筆蓋的注塑模具設(shè)計【筆帽、筆套注塑模1模12腔優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含12張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】-zsmj22筆蓋的注塑模具設(shè)計【筆帽、筆套注塑模1模12腔】摘  要    注塑成型在整個制造業(yè)的生產(chǎn)中占有十分重要的地位，據(jù)估計注塑成型的制品約占模具塑料制品總產(chǎn)量的三分之一及以上，注塑模具在模具工業(yè)中的重要性顯而易見，現(xiàn)在注塑模具設(shè)計和制造中的傳統(tǒng)方法早已滿足不了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的需要，為贏得競爭市場，持續(xù)發(fā)展，模具生產(chǎn)必須變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，引進新技術(shù)、新思維。在計算機技術(shù)日益發(fā)達的今天，將計算機運用于注塑模具以及制造業(yè)中已經(jīng)迫在眉睫。本文主要研究的工作和成果如下：    本文具體的闡述了模具CAD/CAE的技術(shù)特點，以及先進制造模式在模具行業(yè)中的應(yīng)用，在分析的國際國內(nèi)模具市場，國內(nèi)模具CAD/CAE的發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上提出以計算機應(yīng)用技術(shù)為手段的輔助模具設(shè)計的新方法。主要針對注塑模具常見的成型方法進行了分析研究，以達到將注塑模具過程智能化在熟悉注塑模具設(shè)計基本知識的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行分析并設(shè)計出系統(tǒng)的總體框架。 我們運用Pro/E軟件中的模具模塊以及塑料仿真模塊來進行對模具進行了各個系統(tǒng)的設(shè)計。本文是對筆蓋注塑模具設(shè)計的一個詳細的介紹，這次的筆蓋模具設(shè)計我們主要采用了側(cè)抽芯注射模。每個筆蓋有一個大孔，成型需要側(cè)抽芯。本模具采用一模十二腔，二次分型，點澆口進料，彈簧和斜導(dǎo)柱分別抽芯。設(shè)計的主要內(nèi)容有：筆蓋的設(shè)計，筆蓋材料的選擇，注塑機的選用、分型面、型腔布局、澆注系統(tǒng)、型腔尺寸計算、型芯尺寸的計算、螺紋型心、模架的選擇、推出脫模機構(gòu)的設(shè)計、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和裝配圖與零件圖的繪制等。本次設(shè)計主要是通過對塑件的形狀、尺寸及其精度要求進行注射成型工藝的工藝分析、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計，重點在側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計。在這過程中分析了模具受力，推出脫模機構(gòu)的設(shè)計，合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計以及排氣系統(tǒng)等，并繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖。設(shè)計中力求模具結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理、實用，使得模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，可實現(xiàn)全自動操作。關(guān)鍵詞：注塑模；一模12穴；型腔；導(dǎo)柱。Abstract      Injection molding occupies a very important position in the whole manufacturingproduction, It is estimated that about one third of injection molding products mold plastic products production and more importance in the mold injection mold industry is obvious,now injection mold design and manufacture of traditional methods had failed to meet the needs of modern production development, to win the competition in the market, sustainable development, mold production must change the traditional production methods, the introduction of new technology, new thinking      This paper describes the technical characteristics of the specific mold CAD/CAE, as well as advanced manufacturing mode in the mold industry, mold on the basis of international and domestic market analysis, the domestic mold cadcae trends on the proposedapplication of computer technology as a means of secondary mold design new method. The main injection mold for forming a common method were analyzed, in order to achievethe injection molding process intelligence In the familiar basic knowledge of injection mold design based on system analysis anddesign of the overall framework of the system. We use proe software modules and plastic mold simulation module to perform a type ofmold, core pulling, each system has been designed     Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the people's fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and people's daily lifes currently.Along with the machine industry  electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.Key words：Injection mold; Exactly 12 holes; Cavity; Guide post;目  錄引言11  塑件總體分析21.1 尺寸分析21.2 材料的選擇21.3 體積及質(zhì)量計算41.3.1體積的計算41.3.2質(zhì)量及面積的計算42  型腔數(shù)目的確定53  成型零部件的設(shè)計63.1 型腔、型芯工作尺寸計算63.1.1型腔尺寸計算63.1.2型芯尺寸計算63.2 成型零部件的強度與剛度計算73.2.1剛度校核73.2.2強度校核74  分型面的選擇75  澆注系統(tǒng)的設(shè)計95.1 澆注系統(tǒng)的構(gòu)成95.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則95.3 主流道的設(shè)計95.3.1主流道的形狀設(shè)計95.3.2主流道的尺寸設(shè)計105.4 分流道的設(shè)計115.4.1分流道截面的設(shè)計原則125.4.2分流道截面的具體設(shè)計125.4.3分流道的尺寸的設(shè)計135.4.4分流道的布置形式145.5 冷料穴的設(shè)計156  冷卻系統(tǒng)的設(shè)計156.1 模具溫度的影響156.2 冷卻系統(tǒng)主要設(shè)計原則166.3 冷卻回路尺寸的確定及布置176.3.1水道孔徑的設(shè)計176.3.2冷卻回路的布置186.4 冷卻時間計算196.5 用水量M的計算206.6 成型周期計算217  模具材料選擇217.1 模具滿足工作條件要求217.2 模具滿足工藝性能要求227.3 模具滿足經(jīng)濟性要求238  選擇注射機238.1 注射機型號選取238.2注射機參數(shù)的校核259  模具主要參數(shù)的計算279.1 脫模力的計算279.2 初始脫模力279.3 推桿直徑計算289.4 推桿的應(yīng)力校核289.5 推板的厚度計算299.6 推出機構(gòu)的設(shè)計299.6.1推桿的設(shè)計299.6.2復(fù)位桿的設(shè)計309.7  脫模方式的確定3010  模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3110.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計主要原則3110.2 模具強度的設(shè)計3210.2.1凹模的設(shè)計3210.2.2 嵌底式組合凹模側(cè)壁強度的計算3310.2.3  支撐板的強度計算3311  排氣系統(tǒng)的設(shè)計3411.1 排氣會產(chǎn)生的缺點3411.2 排氣方式及機構(gòu)的設(shè)計3512 模架的選擇3613  成型零件加工工藝規(guī)程3714  結(jié)束語39參考文獻40【詳情如下】【需要咨詢購買全套設(shè)計請加QQ1459919609】sujiantu.stp主澆套.dwg動模座板.dwg動模板.dwg型腔.dwg外文翻譯.zip定模座板.dwg定模板.dwg推桿.dwg推桿固定板.dwg推板.dwg支撐板.dwg文件清單.txt筆套塑件圖.dwg筆蓋的注塑模具裝配圖.dwg筆蓋的注塑模具設(shè)計.doc筆蓋的注塑模具設(shè)計中期檢查表.doc筆蓋的注塑模具設(shè)計任務(wù)書.doc筆蓋的注塑模具設(shè)計開題報告.doc英文原文.doc英語翻譯.doc 摘 要 注塑成型在整個制造業(yè)的生產(chǎn)中占有十分重要的地位，據(jù)估計注塑成型的制品約占模具塑料制品總產(chǎn)量的三分之一及以上，注塑模具在模具工業(yè)中的重要性顯而易見，現(xiàn)在注塑模具設(shè)計和制造中的傳統(tǒng)方法早已滿足不了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的需要，為贏得競爭市場，持續(xù)發(fā)展，模具生產(chǎn)必須變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，引進新技術(shù)、新思維。 在計算機技術(shù)日益發(fā)達的今天，將計算機運用于注塑模具以及制造業(yè)中已經(jīng)迫在眉睫。