摘 要摘 要本文基于板料拉深数值仿真软件DYNAFORM，根据关于圆锥形件现有的成形方法，制定不同的成形方案，对工件烧烤炉外壳（圆锥形件）的成形过程进行数值模拟。通过对比，得出最佳的成形方案。然后对该方案做进一步的优化。运用正交试验确定压边力、摩擦系数、凹模圆角半径和模具间隙对工件减薄率影响大小顺序，进而得出最优的成形工艺参数组合。接着结合工件仍存在的起皱缺陷，对首次拉深锥面高度及凸模圆角半径的优化，最后获得质量较好的工件。经过数值模拟分析后可以发现，成形工艺参数优化后，原有工件锥形面部位的起皱有了很大的改善。优化后的主要成形工艺参数为首次拉深高度480mm，锥形面部位高度270mm，凸模圆角半径140mm，压边力为1000KN，凹模圆角半径15mm，模具间隙1.25mm，压边圈和凹模的摩擦系数为0.125（即需要润滑），凸模的摩擦系数为0.25（即不需要润滑）；二次拉深的压边力范围为200~245KN，凸模摩擦系数应在0.17~0.25之间，同时在压边圈2底部部位倒R6的圆角。关键字DYNAFORM；圆锥形件；数值模拟；正交试验
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2冲压成形工艺的国内研究现状 1
1.3 圆锥形零件的塑性成形方法 2
1.3.1 圆锥形件的普通拉深方法 2
1.3.2 圆锥形件的其他特殊成形方法 4
1.4 圆锥形件拉深成形的主要缺陷 5
1.4.1 起皱 5
1.4.2 拉裂 6
1.5 课题研究内容和研究方法 6
1.5.1研究内容 6
1.5.2研究方法 6
第二章 圆锥形件成形工艺分析与工艺方案制定 7
2.1 烧烤炉外壳产品的简介 7
2.2 制件的结构工艺性分析 7
2.2.1 拉深件的外形尺寸要求 8
2.2.2 拉深件的形状要求 8
2.2.3 拉深件的圆角半径要求 8
2.2.4 拉深件的精度要求 8
2.3 工艺方案的制定 8
2.4 拉深工艺计算 9
2.4.1 拉深件毛坯尺寸的确
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
定 9
2.4.2 拉深系数与拉深次数的确定 10
2.4.3 是否采用压边圈的确定 10
2.4.4 拉深工艺力的计算 11
2.4.5模具压力中心 11
第三章 各工艺方案的数值模拟与分析 12
3.1 DYNAFORM软件简介 12
3.2 模拟精度与效率之间的平衡 12
3.2.1 提高模拟精度的措施 12
3.2.2 提高运算速率的措施 13
3.3 一次拉深成形法的数值模拟 15
3.3.1 成形工艺设计 15
3.3.2 拉深过程模拟及分析 15
3.4 锥面一次成形法的数值模拟 17
3.4.1 成形工艺设计 17
3.4.2 首次拉深过程模拟及分析 17
3.4.3 二次拉深过程模拟及分析 19
3.5 先锥面后直壁成形法的数值模拟 20
3.5.1 成形工艺设计 21
3.5.2 首次拉深过程模拟及分析 21
3.5.3 二次拉深过程模拟及分析 22
3.6 反拉深成形法的数值模拟 24
3.6.1 成形工艺设计 24
3.6.2 首次拉深过程模拟及分析 24
3.6.3 二次拉深过程模拟及分析 25
第四章 成形工艺参数的优化 28
4.1 首次拉深成形工艺参数 28
4.1.1 凸模摩擦系数与工件减薄率的关系 28
4.1.2 确定凹模圆角半径的合理取值范围 29
4.1.3 确定压边力的合理取值范围 29
4.1.4 正交分析确定最优工艺参数组合 29
4.2 二次拉深的成形工艺参数优化 32
4.3 首次拉深锥面高度及凸模圆角半径的优化 34
4.3.1优化方案1的数值模拟 34
4.3.2优化方案2的数值模拟 39
4.4锥面一次成形法优化后的主要成形工艺参数 42
结 论 43
致 谢 44
参考文献 45
绪论
1.1 研究的背景和意义
近期据做烧烤炉的某公司反映，该企业在做烧烤炉外壳拉深时总是不时地出现底部拉裂的情况。烧烤炉成品和烧烤炉外壳拉深件分别如图11和12所示。由于该烧烤炉外壳属于中大直径型深锥形件，平常较为少见，其成形质量也较难控制。对于一般的中小型企业来说只能通过试模来多次调整成形工艺参数，从而确定最佳的成形工艺。这种方法成本高，周期长，而且产品稳定性在生产过程中也不能得到保证。所以研究中大直径型深锥形件的拉深变形过程及优化其成形工艺参数就显得很有必要。而借助CAE软件对该零件成形过程进行数值模拟分析，可以在短时间内优化、确定成形的工艺参数，从而使得成形出的产品质量有了科学依据。采用CAE模拟的研究方法不仅节约了成本，缩短产品研发周期，还能提高产品生产稳定性，这对于企业来说绝对是个利好的消息[1]。当然，通过此次对中大直径型深锥形件拉深成形的研究，希望能为今后相关的社会生产提供有价值的参考数据。
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图11 烧烤炉产品 图12 烧烤炉外壳拉深件
1.2冲压成形工艺的国内研究现状
目前，我国的冲压模具设计制造能力及市场需求若与国际先进水平相比仍有较大差距：主要表现在高档轿车和中大型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论设计还是加工工艺及能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，因其设计和制造难度大，质量和精度要求高，可代表覆盖件模具的水平；虽在设计制造方法和手段方面基本达到国际水平，但在模具结构周期等方面，仍与国外存在一定差距。标志冲模技术先进水平的多工位和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，也已基本到达国际水平。但总体上与国外多工位集级进模相比，仍在制造精度、使用寿命、模具结构功能等方面存在一定差距。
冲压成形的主要工序包括弯曲成形，拉深成形、胀形成形以及翻边成形。而这其中拉深成形所占的比重最大，成形的尺寸范围广，可以从几毫米到几米。利用拉深成形工艺可以加工圆筒零件、阶梯圆筒零件、盒形零件、曲面类零件等中空薄壁零件。如果再与其他冲压工艺相结合，可以成形形状更为复杂的零件。然而大多数拉深成形研究主要集中在圆筒形件和盒形件的研究上，对此类零件的成形机理得到了深入的研究，并为设计此类零件的成形工艺奠定了坚定的基础，取得了诸多的成果并广泛应用工业实际生产。相比之下，对曲面类零件的成形机理的研究还停留在基础阶段，因此该领域具有广阔的研究前景[2]。
CAE，英文直译为计算机辅助工程，泛指包括分析、计算和仿真在内的一切研发活动。随着计算机水平的提高和有限元理论的发展，CAE作为分析手段，对开发的产品几何形式和性能做出预测评估，利用计算机和数值模拟校验设计草案，依据目标要求对方案做适应性调整改进。CAE在工程中应用，使成形工艺由过去的“经验型”转变为“科学型”，这大大节约了成本和缩短制造周期[3]。

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