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畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)翻譯 院（系）名稱 工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 周凱 指導(dǎo)教師 薛東彬 2012年 03 月 10 日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯） 第24頁 沖壓半徑和角度對(duì)管向外卷曲過程的影響 摘要：跟據(jù)更新的拉格朗日理論的公式，本研究采用彈塑性有限元法和擴(kuò)展增量的測(cè)定方法，最小半徑法，包括元素的產(chǎn)生，節(jié)點(diǎn)接觸或分離的工具，最大應(yīng)變和極限旋轉(zhuǎn)增量。使用改性的庫侖摩擦法建立有限元方法的計(jì)算機(jī)代碼。不同半徑和角度的錐形沖頭是用于模擬成的硬銅及銅合金管的兩端。影響的各種要素，包括沖床半頂角α和半徑R的比值，管的平均直徑，管壁厚度比，力學(xué)性能，并對(duì)潤(rùn)滑管向外卷曲，進(jìn)行調(diào)查。模擬結(jié)果顯示，當(dāng)沖床入口的彎曲半徑滿足的條件ρ≦ρc，卷曲加工出現(xiàn)在管的末端。另一方面，如果ρ≧ρc，管端遭受過擴(kuò)口。可變?chǔ)裞稱為臨界彎曲半徑。ρc的值隨著α的值增加而增加。此外，研究結(jié)果還表明，ρc既不與管的材料，也不與潤(rùn)滑劑有關(guān)。 關(guān)鍵詞：彈塑性；有限元;半頂角;向外卷曲過程。 1介紹 形成金屬管的凸邊的過程中，經(jīng)常被用于連接兩個(gè)管件，連接和鎖管的一部分，其組成部分，和流體管道連接管的末端相結(jié)合的互補(bǔ)與加固管道。它是一種常見的與管兩端相關(guān)的工業(yè)技術(shù)。攻絲機(jī)擴(kuò)口，法蘭管端進(jìn)程一般分為分為擴(kuò)口，加強(qiáng)擴(kuò)口，卷曲成型。本文所討論的管卷曲變形卷曲管的結(jié)束了一圈向外開放。管卷曲變形的模擬是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，因?yàn)樽冃芜^程是高度非線性的。由于非線性變形的特點(diǎn)是： 1．大位移，旋轉(zhuǎn)，變形過程中金屬變形。 2．金屬材料遇到大變形的非線性材料變形行為。 3．由摩擦產(chǎn)生的金屬和工具之間的界面，和他們的接觸條件的非線性邊界條件。 這些特點(diǎn)，使有限元方法，使用最廣泛的金屬工藝分析。改善工藝和提高工業(yè)生產(chǎn)率，本研究開發(fā)的彈塑性有限元計(jì)算機(jī)代碼，使用選擇性降低集成（SRI）的模擬方法，它采用一個(gè)矩形的四個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)四個(gè)整點(diǎn)元素。目標(biāo)是到模擬的管卷曲的變形過程。 Nadai在1943年研究管收口。理論歸納為弧形殼體理論的延伸。Nadai假設(shè)摩擦系數(shù)為常數(shù)，而忽略了殼的有效應(yīng)力變化的存在?？唆?shù)呛蜏丈M(jìn)行了一系列管減噪實(shí)驗(yàn)，建立管減噪的各種限制，并評(píng)估各種參數(shù)的影響。Manabe and Nishimura兩個(gè)錐形燃燒管和管減噪過程進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，調(diào)查研究的參數(shù)包括不同角度的錐形打孔，潤(rùn)滑，材料成形負(fù)荷和應(yīng)力應(yīng)變分布的各種參數(shù)的影響管壁厚度。唐和小林提出了剛塑性有限元理論，并開發(fā)出一種計(jì)算機(jī)代碼來模擬105毫米AISI1018鋼冷收口。黃等。模擬冷收口過程中，通過彈塑性和剛塑性有限元法的方法，并比較模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證剛塑性有限元分析的準(zhǔn)確性。北澤等人。錐形沖頭，與假設(shè)的銅及黃銅材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，管材料剛性完美的塑料，他們探討了以前的沖頭圓弧半徑，角度，管壁厚，管卷曲變形過程的影響。北澤采用碳鋼，銅，黃銅的管材管卷曲變形試驗(yàn)。當(dāng)在管端前緣擴(kuò)口的能量增量是大于卷曲邊緣的能量增量。管底料的向外卷曲，是在不屈的情況下形成。另一方面，如果管端材料附著因?yàn)椴磺腻F形打孔表面和失敗卷曲或形成擴(kuò)口。