限元—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 模拟预测多道次成形件成形性。 参考文献 [1] 苑泽冰.多道次拉深试验与有限元模拟[D].沈阳航空航天大 学,2012. ——————————————————————————————————————