本文主要研究的工作和成果如下： 本文具體的闡述了模具 及先進制造模式在模具行業(yè)中的應(yīng)用，在 分析的國際國內(nèi)模具市場，國內(nèi)模具 發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上提出以計算機應(yīng)用技術(shù)為手段的輔助模具設(shè)計的新方法。主要針對注塑模具常見的成型方法進行了分析研究，以達到將注塑模具過程智能化在熟悉注塑模具設(shè)計基本知識的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行分析并設(shè)計出系統(tǒng)的總體框架。 我們運用 軟件中的模具模塊以及塑料仿真模塊來進行對模具進行了各個系統(tǒng)的設(shè)計。 本論文是對筆蓋注塑模具設(shè)計的一個詳細的介紹，這次的筆蓋模具設(shè)計我們主要采用了側(cè)抽芯注射模。每個筆蓋有一個大孔，成型需要側(cè)抽芯。本模具采用一模十二腔，二次分型，點澆口 進料，彈簧和斜導(dǎo)柱分別抽芯。設(shè)計的主要內(nèi)容有：筆蓋的設(shè)計，筆蓋材料的選擇，注塑機的選用、分型面、型腔布局、澆注系統(tǒng)、型腔尺寸計算、型芯尺寸的計算、螺紋型心、模架的選擇、推出脫模機構(gòu)的設(shè)計、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和裝配圖與零件圖的繪制等。本次設(shè)計主要是通過對塑件的形狀、尺寸及其精度要求進行注射成型工藝的工藝分析、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計，重點在側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計。在這過程中分析了模具受力，推出脫模機構(gòu)的設(shè)計，合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計以及排氣系統(tǒng)等，并繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖。設(shè)計中力求模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 簡單、合理、實用，使得模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，可實現(xiàn)全自動操作。 關(guān)鍵詞 ： 注塑模；一模 12穴；型腔；導(dǎo)柱 。 a in It is of in is of to of to in of of as as in on of on of as a of a in to n of on of of We to a of to to is is of as a be to s is a is of of s of of is of of of is to on to a 2 目 錄 引言 . 1 1 塑件總體分析 . 2 寸分析 . 2 料的選擇 . 2 積及質(zhì)量計算 . 4 積的計算 . 4 量及面積的計算 . 4 2 型腔數(shù)目的確定 . 5 3 成型零部件的設(shè)計 . 6 腔、型芯工作尺寸計算 . 6 腔尺寸計算 . 6 芯尺寸計算 . 6 型零部件的強度與剛度計算 . 7 度校核 . 7 度校核 . 7 4 分型面的選擇 . 7 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 . 9 注系統(tǒng)的構(gòu)成 . 9 注系統(tǒng)設(shè)計原則 . 9 流道的設(shè) 計 . 9 流道的形狀設(shè)計 . 9 流道的尺寸設(shè)計 . 10 流道的設(shè)計 . 11 流道截面的 設(shè)計原則 . 12 流道截面的具體設(shè)計 . 12 流道的尺寸的設(shè)計 . 13 流道的布置形式 . 14 料穴的設(shè)計 . 15 6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 . 15 具溫度的影響 . 15 卻系統(tǒng)主要設(shè)計原則 . 16 卻回路尺寸的確定及布置 . 17 道孔徑的設(shè)計 . 17 卻回路的布置 . 18 卻時間計算 . 19 水量 M 的計算 . 20 型周期計算 . 21 7 模具材料選擇 . 21 具滿足工作條件要求 . 21 具滿足工藝性能要求 . 22 具滿足經(jīng)濟性要求 . 23 8 選擇注射機 . 23 射機型號選取 . 23 射機參數(shù)的校核 . 25 9 模具主要參數(shù)的計算 . 27 模力的計算 . 27 始脫模力 . 27 桿直 徑計算 . 28 桿的應(yīng)力校核 . 28 板的厚度計算 . 29 出機構(gòu)的設(shè)計 . 29 桿的設(shè)計 . 29 位桿的設(shè)計 . 30 脫模方式的確定 . 30 10 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 31 構(gòu)設(shè)計主要原則 . 31 具強度的設(shè)計 . 32 模的設(shè)計 . 32 底式組合凹模側(cè)壁強度的計算 . 33 支撐板的強度計算 . 33 11 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 . 34 氣會產(chǎn)生的缺點 . 34 氣方式及機構(gòu)的設(shè)計 . 35 12 模架的選擇 . 36 13 成型零件加工工藝規(guī)程 . 37 14 結(jié)束語 . 39 參考文獻 . 40 第 1 頁 共 40 頁 引言 模具是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，隨著社會 的不斷進步、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各種各樣的商品被不斷生產(chǎn)出來，其中大多數(shù)商品的生產(chǎn)都依賴于模具的多樣化。國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)機械、電子、汽車、石化、建筑業(yè)的發(fā)展也要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。 模具在制造業(yè)中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技術(shù)水平已成為衡量國家制造業(yè)水平和創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志。近年來隨著模具制造能力的不斷提高，使得模具有著高精度、長壽命、高生產(chǎn)率、型腔形狀和模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點。如今模具的生產(chǎn)方式廣乏采用 用高速切削加工技術(shù)，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)的一系列 的先進技術(shù)。模具未來的加工也向著粗加工向高速加工發(fā)展，成型表面的加工向精密、自動化發(fā)展，光整加工向自動化發(fā)展，快速成型加工技術(shù)的發(fā)展，模具維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，模具的標(biāo)準化程度將不斷提高。但我國模具的發(fā)展存在著一些不足：發(fā)展不平衡，工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差，供需矛盾短期難以緩解，大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足，以上的這些缺點嚴重阻礙了我國模具的發(fā)展，以上缺點成為我國當(dāng)前模具工業(yè)首要解決的問題。 隨著塑料制品在社會中的用途越來越廣，對塑料模具提出了更高的要 求。 四年學(xué)習(xí)的結(jié)束，使自己對模具的認識有了清晰的了解。這次設(shè)計的題目是筆蓋進行注塑設(shè)計，通過對塑件進行分析、對模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算。通過 進行造型分析，最后用 然對模具的結(jié)構(gòu)有一些感性的認識和理性的認識，也進行過實踐和相應(yīng)的課程設(shè)計，但這次設(shè)計是對四年學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，由于缺乏真正的實踐經(jīng)驗，使這次畢業(yè)設(shè)計的過程中遇到了很多困難，但是通過老師的指導(dǎo)和詳細的查閱資料，以及和同學(xué)們的討論，解決了不少的問題相信這次設(shè)計能夠符合設(shè)計的要求，完成設(shè)計的任務(wù)。 由于自身知識的不夠完善，在設(shè)計的過程中存在著一些不足和不完善的地方，懇請老師指正。 第 2 頁 共 40 頁 1 塑件總體分析 寸分析 圖 套的截面圖紙 塑件的主要技術(shù)要求：未注公差按 8級 ; 材料采用 料的選擇 通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對于常溫工作狀 態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說，要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強度，表面硬度等。綜合各項因素最后選擇 能 毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱?。 3,收縮率為 彈性模量值為 松比值為 濕性 250。 力學(xué)性能 優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具 有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。耐蠕變性比 ，但比 。 彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。 熱學(xué)性能 3118，制品經(jīng)退火處理后還可提高 10左右。40時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 00的溫度范圍內(nèi)使用。 電學(xué)性能 電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大 第 3 頁 共 40 頁 多數(shù)環(huán)境下使用。 可以說是聚 苯乙烯 的改性，比 有良好的加工性能，可以使用注塑機、擠出機等塑料成型設(shè)備進行注塑、擠塑、吹塑、壓延、層合、發(fā)泡、熱成型，還可以焊接、涂覆、電鍍和機械加工。工前需進行干燥處理，干燥溫度為 7085，干燥時間為 26h；品在加工中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，如應(yīng)力太大，致使產(chǎn)品開裂，應(yīng)進行退火處理，把制件放于 7080的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi) 24h，再冷卻至室溫即可， 升溫時粘 度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大， 吸水，成型加壓前應(yīng)進行干燥處理， 產(chǎn)節(jié)痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50 60 c,而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在 60 80 c。 