板材成形试验模具设计及仿真毕业论文.doc

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1、北京航空航天大学毕业设计（论文）第83页板材成形试验模具设计及仿真毕业论文第一章绪论1、课题背景及目的金属塑性加工不但在飞行器制造业中占据着极其重要的地位，在其他各行业中也是很有分量的，板料冷压成形是最常用也是研究最深入的一类成形方式。而模具的设计则是板料冷压成形的必要过程。长期以来，成形工艺和模具的设计以及工艺过程分析主要的依据是积累的实际经验、行业标准和传统理论。但由于实际经验的非确定性、行业标准的实效性，以及传统理论对变形条件和变形过程进行了简化，因此，对复杂的模具设计往往不容易获得满意的结果，使得调试模具的时间长，次数多，甚至导致模具的报废。通常情况下，为了保证工艺和模具的

2、可靠与安全，多采用保守的设计方案，造成工序的增多，模具结构尺寸的加大。现代成形加工与模具正朝着高效率、高速度、高精度、高性能、低成本、节省资源等方向发展，因此传统的设计方式已远远无法满足要求。计算机技术的出现和发展以及工程实践中对数值分析要求的日益增长。现代模具设计多是用UG、PRO/E、CAXA、SolidWorks等三维软件进行。模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。本文就是利用SolidWorks来为成形试验的模具进行设计及建模[2]。2、计算机技术在模具设计中的应用领域产品从设

3、计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括制品设计、模具结构设计、模具加工制造和制品的生产等几个工要方面。它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。计算机技术在模具中的应用主要表现在以下几个方面：(1)制品的设计：基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良好的基础。北京航空航天大学毕业设计（论文）第83

4、页(2)结构分析：利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计。(3)模具结构设计：根据制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择．计算公式以及标准模架等，最后给出全套模具结构设计图。(4)模具运动仿真：运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，以减少修模时间。(5)工作过程数值分析：采用CAE方法可以模拟板料在模具的运动过程中的受力状态，其结果对改进模具形状及调整工艺参数有着重要的指导意义，同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性等。(6)数

5、控加工：利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据，同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴，五轴数控铣削刀具轨迹等。目前，国际上占主流地位的模具设计CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；工作过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等[3]。3、板料成形试验过程的运动仿真板料冲压仿真分析CAE是CAE大家族中应用非常广泛的一个分支，它包括塑性成形CAE、铸造成形AE、塑料注射成形CAE等，应用于工程实际，可以帮助确定毛坯几何形

6、状尺寸，预测零件成形过程中的破裂、起皱及回弹等成形缺陷，还可以分析零件的冲压成形性能，对工艺方案和工艺参数进行优化等[4]。由于时间的限制，在本文里没有进行材料性能的仿真，只是就模具的运动过程，进行了运动仿真。4、课题的研究方法本次毕业设计的课题是是一个工程实际问题。研究方法拟通过对金属薄板成形性能试验的分析，利用SolidWorks北京航空航天大学毕业设计（论文）第83页三维造型软件设计金属薄板成形性能试验所需要的模具，设计板材成形试验机的工作台，进行三维装配，并仿真其工作过程。本文还就几种板料在用这些模具中的一些力学性能进行了一些分析，最后对成形试验机的主体以及模具的进行强度及

7、刚度校核。5、论文构成及研究内容本论文由绪论、模具设计、板料成形性分析、模具强度校核、试验机主体强度校核、结论、致谢以及参考文献组成。首先根据国家标准《金属薄板成形性能与试验方法》GB/T15825.1~GB/T15825.8-1995了解各试验的实验原理及注意事项，对各试验所需的模具进行分析，再利用SolidWorks三维软件进行设计，建立三维模型，然后进行工作台及模具的装配，并对其进行运动仿真。并针对几种典型材料（45#钢、10#钢等）的板料成形试验进行了力学性能