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1、 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：谢稳光学 号：0501510143专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：基于CAD/CAE的方盒件冲压成形工艺设计指 导 教 师:张卫 2009 年 2月 22日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签
2、署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本文首先介绍了冲压成形工艺的发展和方盒件的特点，其次
3、讲述了冲压CAE技术在方盒件生产中的应用和存在的问题，最后总结本课题研究方向。关键词 方盒件 冲压CAE 冲压成形 1 冲压成形工艺的发展冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板料施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法1,2。近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度更加精确，生产力也得到了提高3。前几年的精密冲压主要指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲，精密拉伸，压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。由于引入了计算
4、机辅助工程（CAE），冲压成形已从原来对应力应变进行实际冲压试验分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计46。随着冲压成形工艺的不断发展，冲压CAE技术水平的不断提高，软件使用者经验及相关数据的不断积累，它在缩短产品及模具的开发周期，降低开发成本、提高产品及模具质量等方面将发挥越来越重要的作用。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究、冲压件成形难度的判断以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形已从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路7。2 方盒件的特点方盒件属于非轴对称零件，与旋转体轴对称
5、零件拉深比较，方盒件拉深时毛坯变形区的变形分布要复杂的多8。方盒件的拉深特点是：（1）凸缘变形区内径向拉应力的分布是不均匀的。它在圆角部分最大，在直边部分最小。即使在角部，平均拉应力也远小于相应的圆筒形件的拉应力。（2）由于直边和圆角变形区内材料的受力情况不同，直边处材料向凹模流动的阻力要远小于圆角处，并且直边处材料的径向伸长变形小而圆角处材料的径向变形大，使变形区内两处材料的位移量亦不相同，直边处大于圆角处9,11。（3）在毛坯外周边上，切向压应力的分布也是不均匀的。从角部到中间直边部位，压应力的数值逐渐减小10。通常情况下，起皱都发生在角部，但是起皱的趋势要小于拉深相应的圆筒形零件时的情况
6、9,12。对方盒形件成形质量的产生影响的主要因素主要有压边力、凸模行程、凸、凹模圆角半径等工艺参数。3 冲压CAE技术在中的冲压工艺设计中的应用冲压工艺贯穿于冲压产品生产的全过程。冲压CAE技术是从冲压成型过程的实际物理规律出发，借助计算机真实地反映模具与板料的相互作用关系及板料实际变形的全过程，可以用来观察板料实际变形过程中发生的任一特定现象，或用来计算与板料实际变形过程有关的任一特定几何量或物理量。该技术的应用，提高了工艺分析能力和分析结果的准确性，为并行工程的实施提供了有力支持和保障，将传统产品设计过程的大循环（图1）缩短为创新CAE技术产品设计的小循环（图2）1315。Dynaform
7、是冲压CAE软件的一种，它能对高速非线性，大变形冲压过程进行精确的模拟。它在冲压件成形性分析，科学选材，模具工艺方案设计，冲压成型过程的精确分析等方面得到了很好的应用。图1 传统产品设计过程图2 创新CAE技术产品设计随着市场竞争的加剧，冲压CAE技术会得到更广泛的应用，同时也会得到自身功能的更好完善15。4 冲压CAE技术存在的问题随着CAE技术的不断发展，CAE软件的易用性及计算的准确性都在不断地提高，在产品开发中发挥的作用也越来越重要，但真正要把软件用好，还有不少困难需要克服： (1) 理论计算与生产实际的偏差。在计算机中模拟的状态都是一种理想化的状态，而实际生产中，各种冲压条件不可能与