能源規(guī)則被用來誘導(dǎo)管形成的比較和驗(yàn)證的目的時(shí)的變形能，從而確立了向外卷曲的標(biāo)準(zhǔn)。 在這項(xiàng)研究中，在其他研究中使用相同的材料常數(shù)和尺寸都采用向外卷曲過程的模擬結(jié)果相比，報(bào)告的結(jié)果驗(yàn)證了彈塑性有限元計(jì)算機(jī)代碼的準(zhǔn)確性。 2基本理論的說明 2.1剛度方程 采用更新的拉格朗日公式（超低頻）金屬成形過程中的增量變形的應(yīng)用框架（體積成形，板料成形）是描述塑性流動(dòng)規(guī)則的增量特性的最切實(shí)可行的辦法。在每個(gè)變形階段的當(dāng)前配置中的ULF用于評(píng)估一個(gè)小的時(shí)間間隔t變形，一階理論的精度要求是一致的，作為參考狀態(tài)。 更新的拉格朗日方程的虛擬工作速率方程寫成 是基爾霍夫應(yīng)力的Jaumann率，是柯西應(yīng)力，是變形率，這是笛卡爾坐標(biāo)，是速度，的名義牽引速度，是速度梯度，是固定的空間直角坐標(biāo)，V和材料的體積和表面上牽引規(guī)定。 圖1.幾何初始向外卷曲變形管和一個(gè)特定階段的邊界條件。單位毫米;沖床半徑R，半頂點(diǎn)沖角α，沖床入口彎曲半徑ρ。 J2流動(dòng)規(guī)律的模型采用的彈塑性行為的金屬片，是應(yīng)變硬化率，是有效應(yīng)力，E是楊氏模量，是泊松比，是的偏量。取1為塑性狀態(tài)和0為彈性狀態(tài)或卸載。 據(jù)推測(cè)，速度{V}，在離散化元素中的分布 其中[N]是形函數(shù)矩陣和表示節(jié)點(diǎn)的速度。變形率和速度梯度寫成 其中[B]和[E]中，分別代表應(yīng)變率的速度矩陣和速度梯度速度矩陣。將式（4）和（5）代入式（1），得到元素的剛度矩陣。 由于虛功率式的原則。本構(gòu)關(guān)系是非線性方程。差餉，他們可以更換任何單調(diào)增加的措施方面定義的工具，如位移增量，增量。 Alpha有限元的標(biāo)準(zhǔn)程序，以形成整體的整體剛度矩陣， 在其中 在這些方程中，[K]是全球切線剛度矩陣，元素彈塑性本構(gòu)矩陣，表示位移增量，表示在規(guī)定的結(jié)點(diǎn)力增量。和被定義為應(yīng)力校正矩陣，由于在電流應(yīng)力變形的任何階段。 圖2.（a）變形的幾何形狀，（b）節(jié)點(diǎn)速度分布在12個(gè)不同的形成階段管向外卷曲硬銅管，N= 0.05; T0 =0.8毫米;=60擄; r =3.4毫米。 2.2斯里蘭卡方案 由于四邊形元素充分整合計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致過度的約束效應(yīng)時(shí)，材料近不可壓縮成型過程中的彈塑性情況[13]，休斯提出應(yīng)變率的速度矩陣分解為擴(kuò)張矩陣和偏差矩陣，即 矩陣中和由傳統(tǒng)的四點(diǎn)一體化集成。當(dāng)材料變形到幾乎不可彈塑性狀態(tài)，修改后的擴(kuò)張矩陣是由一個(gè)點(diǎn)的一體化集成，即必須更換擴(kuò)張矩陣，即 是修改后的應(yīng)變率速度矩陣。將式（8）代入式（7），修改后的應(yīng)變率速度矩陣 明顯的，速度梯度-速度矩陣，取而代之的是修改后的速度梯度–速度矩陣 3數(shù)值分析 在分析模型管卷曲過程的是軸對(duì)稱。因此，只有右邊一半的中心軸是考慮過的。部分的有限元是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理。由于是從彎曲，并在管的末端卷曲的急劇變形，這一節(jié)需要更精細(xì)的單元?jiǎng)澐?，以獲得精確的計(jì)算結(jié)果。如圖左邊一半。1表示零件和模具開始的尺寸。表1給出了詳細(xì)的尺寸。在局部坐標(biāo)系，軸1表示的切線方向，管材料和工具之間的聯(lián)系而軸n為同一聯(lián)系的正常方向。常數(shù)（X，Y）坐標(biāo)和地方坐標(biāo)（l，n）描述結(jié)點(diǎn)力，位移和元素的應(yīng)力和應(yīng)變。 圖3.正如圖2，但R= 3.8毫米。 表1 沖頭的角度和半徑 沖頭頂點(diǎn) 角度α（度） 沖頭半徑R（毫米 60 2.0 2.4 2.8 3.1 3.4 3.8 4.1 4.4 4.8 5.1 65 2.4 2.8 3.1 3.4 3.8 4.1 4.4 4.8 5.5 5.4 70 3.1 3.4 3.8 4.1 4.4 4.8 5.1 5.4 5.8 6.1 75 3.4 3.8 4.1 4.4 4.8 5.1 5.4 5.8 6.1 6.4 80 4.8 5.4 5.8 6.1 6.4 6.8 7.2 7.6 8.0 8.4 85 5.8 6.1 6.4 6.8 7.4 9.0 9.4 9.8 10.2 10.6 11.0 表2.