最常用的工程塑料，廣泛應(yīng)用于制造齒輪、軸承、把手、泵葉輪、 電視機 、計算機、打字機殼體、鍵盤、電器儀表、儲電池槽、冰箱部件等及機械工業(yè)部件、各種日用品、消費品包裝等制品。 塑成型溫度 160220之間，注射壓力在 70130具溫度為 5575。 圖 筆套的三維模型圖 如圖所示塑料制件材料為丙烯腈 丁二烯 查表得收縮率為： 取值 大批量生產(chǎn) 1）該塑件尺寸較小，一般精度等級 4，為降低成本，采用一模多腔，并不對制品進行后加工。 2）根據(jù)塑件的生產(chǎn)效率及為 提高成型效率采用側(cè)澆口。 3)為了方便加工和熱處理 ,型腔與型芯采用拼鑲結(jié)構(gòu) . 第 4 頁 共 40 頁 積及質(zhì)量計算 積的計算 將筆套分成 3個部分進行計算，如下圖所示： 圖 積分割圖 已知： ,4 . 0 m . 5 ,3 5 . 0 m m , 1 0 m m , 7 0 m m , 4 0 , 3 0 m m , m m ,R 32132121 1h 14 第一部分的體積為： )r+ 1 4 1 5 9 2 61 / 3-)r+ 1 4 1 5 9 2 61 / 3=V 2112222212111 1 4 1 5 9 2 6+)r+ 1 4 1 5 9 2 61 / 3- 21212331211 1= 21r 而總體體積為： V= 查表塑料模設(shè)計手冊之二表 量及面積的計算 （ 1）單個塑件質(zhì)量： 31 . 0 4 1 2 7 8 . 4 8 1 0 1 . 3 2 9 6M V g g （ 2）在分型面上面的投影面積為投影S=（ 3）曲 面的整體表面積：總S=3 2（ 4）曲面的平均厚度為： 3 第 5 頁 共 40 頁 圖 維剖視圖 2 型腔數(shù)目的確定 一次注射只能生產(chǎn)一件塑件的模具稱為單型腔模具；一次注射能生產(chǎn)兩件或兩件以上塑件的模具稱為多型腔模具。與多型腔模具相比較，單型腔模具具有塑件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、模具制造成本低、 制造周期短等特點。但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔模具應(yīng)是更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。 在多型腔模具的實際設(shè)計中，確定型腔數(shù)目的方法一般有兩種。一種方法是首先確定注射機的型號，再根據(jù)注射機的技術(shù)參數(shù)和塑件的技術(shù)經(jīng)濟要求，計算出要求選取型腔的數(shù)目；另一種方法是先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和塑件的精度要求確定型腔的數(shù)目，然后再選取擇注射機或?qū)ΜF(xiàn)有的注射機進行校核。一般可以按下面幾點對型腔的數(shù)目 ： 尺寸精度等級要求一般 , 根據(jù)經(jīng)濟性來確定型腔數(shù)目，經(jīng)計算采用一模 12腔 總體積及質(zhì)量為： 圖 腔排布圖 第 6 頁 共 40 頁 塑件總體積 塑件總體質(zhì)量 5 9 總 3 成型零部件的設(shè)計 腔、型芯工作尺寸計算 查表塑料模設(shè)計手冊之二表 取值 型腔徑向尺寸 z =(1+S) 0+ (3 型腔深度尺寸 z =(1+S)+0 z (3型芯徑向尺寸 z =(1+S) +0 z (3型芯高度尺寸 z=(1+S) hs+x +0 z (3式中： 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（ ； 塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（ ； 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（ ； 塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸（ ； 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（ ； X 1/3； 塑件公差（ ； Z 模具制造公差，取（ 1/31/5） 。 腔尺寸計算 尺寸 公差值 / 計算 14 z =(1+ + z =(1+ +8 z =(1+ 51+1/3 0+ 型芯尺寸計算 尺寸 公差值 / 計算 z =(1+ 8 35 z =(1+ 35+1/3 第 7 頁 共 40 頁 型零 部件的強度與剛度計算 度校核 3423化簡得出 s 式中： E 型腔材料彈性模量； J 梁的慣性矩 S 側(cè)壁厚度 P 型腔內(nèi)單位面積熔體壓力 根據(jù)查表結(jié)果得出 E=105 =取 30入計 算得 結(jié)果 19 成立故能滿足其剛度要求。 度校核 s r( )12 (3式中： 型腔材料許用拉應(yīng)力為 150入計算得出 19 r( )12 成立， 故能滿足其強度要求，確定最小 壁厚之后 ,結(jié)合模具抽芯原則 ,初步確定選用 模架周邊尺寸為 246 249 4 分型面的選擇 分型面的設(shè)計在注射模的設(shè)計中占有相當(dāng)重要的位置，分型面的設(shè)計可以對塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、工藝操作的難易程度及模具的制造等都有很大的影響。 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型 第 8 頁 共 40 頁 位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置，形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種要素的影響。因此選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，所以要根據(jù)以下幾條原則選擇分型面： （ 1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。當(dāng)已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向上塑件的截面積最大，否則塑件無法從型腔中脫出； （ 2） 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動模一側(cè)，這樣有助于動模內(nèi)設(shè)置的推出機構(gòu)動作，否則在定模內(nèi)設(shè)置推出機構(gòu)往往會增加模具整體的復(fù)雜性； （ 3） 保證塑件的精度要求。與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內(nèi)孔，為保證其精度，應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模具型腔內(nèi)。如果塑件上精度要 求較高的成型表而被分型面分割，就有可能由于合模精度的影響引起形狀和尺寸上不允許的偏差，塑件因達不到所需的精度要求而造成廢品； （ 4） 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。選擇分型面時應(yīng)避免對塑件的外觀質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，同時需考慮分型面處所產(chǎn)生的飛邊是否容易修整清除，當(dāng)然，在可能的情況下，應(yīng)避免分型面處產(chǎn)生飛邊； （ 5）便于模具加工制造。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面； （ 6）對成型面積的影響。注射機一般都規(guī)定其相應(yīng)模具所允許使用的最大成型面積及額定鎖模力，注射成型過程中，當(dāng)塑件 (包括澆注 系統(tǒng) )在合模分型面上的投影面積超過允許的最大成型面積時，將會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，這時注射成型所需的合模力也會超過額定鎖模力，因此為了可靠地鎖模以避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，選擇分型面時應(yīng)盡量減少塑件 (型腔 )在合模分型面上的投影面積； （ 7）對排氣效果。分型面應(yīng)盡量與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合； （ 8）對側(cè)向抽芯的影響。當(dāng)塑件需側(cè)向抽芯時，為保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機構(gòu)的動作順利，選定分型面時，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向，并盡量把 側(cè)向拍芯機構(gòu)設(shè)置在動模一側(cè)。 經(jīng)綜合思考，我們采用的是以筆套的中截面為分型面。 第 9 頁 共 40 頁 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 注系統(tǒng)的構(gòu)成 澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分組成。其 作用是使 使熔體均勻充滿型腔，并使注射壓力有效地傳送到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、質(zhì)量優(yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng) 的 設(shè)計 是否 適當(dāng) ，直接 影響 成形品的 外觀 、物性、尺寸精度和成形周期。 注系統(tǒng)設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)的設(shè)計基本原則： (1)分析塑料的成型性能，分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體流動的影響以及在充模、保壓補縮和倒流的各階段中，型腔內(nèi) 塑料的溫度、壓力的變化情況，使設(shè)計出的澆注系統(tǒng)適應(yīng)所用塑料的成型性能，保證塑件制品的質(zhì)量； (2)有利于型腔中氣體的排出； (3)避免塑料熔體直接沖擊型芯或嵌件，以防其變形或移位； (4)盡量縮短流程和減少拐彎，減少熔體壓力和熱量的損失，保證充填壓力 和速度，減少塑料用量，提高熔接強度； (5)防止塑料制品的變形，設(shè)計時應(yīng)注意由于冷卻收縮的不均勻或多澆口進料、澆口收縮等原因引起制品的變形； (6)澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量??； (7)澆注系統(tǒng)的位置應(yīng)盡量與模具的中心線對稱； (8)澆口的去除、休整 應(yīng)方便，保證制品外觀質(zhì)量。 (9)澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚的部位，以利于補縮； (10)澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位； (11)對于細長型心的模具，宜采用中心頂部進料方式，以免型芯受沖擊變形； (12)不要在制品中承受載荷或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口； 流道的設(shè)計 流道的形狀設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的塑料體的流動通道，主流道設(shè)計如下： 第 10 頁 共 40 頁 (1) 主流道設(shè)計成圓錐型 ,其錐角為 2 4，對于黏度較大的熔體可以增大 (2) 主流道截面設(shè)計成圓形截面加工容易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式。 (3) 圓形截面主流道的直徑可根據(jù)塑件的流動性良好，所以造圓形截面。 流道的尺寸設(shè)計 有關(guān)的尺寸計算 4/D V K (5式中： 3 V= S K=得出 D= 5流道截面直徑推薦值 注射 機注塑量 10 30 60 125 250 500 1000 主流道進口端與出口端的直徑 2 2 2 2 2 2 2 聚已烯、聚苯乙烯 3 砷、聚碳酸酯 4 7 5 9 主流道尺寸的確定 ： 1、以上兩個表格并根據(jù)經(jīng)驗公式可得主流道的進口端直徑 口端 第 11 頁 共 40 頁 直徑可取 2、由于塑件的單件重量為 以注塑機選擇注射量為 30而可得到主流道進口端直徑為 口端直徑 查表可知 表 5材料的 材料種類 E,A A 5 主澆套剖視圖 流道的設(shè)計 分流道是主流道的連接部分， 介于主流道和澆口之間，起分流和轉(zhuǎn)向作用。分流道必須在壓力損失最小的情況下，將熔融塑膠以較快速度送到澆口處充模，因在截面積相等的條件下，正方形之周長最長，圓形最短。面積如太小，會降低塑料流速，延長充模時間，易造成產(chǎn)品缺料、燒焦、銀線、縮水；如太大易積存過多氣體，增加冷料，延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率。 在多型腔的模具中分流道必不可少，而在單中期檢查表（指導(dǎo)教師） 指導(dǎo)教師姓名： 填表日期： 20 年 4 月 20 日 學(xué)生學(xué)號 學(xué)生姓名 題目名稱 筆蓋注塑模具設(shè)計 已完成內(nèi)容 1、完成裝配圖的繪制； 2、完成大部分論文； 3、完成英文翻譯； 4、大部分零件圖的繪制； 檢查日期： 2014成情況 全部完成 按進度完成 滯后進度安排 存在困難 相關(guān)部分的計算比較難進行。 解決辦法 查閱相關(guān)資料，并且與指導(dǎo)老師和同學(xué)們一起討 論解決方案。 預(yù)期成績 優(yōu) 秀 良 好 中 等 及 格 不及格 建 議 教師簽名： 教務(wù)處實踐教學(xué)科制表 說明： 1、 本表由檢查畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)教師如實填寫； 2、 此表要放入畢業(yè)設(shè)計（論文）檔案袋中； 3、 各院 (系 )分類匯總后報教務(wù)處實踐教學(xué)科備案 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 1、查找相關(guān)的資料并閱讀消化，明確筆蓋注塑模具設(shè)計要求，分析該塑料制品成型工藝及其可能性和經(jīng)濟性等因素，對零件圖紙進行結(jié)構(gòu)和工藝分析，設(shè)計成型工藝； 2、掌握成型設(shè)備的技術(shù)規(guī)范，進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及模具設(shè)計的有關(guān)計算； 3、模具總體尺寸的設(shè)計與結(jié)構(gòu)草圖的繪制，模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的設(shè)計繪制； 4、編制主要零件的制造工藝。 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 1、筆蓋形狀特點確定其注塑模的方案設(shè)計； 2、該塑料制品的設(shè)計難點是抽芯機構(gòu)的設(shè)計； 3、確定其使用的材料為 塑料； 4、制品的具體尺寸請測繪出圖； 5、塑件成型時無變形，注出的制件表面光滑，無氣泡和其它缺陷，無飛邊或少飛邊。 三 、畢業(yè)設(shè)計（論文）應(yīng)完成的工作 1、完成注塑模的總體方案設(shè)計，完成 開題報告。 2、進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計并選用標(biāo)準件，完成零件間的配給選用及相關(guān)的設(shè)計計算。 3、用 紙繪制裝配圖，采用 件繪制零件圖， 繪圖工作量折合 張以上，其中必須包含兩張 上的計算機繪圖圖紙 ，用 軟件對塑件和模具進行實體造型。 4、完成二萬字左右的畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中必須包括 300 單詞 詳細的英文摘要； 5、獨立完成與課題相關(guān)，不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 6、完成導(dǎo)師所指定的其它工作。并附有開題報告一份。 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻 1 屈華昌 M機械工業(yè)出版社， 2002. 2 模具實用技術(shù)叢書編委會模具實用技術(shù)注塑模具設(shè)計制造與應(yīng)用實例M北京 :機械工業(yè)出版社， 2002. 3 顏智偉 M防工業(yè)出版社， 2006. 4 姜明艷 J. 北京：機械工業(yè)出版社， 2002. 5 王文廣等 M學(xué)工業(yè)出版社 6 模具實用技術(shù)叢書編委會編 M械工業(yè)出版社 7 李學(xué)鋒 M械工業(yè)出版社 2002. 8德 玉泉譯 M版社 ,2005. 9譚雪松 , 林曉新 , 溫麗編 . 新編塑料模具設(shè)計手冊 M民郵電出版社， 2007. 10 2003 五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件 計算機一臺 計軟件 1 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、重點和難點等 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容： 近年來，中國塑料模具發(fā)展速度相當(dāng)快。注塑模市場 得到了很大的 發(fā)展 ，市場 競爭 也越發(fā) 激烈。 為了做到高質(zhì)高效低成本來提高市場占有率 ,注塑模具的開發(fā)、設(shè)計與加工 結(jié)合 術(shù) 具有重大意義 。 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志 ，其主要內(nèi)容如下： 1、參觀調(diào)研，查閱資料。到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解模具設(shè)計、生產(chǎn)、制造及加工情況。結(jié)合本次畢設(shè)課題，查閱模具相關(guān)資料； 2、 撰寫開題報告； 3、通過對產(chǎn)品的性能分析， 完成相關(guān)的模具結(jié)構(gòu)與零件設(shè)計； 4、設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)要求完整、合理； 5、合理選擇尺寸、公差、表面粗糙度和制件材料，繪制的產(chǎn)品圖樣完整； 6、認真分析制件圖，確定模具型腔、模具結(jié)構(gòu)、分型面和進料口形式，計算含收縮率的相關(guān)尺寸和模具的強度和剛度； 7、 翻譯專業(yè)外語文獻。 8、 撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書； 9、 繪制模具總裝圖、零件圖； 畢業(yè)設(shè)計的重點難點： 1、塑件的合理性設(shè)計及結(jié)構(gòu)工藝性分析； 2、材料選擇，收縮率計算。模具強度及剛度分析； 3、塑件壁厚成型工藝考慮及保證塑件的外觀要求； 4、模具型腔數(shù)的確定，模具結(jié)構(gòu)、分 型面和進料口形式的選擇； 5、保證 塑件成型時無變形，注出的制件表面光滑，無氣泡和其它缺陷，無飛邊或少飛邊。 6、繪制模具總裝圖、零件圖及尺寸標(biāo)注。 2 準備情況（查閱的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實驗條件等） 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志 專家預(yù)測，大型、精密、設(shè)計合理的注塑模具將受到市場普遍歡迎。 通過調(diào)研及查閱資料 ,對 側(cè)抽芯液壓錐螺紋接頭三 通管注塑模設(shè)計 方案有了初步的構(gòu) 思。 調(diào)研情況 20 世紀 80 年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以 15% 左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”已經(jīng)取得了共識。目前，中國有 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各類模具約占 11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進步的投入力度，將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 122屏幕彩電塑殼注射模具、 容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑 料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料 1等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻。 進入 21 世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術(shù)和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入 后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶 對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進制造技術(shù)來加速模具工業(yè)的技術(shù)進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。 流程 ： (1)思考與創(chuàng)新 ：繪 制 草圖，確 定 筆蓋 外觀 形式； (2)實踐 操作 ： 通過 件 畫出 其 三維模型； (3)用 出內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)外觀 要求； (4)將 的圖導(dǎo)入 ； (5)修改結(jié)構(gòu)圖。 (1)對塑料零件的材料、形狀和功能進行分析 (2)確定型腔的數(shù)目 確定型腔的數(shù) 目條件有：最大注射量、鎖模力、產(chǎn)品的精度要求和經(jīng)濟性等。 (3)選擇分型面 分型面的選擇應(yīng)以模具結(jié)構(gòu)簡單、分型容易，且不破壞已成型的塑件為原則。 (4)型腔的布置方案 型腔的布置應(yīng)采用平衡式排列，以保證各型腔平衡進料。型腔的布置還要注意與冷卻管道、推桿布置的協(xié)調(diào)問題。 (5)確定澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴。澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)模具的類型、型腔的數(shù)目及布置方式、塑件的原料及尺寸等確定。 (6)確定脫模方式 脫模方式的設(shè)計應(yīng)根據(jù)塑件留在模具的部分而同。由于注射機的推出頂桿在動模部分，所以 ，脫模推出機構(gòu)一般都設(shè)計在模具的動模部分。因此，應(yīng)設(shè)計成使塑件能留在動模部分。設(shè)計中，除了將較長的型芯安排在動模部分以外，還常設(shè)計拉料桿，強制塑件留在動模部分。但也有些塑件的結(jié)構(gòu)要求塑件在分型時，留在定模部分，在定模一側(cè)設(shè)計出推出裝置。推出機構(gòu)的設(shè)計也應(yīng)根據(jù)塑件的不同結(jié)構(gòu)設(shè)計出不同的形式，有推桿、推管和推板等結(jié)構(gòu)。 (7)確定調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模具的調(diào)溫系統(tǒng)主要由塑料種類決定。模具的大小、塑件的物理性能、外觀和尺寸精度都對模具的調(diào)溫系統(tǒng)有影響。 (8)確定凹模和型心的固定方式 當(dāng)凹?；蛐托牟捎描倝K結(jié)構(gòu)時，應(yīng)合理 地劃分鐵塊并同時考慮鑲塊的強度、可加工性及安裝固定。 (9)確定排氣尺寸 一般注射模的排氣可以利用模具分型面和推桿與模具的間隙；而對于大型和高速成型的注射模，必須設(shè)計相應(yīng)的排氣裝置。 (10)確定注射模的主要尺寸 根據(jù)相應(yīng)的公式，計算成型零件的工作尺寸，以及決定模具型腔的側(cè)壁厚度、動模板的厚度、拼塊式型腔的型腔板的厚度及注射模的閉合高度。 (11)選用標(biāo)準模架 根據(jù)設(shè)計、計算的注射模的主要尺寸，來選用注視模的標(biāo)準模架，并盡量選擇標(biāo)準模具零件。 (12)繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖 在以上工作的基礎(chǔ)上，繪制注射模的完整 的結(jié)構(gòu)草圖，繪制模具結(jié)構(gòu)圖是模具設(shè)計十分重要的工作，其步驟為先畫俯視圖（順序為：畫模架、型腔、冷卻管道、支撐柱、推出機構(gòu)），再畫出主視圖。 (13)校核模具與注射機有關(guān)尺寸 對所使用的注射機的參數(shù)進行校核：包括最大注射量、注射壓力、鎖模力及模具的安裝部分的尺寸、開模行程和推出機構(gòu)的校核。 (14)注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計的審查 對根據(jù)上述有關(guān)注視模結(jié)構(gòu)設(shè)計的各項要求設(shè)計出來的注射模，應(yīng)進行注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計的初步審查，同時，也有必要對提出的要求加以確認和修改。 (15)繪制模具的裝配圖 裝配圖是模具裝配的主要依據(jù)，因此應(yīng) 清楚地表明注視模的各個零件的裝配關(guān)系、必要的尺寸（如外形尺寸、定位圈直徑、安裝尺寸、活動零件的極限尺寸等）、序號、明細表、標(biāo)題欄及技術(shù)要求。 (16)繪制模具的零件圖 由模具裝配圖拆繪零件圖的順序為：先內(nèi)后外，先復(fù)雜后簡單，先成型零件后結(jié)構(gòu)零件。 (17)復(fù)核設(shè)計圖樣 注射模具設(shè)計的最后是審核所設(shè)計的注射模，應(yīng)多關(guān)注零件的加工、性能。 已查閱的文獻資料 1 屈華昌 M等教育出版社， 2007. 2 宋長發(fā) M防工業(yè)出版社， 2011. 3 任 仲貴 . 理 M. 北京 ： 清華大學(xué)出版社 ， 1991. 4 王明強 . 計算機輔助設(shè)計技術(shù) M. 北京 ： 科學(xué)出版社 ， 2002. 5 許鶴峰 M學(xué)工業(yè)出版社， 1999. 6 李名堯 械工業(yè)出版社， 2004. 7 潘寶權(quán) M機械工業(yè)出版社， 2004. 8 張維合 M化學(xué)工業(yè)出版社 ,9 李學(xué)鋒 . 塑料模設(shè)計及制造 M機械工 業(yè)出版社 ,10 Y. W. Hu . et J, 2001, 39(14): 31093126. 現(xiàn)有設(shè)備及實驗條件：計算機一臺，使用軟件為 上實驗條件可滿足本次畢業(yè)設(shè)計的要求。 3、 實施方案、進度實施計劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料 一、 2013 年 12 月 9 日至 2013 年 12 月 22 日，理解消化畢設(shè)任務(wù)書要求并收集、分析、消化資料文獻，根據(jù)畢設(shè)內(nèi)容完成并交開題報告； 二、 2014 年 1 月 6 日至 2014 年 1 月 13 日，開展調(diào)研，了解塑件結(jié)構(gòu)，對原材料進行分析，考慮塑件的成型工藝性、模具的總體結(jié)構(gòu)的形式，并完成部分英文摘要翻譯。 三、 2014 年 3 月 4 日至 2013 年 3 月 31 日，查閱資料，熟悉 注射模的結(jié)構(gòu)及有關(guān)計算，擬定模具的方案設(shè)計、總體設(shè)計及主要零件設(shè)計，擬定成型工藝過程，查閱有關(guān)手冊確定適宜的工藝參數(shù)，注射機的選擇及確定注射設(shè)備及型號規(guī)格； 四、 2014 年 4 月 1 日至 2014 年 4 月 6 日，完成設(shè)計計算任務(wù)，總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和完成總裝配圖及零件圖的設(shè)計； 五、 2014 年 4 月 7 日至 2014 年 4 月 21 日，完成設(shè)計，圖紙繪制任務(wù)，工藝規(guī)程說明書的編寫； 六、 2014 年 4 月 22 日至 2014 年 5 月 4 日，完善設(shè)計并完成論文的撰寫； 七、 2014 年 5 月 5 日至 2014 年 5 月 9 日，修改并打印畢業(yè)論文及整理相關(guān)資料， 交指導(dǎo)老師評閱，準備論文答辯。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師（簽字）： 2013 年 12 月 日 開題小組意見 開題小組組長（簽字）： 2014 年 1 月 日 院（系、部）意見 主管院長（系、部主任）簽字 ： 2014 年 1 月 日 1 in a in of is A of of is at is of a of as on of is is be by In of in of a an a of at to of An of is in of of . is of in in a of in of to In of a of in in is by of is of It is of in be 2 in by of to by a to on on of is to in of a a a of In to of of et 1 a in a of an in of is to in Yu et 2,3 to to 4 of it a to to on of as a In 990s, of D to it to in In D to of on at in of a of a A as 1(a), an on of to in a on is is to In of on In of a as 1(b),of is In to of an in of an to 3 by on an a) a of(b) a 1. 2. he AD to AD is to be to AD to of in of a to a of is In is on is to is up to In to an of is as of is in 0 ) at 5 0 to ,=（ 0+245+90） /4, 4 as is of in on To of is 0 m a .1 is 2. 3. 3. in a of is 1(a). As 1(a), of of 2 2 H) as of of is G) in G = of 5 at is to to be by of in to of in of a in n to of on of a 0 30 0 mm In is 00 is to 00 in is a 380 380 mm .7 is 3. 4. in a G =50 in of a 0 mm is 4. It is 4 is on is at It is is to at of to to of of to be at In to of is 6 5 if is a is to , is of N at as 4, 5. It is 5 to in of It is is . of at of of t is to in In to of of a 0 mm,is as of 00 kN 00 kN,a Pa as in An 00 kN in an in to at 00 kN 00 N in In to of of at to N, as 4, 6 is 6 of is of in of a of is to at no on of 7 5. N 6. at of (a) 100 (b) 600 4. n of a at so (b) a of a a in is by a E. An of in .7 mm is 3. in of of by no is on to to a at of to at of as 7. It is 7 on 8 at of as D E 1(b)is of as 7, to a 7. in 8. In to a of of a of is 8. It is at of is at to in as B, of , as (b), to be 9 to of be by by to to as in of of on of to be by or We of be by of in is to a of is to in to be to of so be on to as 9, to at of by as at to at to of 10 9. to of of is of be is in A at is by E 1(b). is 10. a of 10. 11 11. of 12. An of of is of , as 1(b). a of in as so is to be by at of of In to of is to is to to 12 is is is to of a as 12. It is 12 In to as 13(a). in as 13(b). It is 13(b) be by a It be in if an is is is by of of as B 1(b), is to is is to be to In to a to to as to be as 13 13. (a) b) in 14. In to result 1 拉深 模設(shè)計中拉深壁起皺的分析 F K C 灣大學(xué)機械設(shè)計研究所 在帶有斜度的方形盒和帶有階梯的方形盒的拉深中發(fā)生的起皺現(xiàn)象一直在被研究。