8、计算机中的一模一样，摩擦条件的变化、不同批次材料参数的变化都会给冲压成型带来不一样的结果。因此不能苛求计算结果百分之百的准确。这需要在分析中预留一定的安全裕度，也需要分析人员在工作中不断总结经验 ，提高对仿真结果进行合理判断、解释的能力。 (2) 产品成形性能是与具体的冲压工艺密切相关的，而进行产品开发时不可能给分析人员很多时间去做很多个工艺方案来进行分析。这就要求分析人员也要具备丰富的冲压工艺经验，能在最短的时间内做出最合理工艺的判断，并用这个最合理的工艺来做产品成形性能的分析。同时，CAE软件的模面构造(DFE)功能在处理复杂零件时还有一定的局限性，这也给产品成形性能的分析带来一定的困难。
9、 (3) 等效拉延筋。等效拉延筋的使用给模具方案的比较及工艺参数的修改带来了很大的方便，但提供的等效拉延筋的锁模力与实际拉延筋的大小如何对应仍然需要工艺人员去做大量的数据积累。 (4) 回弹的分析与补偿。一是目前冲压CAE软件对回弹的计算都用的是静态隐式算法 ，回弹计算的精度仍然是个世界性的难题；二是软件本身不给出回弹补偿量的推荐 ，需要分析人员人为地去估计，并一次次地计算，以求得最佳结果，而且每次都要完整地走完一次成形分析流程，这往往需要很长的时间13。5 结束语本课题即选取了简单的非轴对称件方盒形件作为研究起点，借助CAE手段通过改变压边力、凸模行程、凸、凹模圆角半径等参数进行模拟，通过对
10、板料的成形性能的有限元分析讨论方盒形件冲压成形的工艺。参 考 文 献1 姜奎华,杨裕国.冲压工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,1998.2 李硕本.冲压工艺学M.西安:西安工业大学出版社,1987.3 李硕本.冲压工艺理论与新技术M.北京:机械工业出版社,2002.4 王孝培.冲压手册M.北京:机械工业出版社,1990.5 郭景仪,陈炎嗣.冲压模具设计与制造M.北京:机械工业出版,1988.6 刘航.模具制造技术M.西安:西安电子科技大学出版社,2006.7 成虹.冲压工艺与模具设计M.成都:电子科技大学出版社,2002.8 杨玉英.盒形件机理的探讨问题J.锻压技术,1989,(6):1
11、3-17.9齐文艺.盒形件法兰起皱临界压边力影响规律研究J.锻压技术,2008,33(2):52-54.10 鄂大辛.非回转对称拉深变形规律的研究M.中国机械工程,2002.11 王风琴.盒形件拉深智能化控制关键技术的研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2003.12 姜银方.基于变压边力的拼焊板方盒件成形失效分析J.金属热处理,2007,(32):290-293.13 黄冲,陈大军.冲压CDE软件在汽车开发中的应用J.装配制造技术,2007,(8):65-68.14 谢斌斌,丁国富,黎荣.基于Dynaform的覆盖件冲压成形性工艺分析J.冲模技术,2008,(35):14-16.15 徐国艳,施
12、法中.有限元反向计算毛料形状J.塑性工程学报,2002,(2):43-45. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题首先选取了简单的非轴对称件方盒形件作为研究起点，针对智能数控冲压机床对压边力控制的要求，借助CAE手段通过改变法兰分区和压边力方式进行板料的成形性能的有限元分析。分别对压边力、凸模行程、凸、凹模圆角半径等参数进行模拟，通过FLD图研究凹模圆角、凸模圆角、转角等工艺参数对方盒形件成形质量的影响，探讨方盒件冲压成形工艺。主要采取以下研究途径：（1）查阅有关板材冲压和有限元方面的资料的文献；（2）采用CAD软件PRO-E建立方盒
13、形件凸凹CAD模型；（3）对方盒件冲压成形过程借助Dynaform软件进行CAE有限元仿真分析；（4）总结方盒件冲压成形中压边力变化趋势；（5）按要求提供各种设计文档。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该生通过阅读与本课题相关的参考文献，进行了总结和思考，撰写的本文献综述能够较全面地反映“基于CAD/CAE的方盒件冲压成形工艺设计”的课题背景以及相关知识，论文撰写较流畅，符合规范，达到了撰写文献综述要求和目的，为毕业设计后期分析打下了良好的基础。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：“基于CAD/CAE的方盒件冲压成形工艺设计”这一课题的深度、广度及工作量均适中，合适学生在毕业设计期间完成，希望该生能独立的进行方盒件的冲压成型工艺的研究，完成课题的要求，撰写毕业论文，达到进行科研训练和本科毕业设计的要求。 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日8
基于CADCAE的方盒件冲压成形工艺设计开题报告