所用材料的機(jī)械性能 材料 外徑×厚度 真空熱處理 n F(Mpa) 屈服應(yīng)力(Mpa) 銅 25.4×0.8 原樣 0.09 380 220 500℃ 1 h 0.53 630 26 原樣 0.05 450 280 300℃ 1 h 0.09 450 260 400℃ 1 h 0.46 610 50 600℃ 1 h 0.50 640 42 70/3黃銅 25.4±0.8 原樣 0.18 730 280 應(yīng)力 ；應(yīng)變 表2給出了我們模擬的物質(zhì)條件。管外半徑保持在25.4毫米不變;但也有三種不同的管壁厚度值，即，0.4，0.6和0.8毫米，在實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。硬銅管和黃銅管的泊松比和楊氏模量分別是0.33和110740兆帕，0.34和96500兆帕。 3.1邊界條件 如圖右手半管。1是指管卷曲變形在某一階段的變形形狀。邊界條件包括以下三個(gè)部分： 1.FG和BC段的邊界： 這里是節(jié)點(diǎn)的切向摩擦力增量，是普通的力量增量。假定涉及到摩擦材料，工具的接觸面積，和不等于零。，表示工具的配置文件的正常方向的位移增量，從規(guī)定的沖頭位移增量中確定。 2.邊界上的CD，DE，EF，和GA部分： 上述情況反映了這個(gè)邊界上的節(jié)點(diǎn)都是自由的。 3.AB段的邊界： AB部分是固定在管底的邊界。在此位置沿Y軸方向的節(jié)點(diǎn)位移增量設(shè)置為零，而節(jié)點(diǎn)B是完全固定的沒有任何動(dòng)靜。 在管卷曲過程中，邊界將會(huì)改變。因此，有必要檢查FG和BC沿邊界部分的變形階段，在每個(gè)接觸節(jié)點(diǎn)的法向力。如果達(dá)到零，則節(jié)點(diǎn)將成為自由節(jié)點(diǎn)和邊界條件（1）（2）轉(zhuǎn)移。同時(shí)，GA和EF沿管段的自由節(jié)點(diǎn)還檢查了計(jì)算。如果該節(jié)點(diǎn)接觸到?jīng)_頭，自由邊界條件的約束條件（1）改變。 3.2 彈塑性和接觸問題的處理 當(dāng)解釋以前明確暗示的邊界條件時(shí)，接觸條件應(yīng)維持在一個(gè)增量變形過程。為了滿足這個(gè)要求，山田等人提出了γ最小值方法。[ 14]采用擴(kuò)展處理了彈塑性和接觸問題[ 15]。每個(gè)加載增量的最小值均被控制，有以下六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 彈塑性狀態(tài)。元素的應(yīng)力大于屈服應(yīng)力時(shí)，R1的計(jì)算方法[15]因此，以確定達(dá)到一樣的表面屈服應(yīng)力。 最大應(yīng)變?cè)隽?。獲得R2默認(rèn)的最大應(yīng)變?cè)隽喀字鲬?yīng)變?cè)隽勘萪ε，即，限制增長(zhǎng)到這樣的規(guī)模，一階理論是有效的措施。 最大旋轉(zhuǎn)增量。默認(rèn)的最大旋轉(zhuǎn)增量β的旋轉(zhuǎn)增量，即，限制增長(zhǎng)到這樣的規(guī)模，一階理論是有效的措施。 滲透條件。形成的收益時(shí)，管的自由節(jié)點(diǎn)可能滲透的工具。比[16]的計(jì)算方法等，剛剛接觸到的工具的自由節(jié)點(diǎn)。 分離條件。當(dāng)形成的收益，接觸節(jié)點(diǎn)可以脫離接觸面。 [ 16 ]計(jì)算每個(gè)接觸節(jié)點(diǎn)，這種正常的組成部分，節(jié)點(diǎn)力為零。 滑粘摩擦條件。修正的庫侖摩擦定律提供了選擇的接觸狀態(tài)，即滑動(dòng)或粘狀態(tài)。這種狀態(tài)檢查每個(gè)接觸節(jié)點(diǎn)由以下條件： （a）如果，還有節(jié)點(diǎn)處于滑動(dòng)狀態(tài) (b)如果還有則節(jié)點(diǎn)處于固定狀態(tài) 一個(gè)方向滑動(dòng)節(jié)點(diǎn)是相反的方向前漸進(jìn)的步驟，使接觸節(jié)點(diǎn)粘貼節(jié)點(diǎn)在下一個(gè)增量步。然后在這里得到比R，，產(chǎn)生變化的摩擦狀態(tài)的基體，在是一個(gè)很小的公差。 最大應(yīng)變?cè)隽喀?，最大的旋轉(zhuǎn)增量β這里使用的常數(shù)是0.002o和0.5o，分別。這些常量都被證明是有效的一階理論。。此外，一個(gè)小的檢查程序的滲透和分離條件是允許的。 3.3 卸載過程 卸載后的回彈現(xiàn)象是管形成過程中具有重要意義。假設(shè)是固定的，對(duì)管底的節(jié)點(diǎn)卸載程序執(zhí)行。所有的元素都將復(fù)位彈性。