這兩中類型的起皺現(xiàn)象有一個共同的特征：全都發(fā)生在相對無支撐、無壓邊的拉深壁處。在帶有斜度的方形盒的拉深中，常受到工序參數(shù)的影響，例如：模具的間隙值和壓邊力等，所以常用有限元模擬的方法來研究分析起皺的發(fā)生。模擬的結(jié)果表明模具的間隙值越大，起皺現(xiàn)象就越嚴重，而且增加壓邊力也不能抑制和消除起皺現(xiàn)象的發(fā)生。在帶有階梯的方形盒拉深的起皺現(xiàn)象分 析中，常通過實際生產(chǎn)中一種近似的幾何結(jié)構(gòu)來研究、試驗。當(dāng)凸模與階梯邊緣之間的金屬板料在拉深時分布并不均衡，就會在側(cè)壁發(fā)生起皺現(xiàn)象。為了消除起皺現(xiàn)象的發(fā)生，一個最優(yōu)的模具設(shè)計常采用有限元的方法進行分析。模擬的結(jié)果和起皺試驗論證了有限元分析的準確性，并且表明了在拉深模具設(shè)計中使用有限元方法分析的優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞 :側(cè)壁起皺； 拉深 模；帶有階梯的方形盒；帶有斜度的方形盒 一、 引言 起皺是金屬板料成形中常見的失效形式之一。由于功能和視覺效果的原因，起皺通常是不能為零件制品所能接受的。在金屬板料成形加工中通常存在三種 類型的起皺現(xiàn)象：法蘭起皺；側(cè)壁起皺和由于殘余壓應(yīng)力在未變形區(qū)產(chǎn)生的彈性變形。在沖壓復(fù)雜形狀的時候，拉深壁起皺就是在模具型腔中形成的褶皺。由于金屬板料在拉深壁區(qū)域內(nèi)相對無支撐，因此，消除拉深壁起皺比抑制法蘭起皺要難得多。我們知道在不被支撐的拉深壁區(qū)域中材料的外力拉深可以防止起皺，這可以在實踐中通過增加壓邊力而實現(xiàn)，但是運用過大的拉深力會引起破裂失效。因此，壓邊力必須控制在一定的范圍內(nèi)，一方面可以抑制起皺，另一方面也可以防止破裂失效。合適的壓邊力范圍是很難確定的，因為起皺在拉深零件的中心區(qū)域以一個復(fù)雜的形狀形成 ，甚至根本不存在一個合適的壓邊力范圍。 為了研究起皺的原因， et ：一張薄板延著對角的一個方向進行不均勻拉深。他們還提出了一個近似的理論模型，起皺的初始是由于彈性變形導(dǎo)致橫向壓力發(fā)展成為不均勻的壓力場。 Yu et 們發(fā)現(xiàn)根據(jù)他們的理論分析，起皺發(fā)生在兩個環(huán)形的起伏處，而且試驗結(jié)果指出了 46 處起皺。 過圓錐形凸模和半球形凸模的拉深來研究金屬板料的起皺。同時，他們也試圖整理 2 防止發(fā)生起皺 的特性參數(shù)。 這些試驗都僅僅圍繞在與簡單形狀成形有關(guān)的起皺問題上，例如：一個圓形的盒件等等。在 20 世紀 90 年代初期， 3D 動態(tài)有限元方法的應(yīng)用成功，使得解決金屬板料成形復(fù)雜形狀的起皺現(xiàn)象的分析變成了可能。目前，研究人員都使用3D 有限元方法來分析帶有斜度的方形盒和帶有階梯的方形盒零件拉深時在拉深壁處由于金屬板料流動引起的褶皺以及在成形過程中的參數(shù)的影響因素 。 一個有斜度的方形盒，如圖 1（ a）所示，盒形件的每一個傾斜的拉深壁都與圓錐盒形件相似。拉深成形過程中，在拉深壁處的金屬板料是相對無支撐的，因此，褶皺是傾斜的 。在目前的研究中，各種關(guān)于起皺的成型過程參數(shù)都被研究。在帶有階梯的方形盒件的研究中，如圖 1（ b）所示，觀察到了另一種類型的起皺。在當(dāng)前的研究中，為了得出分析的效果，實際生產(chǎn)用階梯形結(jié)構(gòu)的零件來研究。使用有限元方法可以分析出起皺的原因，并且可以使一個最優(yōu)的模具設(shè)計消除起皺現(xiàn)象。有限元分析使得模具設(shè)計在實際生產(chǎn)中更為合理化。 （ b）帶有階梯的方形盒件 圖 1 二、有限元模型 模具的幾何結(jié)構(gòu)（包括凸模、凹模、壓邊裝置等等），通過使用 設(shè)計。使用 3 個節(jié)點或 4 個節(jié)點形成殼形的單體，進而在模型上形成網(wǎng)格體系。使用有限元模擬，模型被視為是剛性的，并且相對應(yīng)的網(wǎng)格僅僅可以定義模型的幾何形狀，不能對壓力進行分析。使用 建立的 4 個節(jié)點的殼形單體可以為板料創(chuàng)建網(wǎng)格體系。圖 2 給出了模型完全建立時的網(wǎng)格體系和用以成形帶有斜度的方形盒件的金屬板料。 由于對稱的原因，僅僅分析了零件的 1/4。在模擬過程中，金屬板料放在壓邊裝置上，凹模向下移動，夾緊板料。凸模向上移動，拉深板料至模具型腔。 為了精確的完成有限元分析，金屬板料的實際壓力 拉力的關(guān)系需要輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)。從目前的研究來看，金屬板料的深拉深的特性參數(shù)已經(jīng)用于模擬。 3 一個拉深的實驗已經(jīng)用于樣品的生產(chǎn)，并且沿著壓延方向和與壓延方向成 45和90的方向切斷。平均的流動壓力 可以通過公式 =（ 0+245+90） /4，計算出來，進而準確測量出實際拉力，如圖 3 所示，以用于帶有斜度的方形盒件和帶有階梯的 方形盒件的拉深。 目前研究中的所有模擬都在 作站使用有限元可調(diào)拉深程序完成。完成了用于模擬所需數(shù)據(jù)的輸入（假定凹模速度為 10m /s，并且平均摩擦系數(shù)為 。 圖 2 有限元模擬的網(wǎng)格體系 實際壓力（ 圖 3 金屬板料的實際壓力 拉力的關(guān)系 實際拉力（ mm/ 三、帶有斜度的方形盒件的起皺 一個帶有斜度的方形盒可以給出草圖的相關(guān)尺寸，如圖 1（ a）所示。從圖 1（ a）可以看出方形凸模頂部每邊的長度為 2?？诓块L度為 2及拉深高度 H影響起皺所考慮的關(guān)鍵性尺寸。凹模的口部尺寸與凸模頂部尺寸差值 4 的一半為凸模的間隙，即： G=深壁處金屬板料相對無支撐的程度可能取決于凸模的間隙，并且增加壓邊力也有可能抑制起皺現(xiàn)象的發(fā)生。在有斜度的方形盒拉深中，與發(fā)生起皺有關(guān)系的兩個參數(shù) 凸模間隙和壓邊力，他們對起皺的影響也正在研究之中。 為了研究凸模間隙對起皺的影響，現(xiàn)在分別用凸模間隙為 203050帶有斜度的方形盒進行拉深模擬。在每次模擬拉深中，凹?？诓砍叽鐬?00定不變，并且拉深高度均 為 100 3 次模擬中，均使用尺寸為38080方形板料，且板料厚度均為 模對板料的壓力 拉力關(guān)系，如圖 3 所示。 圖 4 帶有斜度的方形盒件的褶皺模擬圖（ G=50 模擬結(jié)果表明：三個有斜度的方形盒均發(fā)生了起皺現(xiàn)象，圖 4 給出了凸模間隙為 50方形盒的形狀。從圖 4 可以看出，起皺分布在拉深壁處，并且拉深壁鄰近的拐角處起皺現(xiàn)象尤為嚴重。經(jīng)分析，在拉深過程中，起皺是由于拉深壁處存在過大的無支撐區(qū)域，而且凸模頂部和凹?？诓块L度的不同是由于凸模間隙的存在。在凸模 頂部與凹模之間的金屬板料的延伸變得不穩(wěn)定，是由于斷面壓力的存在。在壓力作用下，金屬板料的無約束拉深是在拉深壁處形成褶皺的主要原因。為了比較三個不同凸模間隙的試驗結(jié)果，需要引入兩個主應(yīng)力的比值 ， 為 主應(yīng)力相對的最小值和最大值。 值比臨界值更重要，如果起皺發(fā)生，那么 值越大，起皺現(xiàn)象就可能越嚴重。 如圖 4 和圖 5 的曲線所示，三次不同凸模間隙的拉深模擬，沿 MN 截面的相同拉深高度處的 值。從圖 5 可以看出，在 3 次模擬中位于拉深壁的拐角處 起皺比較嚴重，在拉深壁的中間起皺比較弱。還可以看出，凸模間隙越大，比 5 值 就越大。因此，增加凸模間隙將可能增加帶有斜度的方形盒件在拉深壁處起皺的可能性。 眾所周知，增加壓邊力可以幫助削弱拉深過程中發(fā)生的褶皺。為了研究增加壓邊力的影響，采用凸模間隙為 50同的壓邊力數(shù)值來對有斜度的方形盒進行拉深起皺的模擬。壓邊力從 100加到 600提供壓邊力 他模擬條件和先前的規(guī)定保持一致（在模擬當(dāng)中采用了 300 模擬結(jié)果表明：增加壓邊力 并不能消除拉深壁處起皺現(xiàn)象的發(fā)生。如圖 4所示，在 MN 截面處的 值，和壓邊力分別為 100600拉深相比較，模擬結(jié)果指出，在 MN 截面處的 值都是相同的。為了分析兩次不同壓邊力時出現(xiàn)起皺的不同，從拉深壁頂部到直線 MN 處，對 5 處不同高度截面進行了分析，如圖 4 所示，圖 6 給出了所有情況的曲線。從圖 6 可以看出，幾種情況截面處的波度是相似的。這就證明壓邊力與有斜度的方形盒件拉深中的起皺現(xiàn)象無關(guān)，因為褶皺的形成主要是由于拉深壁處大面積無支撐區(qū)域存在較大的橫斷面壓力，所以壓邊力并不影響凸模頂部與凹模肩部 之間的制件形狀的不穩(wěn)定狀況。 距離（ 圖 5 對于不同凸模間隙在 MN 截面處的 值 圖 6 在不同的壓邊力狀態(tài)下，拉深壁不同高度處的橫斷面線。(a)100b)600四、帶有階梯的方形盒件 在帶有階梯的方形盒件的拉深中，即使凸模間隙不是這樣重要，而在 拉深壁處仍然會發(fā)生起皺。圖 1（ b）所示為帶有階梯的方形盒件拉深用的凸模，圖 1（ b）給出了拉深壁 C 和階梯處 D、 E。目前，實際生產(chǎn)中一直在研究這種類型的幾何結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)中，板料的厚度為 力 拉力關(guān)系從應(yīng)力試驗中獲得，如圖 3 所示。 這種拉深件的生產(chǎn)是通過深拉深和整形兩個工序組成的。由于凸模拐角處的小圓角半徑和復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在盒形件的頂部邊緣發(fā)生破裂，在盒形件的 6 拉深壁處發(fā)生褶皺，如圖 7 所示。從圖 7 中可以看出，褶皺分布在拉深壁處，尤其在階梯邊緣的拐角處更為嚴重，如圖 1（ b）所示的 AD 和 BE 處 。金屬板料在凸模頂部的邊緣開裂，進而形成破裂，如圖 7 所示。 圖 7 產(chǎn)品上的褶皺和破裂情況 圖 8 模擬產(chǎn)品起皺和破裂的盒形件外形圖 為了對拉深過程中金屬板料出現(xiàn)的變形現(xiàn)象有更進一步的了解，生產(chǎn)中仍然采用了有限元分析方法。最初的設(shè)計已經(jīng)用有限元模擬完成。模擬的盒形件外形如圖 8 所示。從圖 8 可以看出，盒形件頂部邊緣的網(wǎng)絡(luò)拉深比較嚴重，褶皺分布在拉深壁處，這與實際生產(chǎn)中的狀況是一致的。 小的凸模圓角，例如 AB 邊緣的圓角和凸模拐角 A 處的圓角，如圖 1（ b）所示，是拉深壁處破裂 的主要原因。然而，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，通過加大上述兩處圓角可以避免破裂的產(chǎn)生。較大的拐角圓角這種想法通過實際生產(chǎn)加工被驗證是可行的。 還有一些試驗也是模擬褶皺的。最初時將壓邊力增加到初始值的 2 倍。然而，正如和有斜度的方形盒件拉深時獲得的結(jié)論是一樣的，壓邊力對起皺的影響并不 7 是最主要的。相同的結(jié)論是增大摩擦或者增加坯料的尺寸。因此我們得出的結(jié)論是：通過增加壓邊力是不能抑制起皺現(xiàn)象的發(fā)生的。 起皺的形成是由于在某些區(qū)域發(fā)生多余的金屬板料流動，所以應(yīng)在起皺的區(qū)域增加壓桿裝置來控制多余的金屬料流。壓桿應(yīng)加到平行于起 皺的方向，以便能有效的控制多余的金屬料流。在這種理論分析下，兩個壓桿應(yīng)加到拉深壁的臨近處，如圖 9 所示以便能控制多余的金屬料流。