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厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬

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更新時間：2015-12-31
發布人： 2331673406

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00351-厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬
摘要

本文詳細地闡述了厚板料沖小孔模具的設計及有限元模擬過程。首先簡明敘述了現代國內外模具發展概況，通過有限元模擬分析模具可能出現的問題，然后重點設計了沖裁模具中相關部件，如凹凸模、模架設計以及壓力機選擇，并對沖壓材料性能進行了分析。最后根據沖裁件的產品數量要求，以及結構要求，設計出來整套模具。整個設計過程都是用CAD、Pro/Engineering軟件進行參數化設計，使整個模具設計過程簡單明了。利用DEFORM軟件進行有限元模擬分析，為模具設計和成型工藝的指定提供參照依據。
在設計過程中首先使用CAD軟件設計成型零件以及非標零件，然后在Pro/Engineering軟件中實現三維實體設計，最后導入DEFORM中，分析工件上選取點的應力、應變以及應變速率等相關因素，從而完成模具的整體設計以及有限元模擬，對直接指導生產有一定的意義。

關鍵詞：厚板料；沖小孔；參數化設計；有限元模擬

ABSTRACT

The design of a die used for punching small holes on thick sheets and its finite element simulation were investigated in this paper. Elaborated the modern die & mould development situation concisely. First， by using finite analysis Microsoft to simulate the deformation processing for avoiding serious problems that may occur， then focusing on the calculation of the relevant parts in mould design， such as designing the die、bump， and formwork and choosing for punching machine ， and analysis of material performance. Finally， according to the requirement of the structure and amounts of the product， we design the set of mold， and then carry out some related simulation analysis. We use CAD and Pro/Engineering software parameterization design in the process of whole designing， making the whole mold design process simple and clear to mend. Also， we use DEFORM software to provide reference basis of mould design and forming technology for the finite element analysis.
First， using CAD software design molding parts and non-standard parts in the design process， then， designing the 3D entity in Pro/Engineering software， finally， put the 3D entity into DEFORM to analyze the stress、strain and strain rate of selecting points. Thus， complete the overall design and finite element simulation and analysis， there must be have certain significance to direct production.

Key words thick sheet; blunt holes; parametric design; finite element simulation

目錄

1 前言 1
1.1模具行業發展的現狀 1
1.2我國模具發展的現狀 1
1.3參數化技術及有限元模擬慨述 2
2 工件成型工藝性分析 5
2.1鉤釘塊二維圖 5
2.2結構特征分析及成型工藝性分析 5
2.2.1結構特性分析 5
2.2.2成型工藝性分析 6
2.2.3 沖裁件材料的基本性能 6
3 厚板沖小孔有限元模擬及其相關分析 8
3.1有限元模擬及厚板沖小孔概述 8
3.1.1有限元模擬 8
3.1.2厚板沖裁模擬概述 8
3.1.3金屬彈塑性大變形的有限元模擬 9
3.1.4材料斷裂準則及斷裂模擬 10
3.1.5有限元網格重劃分 11
3.2 導入deform前相關準備 11
3.3 沖裁加工模擬的建模 12
3.3.1前處理 13
3.3.2模擬過程線框圖 15
3.3.3后處理器 15
3.4 模擬結果及討論 17
3.5 結論 18
4 模具結構設計 19
4.1計算沖壓力 19
4.1.1 沖裁力 19
4.1.2 卸料力及推料力 19
4.1.3 總沖壓力 20
4.2沖裁間隙 20
4.3凸凹模工作部分尺寸與公差 20
4.4 沖孔凸模的結構設計 22
4.4.1 沖孔凸模的長度尺寸 22
4.4.2 沖孔凸模工作部分結構如下圖 22
4.4.3 沖孔凸模的強度校核 23
4.5 凹模的結構設計 23
4.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸 23
4.5.2 凹模板的厚度 23
4.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸 23
4.5.4 凹模工作部分結構圖 24
5 沖壓成形工藝與設備 25
5.1沖壓工藝方案及模具形式的確定 25
5.1.1 工序的確定 25
5.1.2 模具形式的確定 25
5.2 沖壓設備的確定 25
5.2.1 規格選用原則 25
5.3 設備及相關模架確定 26
5.3.1 壓力機確定及其參數 26
5.3.2 模架相關確定 27
5.4模具整體設計形式 32
6 填寫沖壓工藝卡和編寫技術文件 35
參考文獻 37
致謝 38

1 前言

1.1模具行業發展的現狀
模具行業是制造業中的一項基礎產業，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業的重要領域。模具技術水平的高低，決定著產品的質量、效益和新產品開發能力，它已成為衡量一個國家制造業水平高低的重要標志。1.模具行業的現狀
現代模具工業有“不衰亡工業”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在每年600 億至650 億美元，同時，我國的模具產業也迎來了新一輪的發展機遇。近幾年，我國模具產業總產值保持13%的年增長率( 據不完全統計， 2004 年國內模具進口總值達到600多億，同時，有近200 個億的出口) ，到2005 年模具產值已達650 億元，模具及模具標準件出口2005 已達到2 億美元左右。單就汽車產業而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003 年我國汽車產銷量均突破400萬輛， 2004 年產銷量各突破500 萬輛，轎車產量將達到260 萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產品中， 60%- 80%的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和開發能力。日前，據第十一屆中國國際模具技術和設備展覽會主辦方之一的中國模具工業協會透露，我國模具行業的生產企業和職工總數在世界上的排名已躍居第一，生產銷量排名世界第三。有關資料顯示，在我國，模具直到1987 年才正式成為一個行業，與世界發達工業國家的模具業相比，我國模具業的起步要晚幾十年，但近20 年的努力發展取得了長足的進步。
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