節(jié)點(diǎn)來接觸到的工具的力量在扭轉(zhuǎn)成為管規(guī)定力的邊界條件，即 同時(shí)，核查的滲透，摩擦，分離條件被排除在仿真程序。 四．結(jié)果與討論 圖2顯示沖角α=60°，圓弧半徑R=3.4毫米銅管卷曲成形仿真結(jié)果。圖2（a）表示的幾何形狀的變形，在最后的形狀是卸載后的最終形狀的一部分。圖2（b）顯示了變形過程中的節(jié)點(diǎn)的速度分布。最后圖顯示卸貨后節(jié)點(diǎn)的速度分布。這些數(shù)字表明，管端材料處于起步階段順利進(jìn)入沿打孔表面。管底料后，逐漸彎曲向外卷曲，造成所謂向外卷曲成形。圖3顯示的R=3.8毫米的情況下的模擬結(jié)果。管端材料還顯示所謂的燃燒形成合格后，電弧感應(yīng)部分和圓錐面形成。 圖4顯示了α=75°，R=6.1毫米卷曲銅管的模擬的結(jié)果。相比之下，圖。5顯示了擴(kuò)口中的R= 6.4毫米的情況下形成的模擬結(jié)果。 圖4 如圖2條件，而α=75o；R=6.1毫米 圖5 如圖2條件，而α=75o；R=6.4毫米 圖6顯示了應(yīng)變分布相應(yīng)的那些圖2和圖3在沖床行程12毫米。圖7顯示了應(yīng)變分布相應(yīng)的那些圖4和圖5在沖床進(jìn)步14毫米。變形主要是由于拉在圓周方向彎曲，在正北方向和厚度方向的剪切。最大直徑的管端擴(kuò)口成形。因此，其應(yīng)變值在圓周方向遠(yuǎn)高于向外卷曲。減少管壁厚度也更重要的擴(kuò)口成形。因此，在相同的條件下，在管端擴(kuò)口比在其他情況下更容易斷裂。 圖6計(jì)算硬銅管應(yīng)變分布下的卷曲和擴(kuò)口過程比較 n=0.05;to=0.8毫米；α=60o 圖7 條件如圖6，而α=75o 圖8和圖9顯示仿真結(jié)果硬銅和黃銅，分別。同管壁厚，管半徑，潤(rùn)滑條件，和半頂沖床是用來在模擬。然而，不同的價(jià)值觀的沖頭圓弧半徑的使用，從而產(chǎn)生不同類型的形成，即，擴(kuò)口和卷曲。就是說，如果圓弧半徑，，在沖頭入口大于臨界彎曲半徑，ρ，然后管端的材料形成沿電弧燃燒沖壓部分和圓錐面。反之，如果，管底材料葉片穿孔表面形成卷曲。這一數(shù)字表明臨界彎曲半徑隨半頂沖床增加。比較結(jié)果表明，我們的數(shù)值模擬是一致的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告[ 12]。所謂臨界彎曲半徑，ρ可表示如下： 圖8 影響壁厚硬銅管彎曲半徑和沖角之間至關(guān)重要的關(guān)系 n=0.05 圖9 條件如圖8 黃銅管n=0.05 這里 R c=沖頭半徑相應(yīng)的ρ丙 R fmin=最小值所需的耀斑沖壓半徑 R cmax=最大值所需的卷曲沖壓半徑 t0=壁厚管 圖10和圖11表明之間的相關(guān)性無量綱臨界彎曲半徑（ρ丙）和半頂角的2種不同壁厚徑比的情況下，努力按銅管，分別。價(jià)值ρ可以定義如下： 如果ρ是無關(guān)的壁厚徑比，那么幾何相似定律的存在臨界彎曲半徑。事實(shí)判斷出來的曲線顯示在圖10和11是幾乎相同的，我們一定會(huì)存在的幾何相似的臨界彎曲半徑管材料。 圖10 圖11 圖12和圖13表明之間的關(guān)系，最大半徑和半頂角的時(shí)候，在數(shù)值模擬的壁厚度值為0.4，0.6，和0.8毫米的情況下硬銅管和銅管分別發(fā)生卷曲。當(dāng)雙方的半徑和相應(yīng)的半頂角的沖落在曲線的條件，將導(dǎo)致擴(kuò)口。另一方面，當(dāng)兩個(gè)值低于曲線的條件，將導(dǎo)致冰壺。這些數(shù)字表明，最大半徑增加的半頂角的擴(kuò)大。 圖12 圖13 圖14顯示了相關(guān)材料的加工硬化指數(shù)（n）和臨界彎曲半徑。無論變化值之間的0.03和0.53，由于不同的管材料，數(shù)值模擬的結(jié)果表明，值的臨界彎曲半徑保持不變，從而形成一條直線。這些調(diào)查結(jié)果是幾乎相同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明[ 12 ]，這意味著，臨界彎曲半徑的時(shí)候，卷曲是無關(guān)的加工硬化指數(shù)。 圖14 圖15顯示了影響潤(rùn)滑的關(guān)系臨界彎曲半徑和半頂角的沖頭。臨界彎曲半徑的增加而增加半頂角的沖頭的情況μ=0.05和μ=0.20。此外，結(jié)果顯示，有一個(gè)微不足道的差異程度臨界彎曲半徑之間的潤(rùn)滑條件。 圖15黃銅管依賴的臨界彎曲半徑對(duì)潤(rùn)滑條件。 五．總結(jié) 從更新的拉格朗日公式，帶有一個(gè)圓錐形的沖壓工藝模擬管卷曲的彈塑性有限元計(jì)算機(jī)代碼開發(fā)。高非線性的過程是一個(gè)漸進(jìn)的方式考慮與一個(gè)最小半徑技術(shù)是通過限制每個(gè)增量步的線性關(guān)系的大小。 