模擬的結(jié)果表明：正如所期望的那樣，通過壓桿的作用，階梯拐角處的起皺被控制住了，但是一些褶皺還是存在于拉深壁處。這就表明：需要在拉深壁處設(shè)置更多的壓桿，以控制多余的金屬料流。但是從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度考慮，這種結(jié)構(gòu)是不可行的。 圖 9 在拉深壁處增加的壓桿 在拉深工序中采用有限元分析的優(yōu)點之一就是可以通過拉深模擬來監(jiān)視、控制金屬板料的形狀變形，而這些在實際生產(chǎn)中是不可能做到的 。在拉深過程中，仔細地看金屬板料的流動，可以看出金屬板料首先由凸模拉深進凹模腔內(nèi)，直到金屬板料到階梯邊緣 DE 處時，褶皺才開始形成。褶皺的形狀如圖 10 所示。有限元分析還可以為模具設(shè)計的改進提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。 圖 10 金屬板料接觸階梯邊緣時形成褶皺 8 圖 11 切斷階梯拐角后的外形圖 圖 12 凸模設(shè)計修改后的外形模擬圖 最初推斷發(fā)生起皺的原因是由于凸模拐角圓角 A 處和階梯拐角圓角 D 處的金屬板料不均勻、不穩(wěn)定拉深形成的。因此，模具應(yīng)設(shè)計成在階梯拐 角處切斷一部分，如圖 11 所示，以有利于改善拉深條件。通過增加階梯邊緣而使板料均勻、穩(wěn)定的拉深。然而在拉深壁處還是存在起皺現(xiàn)象。結(jié)果指出：起皺的原因是由于凸模頂部邊緣和整個階梯邊緣的板料不均勻、不穩(wěn)定的拉深，這與凸模拐角和階梯拐角不同。毫無疑問，模具的設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)有兩處需要調(diào)整，一處是切斷整個階梯；另一處是增加拉深工序，使用 2 次拉深可以獲得期望的形狀。如圖 12 所示，是這種成形方法模擬出的外形。如果較低的臺階被切斷去除，那么這種盒形件的拉深就與矩形盒件的拉深十分相似，詳見圖 12。從圖 12 可以看出，褶皺被去除了。 在兩次拉深過程中，金屬板料首先拉深成較深的臺階，如圖 13（ a）所示。因此，較低的階梯是在第二次拉深工序中形成的，此時，可以獲得我們所期望的外形，如圖 13（ b）所示。從圖 13（ b）中可以清楚地看出，帶有階梯的方形盒 9 件通過兩次拉深被制作出來，而且沒有褶皺。在兩次拉深工序中，如果假想使用相反的順序拉深，較低的階梯首先成形，然后再拉深成較高的臺階，那么在較深臺階的邊緣處，如圖 1（ b） AB 處，容易形成破裂現(xiàn)象，因為凹模中在較低階梯處的金屬板料很難流動。 有限元模擬分析指出要想獲得理想的帶有階梯的方形盒件，使用一次拉 深幾乎是不可能成功的。然而，使用兩次拉深則增加了生產(chǎn)成本，因為模具成本和制造成本增加了。為了維持較低的生產(chǎn)成本，設(shè)計師對盒形件外形做了適當(dāng)?shù)男薷?，并且根?jù)有限元模擬的結(jié)果，修改了模具，切斷去除了較低的階梯，如圖 12 所示。修改之后，拉深模制造出來了，并且盒形件消除了褶皺問題，如圖 14 所示。盒形件的外形也與用有限元模擬所獲得的外形效果一樣好。 圖 13 （ a）第一次拉深工序 （ b）第二次拉深工序 圖 14 消除褶皺后的產(chǎn)品圖 10 為了更進一步驗證有限元模擬的結(jié)論，將從模 擬的結(jié)果中獲得的截面 的板料厚度的分布情況與實際生產(chǎn)中的情況進行比較。比較情況如圖 15 所示。從圖 15 的比較情況可以斷定：通過有限元模擬的厚度分布與實際生產(chǎn)的情況基本上一致。這就證明了有限元分析方法的有效性。 厚度（ 距離（ 圖 15 模擬與實際生產(chǎn)中， 面處的板料厚度分布比較圖 五 、 簡要論點及結(jié)束語 在拉深過程中發(fā)生的兩種類型的褶皺通過有限元分析研究以及對起皺原因做的試驗，最終發(fā)現(xiàn)了抑制起皺的方法 。 第一種類型的起皺出現(xiàn)在帶有斜度的方形盒件的拉深壁處。在凹?？诓康母叨瘸叽绾屯鼓ｍ敳康母叨瘸叽绲纫蛩刂校鸢櫟陌l(fā)生歸因于較大的凸模間隙。較大的凸模間隙會導(dǎo)致拉深到凸模頂部與凹模肩部的金屬板料處產(chǎn)生較大的無支撐區(qū)域，而金屬板料較大的無支撐區(qū)域是形成起皺的最終原因。有限元模擬表明這種類型的起皺是不能通過增加壓邊力而抑制的。 另一種類型的起皺發(fā)生在實際生產(chǎn)中帶有階梯的幾何結(jié)構(gòu)的方形盒件中。研究發(fā)現(xiàn)即使凸模間隙影響不是很重要，起皺還是會發(fā)生在階梯上面的拉深壁處。根據(jù)有限元分析，起皺的原因主要是由于凸模頂部和臺階邊 緣之間的不均勻拉深造成的。為了避免起皺，在模具設(shè)計中使用有限元模擬做了一些試驗，試驗最終確定的最優(yōu)設(shè)計就是將階梯去除。修改后的模具設(shè)計生產(chǎn)出了無缺陷的盒形零件。模具分析的結(jié)果和實際生產(chǎn)所獲得的結(jié)論證明了有限元分析的準確性和使用有限元模擬的有效性。因此可以說：有限元方法可以取代傳統(tǒng)的實際生產(chǎn)試驗的昂貴的方法。 11 在沖壓過程模擬 - 產(chǎn)品和工藝設(shè)計最新應(yīng)用 W 托馬斯 *、 T. 歐安諾奇 和 T. 埃爾頓 摘 要 工藝產(chǎn)品和工藝設(shè)計仿真 都是 目前正在實行產(chǎn)業(yè)。然而，一個變量數(shù)目 會對 輸入 的 準確性和計算機 預(yù)測的可靠性產(chǎn)生重大 的 影響。 曾經(jīng)進行一項有關(guān)沖壓模擬 能力評估預(yù)測的特點和 其 工藝條件部分 的 復(fù)雜形面形成了復(fù)合、工業(yè)零件 的研究 。 在工業(yè)應(yīng)用中， 下面是 沖壓過程 的 進行模擬 測試達到的兩個目標(biāo) ：（ 1）通過分析在產(chǎn)品設(shè)計階段 、 成形性及預(yù)測 來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計； （ 2） 在模具設(shè)計的前期階段 減少試模時間和 在沖壓加工過程中降低生產(chǎn) 成本。 為了達到這兩個目標(biāo)，有兩種方法可以選擇：一種是 用法，一種是 l 工程系統(tǒng)有限元增量的動態(tài)程序 法。很明顯 第二個 目標(biāo)方法比較 好，因為它可以處理的實際沖壓中的 大多數(shù)參數(shù)。 個單步有限元程序的成型技術(shù)，匹配第一 個目標(biāo) ，因為它只需零件幾何形狀復(fù)雜的過程，而不是信息。 在以往的研究表明，這些兩個 沖壓 守則也適用于制造汽車和工程機械 所 使用的復(fù)雜形狀部件。 對 在沖壓成形性預(yù)測問題的能力進行了評價。本文回顧了這一研究結(jié)果，并總結(jié)了有限元模擬程序 所 取得結(jié)果 的 準確 性、 可靠 性。 在另一項研究中， 對 控制壓邊力（ 在 半球狀圓頂平底杯拉深 中 的影響進行了研究。高性能 的 標(biāo)準汽車材料鋁鎮(zhèn)靜 高 質(zhì)量鋼（ 以及如高強度鋼板 、 烘烤硬鋼 、 鋁 6111 等 。 已經(jīng) 確 認 不同的 壓邊力可以 改善圓 頂杯的應(yīng)變分布。 關(guān)鍵詞： 沖壓；過程刺激；工藝設(shè)計 文章概要 1. 簡介 2. 品仿真 - 應(yīng)用 3. 模具和工藝模擬 - 應(yīng)用 4. 壓邊力控制 - 應(yīng)用 5. 結(jié)論和未來工作 12 對于 形狀復(fù)雜的板材 （ 如汽車覆蓋件金屬沖壓件的設(shè)計過程，包括決策的許多階段 ）的設(shè)計過程 是一個非常昂貴和耗時的過程。在目前 的 工業(yè) 上 ，許多工程決策是基于 工作 人員 的 經(jīng)驗和 他們的 知識，這些決 策 通常是 經(jīng)過 軟 工裝 模具成型階段和硬模選拔賽驗證 階段后才做出的 。很多時候軟 、 硬工具必須 重新編制 ，甚至重新設(shè)計和提供 的 零件到達 可接受的質(zhì)量水平。 現(xiàn)在 將最好 的設(shè)計過程列 在圖 1 中。在這個設(shè)計過程中，經(jīng)驗豐富的產(chǎn)品設(shè)計人員會使用一個稱為一步有限元法 的 專門設(shè)計的軟件來估計其設(shè)計成形性。這將使產(chǎn)品的設(shè)計者 在確定設(shè)計路線之前，以及 昂貴的模具已經(jīng)制造 出來之 前 做必要的修改。一步法有限元法特別適合用于產(chǎn)品分析，因為它不需要粘結(jié)劑 、附錄、 甚至絕大多數(shù) 工藝 條件。通常 方法 不可用在產(chǎn)品設(shè)計階段。一步法有限元法也很容易 掌握 ，計算速度快，這使得設(shè)計人員能夠發(fā)揮 “如果 ”沒有太多的時間投資。 圖 - 1 金屬薄板沖壓件的參考設(shè)計過程 。 一旦產(chǎn)品已經(jīng)設(shè)計和經(jīng)過驗證，開發(fā)項目將進入“零時間”階段，并傳遞到模具設(shè)計階段。模具設(shè)計人員會確認他們自己的增量有限元程序的有關(guān)設(shè)計并進行必要的設(shè)計變更，甚至優(yōu)化工藝參數(shù)，確保不只是最低的可接受的零件質(zhì)量，而是最高達到的質(zhì)量。這增加了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且增加過程的成品率。增量有限元法特別適合于模具設(shè)計分析，因為它確實需要粘合劑，附錄，以及已知的 模具設(shè)計或渴望被人知道的 過程。 驗證制造模具的設(shè)計 后 就會直接進入了艱苦的生產(chǎn)加工和被驗證 階段， 在此期間 ，將 與物理原型零件 對比著 進行 ， 試用時間應(yīng)該減少由于先前的 數(shù)值驗證。重新設(shè)計和成型，由于不可預(yù)見的問題，再制造模具應(yīng)該是過去的事情。 試用時間減少和消除重新設(shè)計 /再制造 所用的時間 應(yīng)該超過彌補進行數(shù)值驗證 、試模、加工 過程所用的時間。 對于薄板沖壓件生產(chǎn)商而言，沖壓工藝的優(yōu)化也是非常重要的。通過適度增加壓力機設(shè)備的投資、并使用模具成型、一個人可以控制多個沖壓過程。據(jù)記載， 13 壓邊力是板料成形過程中最敏感的工藝參數(shù)之一，因此可用于精確控制變形過程。 通過控制壓邊力在功能和 壓應(yīng)力的 位置等有效措施 ,提高粘結(jié)劑的外圍的應(yīng)變分布的小組提供了新增的強度和剛度 ,降低了面板和殘余應(yīng)力的回彈 程度 ,提高產(chǎn)品品質(zhì)和 穩(wěn)定 性。 通過控制作為壓應(yīng)力和周圍的粘結(jié)劑邊緣位置的函數(shù)壓邊力，可以提高面板強度和剛度，減少面板回彈和殘余應(yīng)力應(yīng)變分布，提高產(chǎn)品質(zhì)量和過程的穩(wěn)定性。一種廉價的工業(yè)質(zhì)量體系，目前正在制定在緊急救濟協(xié)調(diào)員 / 用了液壓和氮的結(jié)合，如圖 2 所示。使用壓邊力控制也可以允許工程師設(shè)計更具有侵略性的板窗利用所提供的增加壓邊力控制成形性。 圖 2. 壓邊力控制系統(tǒng)和模具正在開發(fā)的 驗室 將會在下一節(jié)描述產(chǎn)品的設(shè)計階段，其中一個步 驟是有限元程序型技術(shù)）的驗證，作為實驗室和工業(yè)的一部分，用來預(yù)測毛坯最佳形狀的研究。第 4 節(jié)總結(jié)了模具的設(shè)計階段，其中一個實際的工業(yè)平板是用來驗證的增量有限元程序的 統(tǒng)（國際工程系統(tǒng)）的研究。第 5 節(jié)覆蓋了 在 實驗室研究壓邊力控制應(yīng)變分布在深沖 、 半球形 、 圓頂平底杯 的影響 。 2. 