钣金模具大作业.docx
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钣金模具大作业
钣金模具综合实验
实验报告
学号:
051030*****
姓名:
刘**
专业:
飞行器制造工程
指导老师:
鲍益东
南京航空航天大学
2013年12月30日
目录:
1.有限元模拟实验基本过程
(1)CAD建模
(2)CAE建模
(3)CAE分析结果
2.有限元模拟成形结果的初步分析
3.金属板料冲压模拟思考题
(1)材料参数,加工硬化系数K值对冲压模拟结果的影响
(2)工艺参数,压边力的变化对仿真模拟结果的影响
4.冲压成形过程实验
5.总结与体会
一、有限元模拟实验分析过程
(1)CAD建模
本次实验课程,采用ETA/Dynaform软件进行建模,凹模有限元的网格的主要尺寸如图
(2)CAE建模
凸模,凹模,压边圈,板料的有限元网格图,以及凸凹模之间的间隙如图
注:
仿真模拟中所选材料牌号为DQSK(36)-36,密度为ρ=7.85g/cm3,杨氏模量E=207000.0Pa,加工硬化系数K=520.4MPa·m0.5,强化指数n=0.252(单位均采用国际单位)。
①在ETA/Dynaform软件的Setup模块下选择AutoSetup,进入有限元模拟参数设定模块;
②修改General标签下的名称Title为有一定意义的名称;
③进入Blank标签,设置Geometry栏下的四项内容,其中Part分项选择模具中的板料部分,设置板料的材料,在材料库中有众多材料可供选择,每种材料的加工硬化系数K、硬化指数n值、各向异性参数r0,r45,r90值均可以根据需要进行设置,从模拟结果上可以直观的看出各个参数对冲压结果的影响;
④进入Tools标签,分别将所建的模型与die、punch、binder进行匹配,并默认其他参数;
⑤进入Process标签,修改drawing分项下的binder控制方式为间隙控制(即Velocity),同时参数值设置为die相应值的负值,其他参数默认;
⑥进入Control标签,默认该标签下的所有参数,参数设置完成后,进入动画模拟界面,观察动画过程以确定参数设置是否正确,若有错误则要及时修改,所有参数都设置正确之后,选择Jobsubmitter,提交有限元模拟设置,软件会自动进行后台运算,并保存相关文件以便后续工作使用。
(3)CAE分析结果
第一次计算结束后,成形后零件的厚度分布云图如图
零件的厚度从0.898166—1.210722,未出现拉裂,但有一部分起皱,少数部分严重起皱。
不是合格的,压边力的受力分析如图
二、有限元模拟成形结果的初步分析
得到压边力的次高点约为110KN,采用压力控制后的厚度分析和压边力曲线如图
压边力为110KN时,厚度变化基本一致,这说明根据速度控制分析确定的压边力控制方法是准确的。
冲头力时间曲线图为
三、金属板料冲压模拟思考题
(1)材料参数,加工硬化系数K值对冲压模拟结果的影响K值520.4变大为470.4度度分布图和凸模压力曲线图
K值570.4变大为670.4后的板料厚度分布图和凸模压力曲线图
由三个图的分析可知,当硬化系数增大时,材料最终成形后的度会增大,凸模所需加的力也会增大。
(2)工艺参数,压边力的变化对仿真模拟结果的影响
压边力由110KN减小到90KN,得到的结果如图,起皱更加严重。
通过模拟分析可知,随着压边力增大,起皱的部分逐渐变少,下图为压边力为300KN时,板料的变形厚度,发现基本无起皱现象,
由上面三种情况下对凸模的压力曲线的分析,可以得到随着压边力增大,冲头力也不断增大。
但是压边力过大,会发生破裂,压边力为350KN时,得到的结果如图,
四、冲压成形过程实验
1.实验过程:
①用材料一进行成形,材料不仅起皱且破裂,改用材料二,材料二法兰部分起皱,但没有开裂,
说明的问题:
不同材料的成形性能不同;
②用材料二进行实验,不断增大压边力,继续冲压成形,生成的盆形件法兰部分起皱越来越少,直到达到光滑,后继续增大压边力,继续成形,盆形件底部最终发生破裂,
说明的问题:
压边力过大或过小对板料的成形都有影响,过小容易起皱,过大容易拉裂。
③在凸、凹模上涂上润滑油,保持原来使材料二开裂的压边力,继续冲压材料二。
发现并未开裂。
继续增大压边力,在润滑油的作用下冲压材料二,第四次时才发生开裂,
说明的问题:
润滑油在一定程度上可以避免开裂。
2、如图所示为上述过程中冲压得到的盆形件从左到右依次为第1、2、3步
3、如图为材料二的起皱、合格、开裂三种典型情况的典型盆形零件
4、观察的结果:
通过图片可以观察到,盆形零件的形状并不是规则,理论上变形一致的位置却出现不同的变性特征,
说明的问题;材料的各向异性
五、学习体会
DFE是一个很好的软件,能快速准确地进行板料的大小的计算,对材料进行受力分析等,效率高,不仅节省时间,而且提高了准确度,而且受力的大小采用不同颜色以及不同深度加以区分,非常直观明了,是以后板料成形中设计和分析的发展趋势。
很喜欢这个软件,如果以后还有类似的冲压设计问题和对材料进行受力分析的机会,可以试用一下。
模拟实验和实际的相结合才能得到最终正确的结论,在实际中会遇到各种模拟中没有的问题,比如,工人操作的开敞性。
在学习过程中遇到了各种各样的问题,心中不免有些烦躁,但是自己也明白,有问题是难免的,这就是学习的过程。
遇到困难,要调整自己的情绪,戒骄戒躁,慢慢地一步步地去做。
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