摩擦改性庫侖法開發(fā)是一個(gè)連續(xù)函數(shù)。如前所述，此功能可以處理工具和金屬界面的滑動(dòng)和粘性很難與普通連續(xù)摩擦模型描述的現(xiàn)象。斯里蘭卡有限元是四節(jié)點(diǎn)四邊形單元中的4個(gè)集成點(diǎn)。然后再加上與大變形有限元分析的SRI進(jìn)一步成功地應(yīng)用于錐形管卷曲形成工藝的分析。根據(jù)上述分析和討論，可以得出以下結(jié)論： 1、一個(gè)關(guān)鍵的彎曲半徑，存在。如果拱半徑ρ在沖頭入口大于臨界彎曲半徑，，然后管端的材料在沖壓拱感應(yīng)部分和錐形面形成擴(kuò)口。另一方面，如果，管底材料從表面和結(jié)果卷曲。彎曲半徑的臨界值隨沖頭的半頂角增加而增加。 2、臨界彎曲半徑，ρ，遵循幾何相似定律。ρ值隨沖床的半頂角的增加而增加。我們也知道，ρ值是不相關(guān)的管材料，潤(rùn)滑條件或壁厚直徑半徑比。 3、擴(kuò)口圓周應(yīng)變大于卷邊的。擴(kuò)口厚度也有比卷曲減少。因此，擴(kuò)口更容易發(fā)生管端斷裂。相比之下，卷曲的產(chǎn)品可以保證處理的安全，并加強(qiáng)管材料的結(jié)束部分。 4、模具的形狀表示為一個(gè)數(shù)值函數(shù)。因此，在這項(xiàng)研究中開發(fā)的有限元模型，可用于在連續(xù)形狀的任何工具，來模擬擴(kuò)口或卷曲過程中的所有類型。 參考文獻(xiàn) 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Makinouchi, 《彈塑性有限元分析V形薄板彎曲》，《材料加工技術(shù)雜志》，35， 129 -–150頁，1992 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 中 期 檢 查 表 學(xué) 院： 工學(xué)院 學(xué)生姓名 熊晨 學(xué) 號(hào) 200940614224 年級(jí)專業(yè)及班級(jí) 2009級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)（ 1 ）班 指導(dǎo)教師姓名 陳力航 指導(dǎo)教師職稱 講師 論文（設(shè)計(jì)）題目 馬達(dá)支架級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度 已完成的主要內(nèi)容 尚需解決的主要問題 1、 收集資料并按所給規(guī)格、范圍、性能完成了對(duì)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2、 根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算； 3、 繪制了部分零件圖。 1、 繪制模具總裝圖及其他零件圖； 2、 整理并完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 指導(dǎo)教師意見 簽名： 年 月 日 檢查小組意見 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。 2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。 湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 馬達(dá)支架級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) THE MOTOR BRACKET DESIGN OF PROGRESSIVE MOLD 學(xué)生姓名： 熊晨 學(xué) 號(hào)： 200940614224 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)： 2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng) 化(1)班 指導(dǎo)老師及職稱： 陳力航 講師 學(xué) 院： 工學(xué)院 湖南·長(zhǎng)沙 提交日期：2013年 5 月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 2013 年 5 月 日 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………1 1前言………………………………………………………………………………2 2緒論………………………………………………………………………………3 2.1我國(guó)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………3 