產(chǎn)品仿真 - 應(yīng)用 這項調(diào)查的目的是為了驗證 統(tǒng)，確定 毛坯形狀預(yù)測的能力，并確定一步有限元法在產(chǎn)品設(shè)計過程中是怎么實施的。 成型技術(shù)提供了他們的一步 法有限元代碼和培訓(xùn)中心的 目的的基準和研究。 不等同于變形歷史 。相反，它將項目上一個平面或可展曲面零件幾何形狀和重新定位的最后節(jié)點和元素，直至達到最低能量狀態(tài)。這個過程是計算速度比就像是 增量模擬，也使得假設(shè)增多。評價和估計最優(yōu) 毛坯 矩形件的結(jié)構(gòu) ，也 是一個強有力的工具 ，產(chǎn)品設(shè)計師由于其速度和使用的安逸 性，但 是在這時期的幾何是不可用的。 14 為了驗證 們比較分析其與毛坯形狀預(yù)測預(yù)報方法的毛坯 形狀。該零件的幾何形狀如圖 3 所示是一個長 15 英寸、寬 5 英寸、深 12 英寸有一個 1 英寸直角法蘭盤英寸。 表 1 列出了工藝條件下使用 ，圖 4 顯示了使用 件毛坯形狀的實證法和滑移線場的方法來預(yù)測毛坯形狀 的原理。 圖 . 3 矩形幾何用于 證 圖 4 使用手工計算毛坯長方形盤的外形設(shè)計 （一） 經(jīng)驗方法；（二）滑移線場分析方法。 圖 5（ a）給出了預(yù)測從 ，滑移線場方法，幾何形狀和白。空白形狀 同意在角落里地區(qū)，但不同的側(cè)面區(qū)域很大。圖 5（二） - （ c）顯示抽簽中模式后的矩形繪制過程。 平移由 擬預(yù)測空白的每個形狀。抽簽中地區(qū)在彎道很好匹配所有三個長方形盤模式?；凭€場方法，雖然沒有達到目標(biāo)區(qū)域在身邊 1 英寸法蘭，而 法實現(xiàn)了 1 英寸法蘭在身邊地區(qū)相對較好。此外，只有 坯同意在角落里 /側(cè)過渡區(qū)。此外， 15 坯比 有較好的應(yīng)變分布和更低的峰值應(yīng)變比，由圖 6 中可以看到。 圖 5 各種毛坯形狀預(yù)測和帕姆印花仿真結(jié)果為長方形鍋。 （一）三預(yù)測空白形狀 ;（二）變形滑移線領(lǐng)域的毛坯 ;（三）畸形 （四）畸形 坯 圖 6 比較應(yīng)變泛用長方形的 狀分布的各種毛坯 （一）變形 坯 ;（二）畸形 坯。 若要繼續(xù)此驗證研究，從小松制作工業(yè)部分被選中，并在圖 7（ a）所示。我們預(yù)計的一個最優(yōu)幾何 白的實驗裝置，正如所見，毛坯很相似，但有一些差異，最終的零件毛坯 形狀 ,如圖 7(b)。 圖 7 儀器 擬結(jié)果包括最終驗證 （一） 形性能的比較；（二）預(yù)測與實驗的毛坯形狀比較。 接下來 ,我們模擬了沖壓的毛坯和 用 驗毛坯。我們通過比較兩者的計算機輔助設(shè)計 (測的零件幾何形狀 (圖 8)， 16 發(fā)現(xiàn) 更精確的。一個不錯的特征是 ,顯示“失敗”的部分情節(jié)的輪廓曲線，對失敗限制示于圖 7(A)?？傊?, 測的實驗室和工業(yè)部件的最佳形狀成功的毛坯。這表明， 儀器的覆蓋情況下，審判和錯誤實驗多小時可能被淘汰使用 圖 8 比較 實驗儀器的零件形狀。 （一）實驗開發(fā)毛坯形狀和 何 ;（二）優(yōu)化毛坯形狀和 何。 3. 模具和工藝模擬 - 應(yīng)用 為了在研究模具設(shè)計過程中緊密合作，一個由日本小松制作所和 成的小組。與形成問題 的一個生產(chǎn)小組選擇了小松。該面板是挖掘機的駕駛室左側(cè)內(nèi)板，如圖 9 所示。是的幾何簡化為一個實驗實驗室死亡，同時保持該小組的主要特征。在實驗進行過程中小松使用表 2 所示的條件。一個成形極限圖（ 制了用于繪圖品質(zhì)采用穹頂鋼和視覺測試應(yīng)變測量系統(tǒng)，并在圖10 所示。在實驗中使用三壓邊力分別是（ 10， 30， 50 噸）以確定其效果。每個模擬實驗條件進行了增量在 用 圖 9 挖掘機的駕駛室，左側(cè)內(nèi)板 17 表 2 機艙內(nèi) 的工藝條件調(diào)查 圖 10 在機艙內(nèi)調(diào)查所使用的繪圖優(yōu)質(zhì)鋼成形極限圖。 在 10 噸的條件下發(fā)生起皺的實驗部分，如圖 11 所示。在 30 噸條件下發(fā)生皺紋被淘汰，如圖 12 所示。對這些實驗結(jié)果進行了 擬預(yù)測，如圖 13 所示。 30 噸壓力的測量小組以確定材料畫中的模式。這些測量結(jié)果進行了比較與預(yù)測材料繪制在圖 14 研究。效果是非常良好，只有 10 毫米，最大的錯誤。一個輕微的頸部，觀察小組的 30 噸，如圖 13 所示。在 50 噸時，面板上會出現(xiàn)明顯的骨折起皺。 圖 11 皺褶實驗室機艙內(nèi)板，壓邊力 = 10 噸 圖 12 壓邊力 =30 噸機艙內(nèi)的實驗室和頸縮變形階段。 （一）實驗毛坯 ;（二）實驗小組，形成了 60 ;（三）實驗小組，完全形成 ;（四）實驗小組，縮頸細節(jié)。 18 圖 13 預(yù)測和在實驗室客艙內(nèi)消除皺紋 （ a）預(yù)期的幾何形狀，壓邊力 = 10 噸 ;（二）預(yù)測的幾何形狀，壓邊力 = 30 噸 圖 14 在實驗室內(nèi)艙預(yù)測與實測比較所得出的結(jié)果，壓邊力 = 30 噸 應(yīng)變測量系統(tǒng)測量了每個小組的結(jié)果，其結(jié)果如圖 15 所示。從每個小組有限元模擬的預(yù)測在圖 16 所示。這些預(yù)測和測量吻合有關(guān)的應(yīng)變分布，不同的壓邊 力對結(jié)果的影響不大。雖然趨勢是代表，壓邊力的影響往往在模擬的壓力更多的本地化的方式相比，測量。然而，這些預(yù)測表明， 確預(yù)測了頸縮和斷裂在 30 和 50 噸時發(fā)生。關(guān)于摩擦應(yīng)變分布的影響進行了研究 ,如圖 17模擬圖所示。 圖 15 機艙內(nèi)的實驗室試驗應(yīng)變測量。 （一）測量應(yīng)變，壓邊力 = 10 噸（面板皺）（二）測量應(yīng)變，壓邊力 = 30噸（面板頸） ;（三）測量應(yīng)變，壓邊力 =50 噸（面板裂縫）。 圖 16 機艙內(nèi)的實驗室應(yīng)變有限元預(yù)測。 （ a）預(yù)期的壓力，壓邊力 = 10 噸 ;（二）預(yù)測的壓力，壓邊力 = 30 噸 ;（三）預(yù)測的壓力，壓邊力 = 50 噸。 19 圖 17 實驗室內(nèi)預(yù)測效應(yīng)摩擦機艙內(nèi)，壓邊力 = 30 噸。 （ a）預(yù)期的壓力， =二）預(yù)測應(yīng)變， = 它們的比較結(jié)果摘要列于表 3 中， 此表顯示，模擬預(yù)測了在實驗條件下每一株測量系統(tǒng)實驗觀測結(jié)果。這表明， 以用來評估成形模具設(shè)計相關(guān)的問題。 表 3 客艙內(nèi)的研究結(jié)果摘要 4 壓邊力控制 - 應(yīng)用 這次調(diào)查的目的是確定各種高性能材料在半球狀，圓頂平底，深拉杯深沖性能（見圖 18），并探討不同時間的變壓邊力上進行了拉伸試驗，以確定這些材料進行分析和模擬輸入到流動應(yīng)力和各向異性特征（見圖 19 和表 5）。在被調(diào)查的材料包括 、高強度鋼、烘烤硬鋼、鋁 6111（見表 4）。 圖 18 巨形杯模具的幾何形狀 表 4 用于材料研究的圓頂杯 20 圖 19 鋁 6111， 度高，烤硬鋼的拉伸試驗結(jié)果。 （一）拉伸試樣裂隙；（二）應(yīng)力 /應(yīng)變曲線。 表 5 鋁 6111、 硬鋼的高強度拉伸試驗數(shù)據(jù) 值得注意的是流動應(yīng)力和 硬鋼曲線非常類似，但是在 5的時候伸長率減少類似烤硬。雖然高強度鋼和鋁 6111 的伸長率很相似，但是其 N 值比鋁 6111 的值大兩倍。此外， R 值遠遠大于 1，而烤硬接近 1，鋁 6111遠小于 1。 21 在這次調(diào)查中的壓邊力用型材時間變量中包含常數(shù)，線性減少，脈動（見圖20）。為 的實驗條件進行了模擬使用的 量代碼。斷裂、皺紋的例子，和良好的實驗室杯圖 21 所示以及對模擬圖像皺杯。 圖 （一）固定壓邊 力 ;（二）斜壓邊力 ;（三）脈動壓邊力。 圖 21 模擬實驗和圓頂杯 （一）實驗好杯；（ b）實驗裂隙杯；（三）實驗皺杯；（四）模擬皺杯 對深沖性能進行了實驗研究限制使用固定壓邊力。這項研究的結(jié)果顯示在表6。此表顯示， 沖壓性能最大，而鋁的最小而烤硬、高強度鋼的性能中等。對 連續(xù)應(yīng)變分布、脈動壓邊力進行了比較實驗圖 22，模擬圖 23。這兩個模擬和實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斜坡的壓邊力軌跡對于提高應(yīng)變分布情況是最好的。不僅減少了骨折的可能性降低峰值高達 5，而且還降低應(yīng)變地區(qū)的增加。這種應(yīng)變分 布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性。 表 6 恒定壓邊力限制的頂燈杯的沖壓性能 22 圖 22 時間變量對 圓頂杯壓邊力變化的實驗 圖 23 時間變量對 圓頂杯壓邊力變化的模擬實驗 脈動壓邊力在調(diào)查的頻率范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)有對應(yīng)變分布的影響。這可能是由于這一事實的脈動頻率進行了測試只有 1 赫茲。從其他研究人員以前的實驗可知，適當(dāng)?shù)念l率范圍是從 5 到 25 赫茲。 模擬和實驗載荷行程曲線比較圖 24 所示。良好的協(xié)議被發(fā)現(xiàn)的情況 下 =表明，有限元模擬可以用來評估成形性，可以通過使用壓邊力控制技術(shù)獲得改善。 圖 頂鋼杯的比較實驗與模擬負載沖程曲線 5 結(jié)論和未來工作 在本文中，我們評價一個復(fù)雜的沖壓件的改進設(shè)計過程中，涉及消除了軟模具相結(jié)合的產(chǎn)品和工藝驗證使用單步和增量有限元模擬。此外，改進工藝，提出了壓邊力控制實施以提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性組成 三個獨立的調(diào)查分析，總結(jié)其在設(shè)計過程的各個階段。首先，產(chǎn)品設(shè)計階段進行了調(diào)查與實驗室和一個步驟有限元程序 評估的能力，在產(chǎn)品設(shè) 計成形性問題所涉及的工業(yè)驗證。 預(yù)測中矩形工業(yè)儀表盤和蓋形狀最佳空白成功。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯誤實驗多小時可能被淘汰使用 更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開發(fā)出來。 其次，模具設(shè)計階段進行了調(diào)查實驗室和增量代碼的 統(tǒng)的工業(yè)驗證和評估的能力，形成與模具設(shè)計有關(guān)的問題。這項調(diào)查表明， 郵票可以預(yù)測應(yīng)變分布，起皺，頸縮和斷裂，至少一個遠景以及應(yīng)變各種條件下的實驗測量系統(tǒng)。 最后，工藝設(shè)計階段的調(diào)查，對質(zhì)量可與壓邊力控制技術(shù)的實現(xiàn)實現(xiàn)改善 的實驗 23 研究。在此調(diào)查，半球狀，圓頂平底高峰株，杯子的拉伸值都被減少了 5，從而減少了皺折的可能性，并降低了應(yīng)變區(qū)強度。這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的穩(wěn)定性。可以預(yù)計，深沖性能將會在不斷優(yōu)化的壓邊力中逐漸增強。此外，在實驗測量和數(shù)值模擬預(yù)測中發(fā)現(xiàn)負載行程曲線，表明有限元模擬可以用來評估成形性，可控制壓邊力技術(shù)，使用得到改善。