2.2我國(guó)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………4 3零件工藝分析及確定工藝方案和模具結(jié)構(gòu)類型………………………………5 3.1產(chǎn)品零件圖……………………………………………………………………5 3.2工藝分析………………………………………………………………………6 3.2.1工藝審核……………………………………………………………………6 3.2.2工件的工藝分析……………………………………………………………7 3.3工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型……………………………………………………7 3.3.1冷沖模具類型與結(jié)構(gòu)………………………………………………………8 3.3.2沖裁模沖裁原理……………………………………………………………9 3.3.3零件沖壓方案確定…………………………………………………………9 4級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………10 4.1零件圖…………………………………………………………………………10 4.2工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型……………………………………………………11 4.3級(jí)進(jìn)模的工作原理……………………………………………………………11 4.4多工位級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)…………………………………………………………11 4.5排樣設(shè)計(jì)………………………………………………………………………12 4.5.1排樣的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………12 4.5.2最小搭邊值的選擇…………………………………………………………13 4.5.3條料步距的計(jì)算……………………………………………………………14 4.5.4條料寬度計(jì)算………………………………………………………………14 4.6確定條料的利用率……………………………………………………………15 4.7計(jì)算沖裁力及彎曲力…………………………………………………………15 4.7.1沖裁力的計(jì)算………………………………………………………………15 4.7.2卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算…………………………………………17 4.8壓力機(jī)公稱壓力的確定及壓力機(jī)的選用……………………………………18 4.9壓力中心的確定………………………………………………………………19 5連續(xù)模零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………21 5.1凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………21 5.1.1凸?！?1 5.1.2凹?！?3 5.1.3凸、凹模工作尺寸計(jì)算……………………………………………………24 5.2定位形式與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………29 5.2.1設(shè)計(jì)原則……………………………………………………………………29 5.2.2定位零件機(jī)構(gòu)與應(yīng)用………………………………………………………30 5.3卸料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………31 5.4連續(xù)模導(dǎo)向、安裝和有關(guān)零部件……………………………………………30 5.4.1導(dǎo)向…………………………………………………………………………30 5.4.2結(jié)構(gòu)件與安裝………………………………………………………………31 5.4.3緊固件選用…………………………………………………………………31 5.4.4模具自制件的材料及熱處理要求…………………………………………32 6模具裝配…………………………………………………………………………32 7總結(jié)………………………………………………………………………………34 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………34 致謝…………………………………………………………………………………35 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 熊晨 學(xué) 號(hào) 200940614224 年級(jí)專業(yè)及班級(jí) 2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化( 1 )班 指導(dǎo)教師及職稱 陳力航 講師 學(xué) 院 工學(xué)院 2013年 1 月 7 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 馬達(dá)支架級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字） 一、選題研究意義 沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造中先進(jìn)高效的加工方法之一。它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在常溫或加熱的條件下對(duì)板材施加壓力使其變形和分解，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶狭慵杂纸邪辶蠜_壓。 沖壓加工的特點(diǎn)如下： （1）借助壓力機(jī)的壓力，利用模具能獲得壁薄、質(zhì)量輕、形狀復(fù)雜的零件，這些零件用其他方法難以加工甚至無法加工； （2）沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性； （3）沖壓加工是少無切削加工的一種，部分零件沖壓直接成形，大部分無需任何再加工，材料利用率高，達(dá)85%以上； （4）生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合大批大量生產(chǎn)； （5）操作簡(jiǎn)單，便于組織生產(chǎn)管理。 本課題要求對(duì)給定零件卡板零件進(jìn)行沖孔、落料、壓彎、翻邊級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，通過對(duì)零件進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析確定零件的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導(dǎo)尺、擋料銷、導(dǎo)正銷等。通過該課題設(shè)計(jì)，可以提高生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度，改善勞動(dòng)條件、避免人身事故，并且減輕人力、便于有節(jié)奏的生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率。 二、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1、沖壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 沖壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀主要可以歸納為以下幾個(gè)方面：沖壓加工更加自動(dòng)化與柔性化；塑性成形的基礎(chǔ)理論已基本形成；以有限元為核心的塑性成形數(shù)值仿真技術(shù)日趨成熟,為人們認(rèn)識(shí)成形過程的本質(zhì)規(guī)律提供了新途徑；CAD/CAE/CAM等技術(shù)的不斷深入應(yīng)用,使模具質(zhì)量提高、制造周期下降；新的成形方法不斷出現(xiàn)并得到成功應(yīng)用。 近年來，我國(guó)沖壓模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得不小的成績(jī)，無論是企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，都在向著合理化的方向發(fā)展。目前全世界模具總產(chǎn)值約為680億美元，中國(guó)只占8%左右，為更新和提高裝備水平，沖壓模具企業(yè)每年都需進(jìn)口設(shè)備。在創(chuàng)新開發(fā)方向的投入仍顯不足，沖壓模具行業(yè)內(nèi)綜合開發(fā)能力的提升已嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)能力的提高，主要問題體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)各層次的沖壓模具技術(shù)人才資源不足，尤其是高級(jí)模具設(shè)計(jì)人員、CNC數(shù)控機(jī)床操作工等，需求缺口較大。 (2)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，模具及其零件部件的商品率偏低。 (3)模具制造的專業(yè)化程度和集中化程度待進(jìn)一步提高。 (4)模具修理機(jī)制不健全，因拖延修理期影響生產(chǎn)的事時(shí)有發(fā)生。 (5)模具壽命偏低，使模具費(fèi)占產(chǎn)品成本比率過高且長(zhǎng)期居高不下。 (6)模具及零部件市場(chǎng)價(jià)偏低，模具修理費(fèi)用更低，而且沒有市場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)，完全靠購銷雙方“議價(jià)”，地區(qū)與廠際之間價(jià)差懸殊。 (7)模具新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料推廣應(yīng)用緩慢，特別是國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的模具新材料大多至今未能推廣應(yīng)用。 (8)設(shè)備老化嚴(yán)重，超期服役的情況普遍。 (9)各類模具的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指導(dǎo)性文件不齊全，特別是與國(guó)際市場(chǎng)接軌的各類模具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)缺口大。 (10)模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術(shù)推廣應(yīng)用問題，至今未能解決。 上述一系列問題表明，中國(guó)目前的模具結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步調(diào)整，增長(zhǎng)方式也需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，必須從量的擴(kuò)張逐漸轉(zhuǎn)變到以質(zhì)為先的軌道上來。只有這樣，我國(guó)模具產(chǎn)品的質(zhì)量與水平才能真正提升，才能的擁有國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，才能使模具產(chǎn)品的出口量的增長(zhǎng)與質(zhì)的提升相結(jié)合。 2、沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)今中國(guó)憑借豐富且廉價(jià)的人力資源、龐大的市場(chǎng)及其它許多有利條件，已成為承接工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具業(yè)轉(zhuǎn)移的良好目的地。隨著國(guó)際交往的日益增多和外資在中國(guó)模具行業(yè)的投入日漸增加，中國(guó)模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國(guó)模具在世界模具中的地位和影響越業(yè)越重要。中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€(gè)方面： (1)模具結(jié)構(gòu)日趨大型、精密、復(fù)雜及壽命日益提高。由于成型零件日趨大型及高效率生產(chǎn)所要求的一模多腔，使模具日趨大型化；隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求，今后模具加工的精度將更小，這必將促進(jìn)超精密加工的發(fā)展。 (2)CAD/CAE/CAM 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的廣泛應(yīng)用。在模具設(shè)計(jì)與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的制造系統(tǒng)(CAD/CAE/CAM)，發(fā)展高精度、高壽命模具和簡(jiǎn)易模具(軟模、低熔點(diǎn)合金模具等)制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 (3)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)進(jìn)一步增加規(guī)格、品種、發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡(luò)，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的優(yōu)質(zhì)模具標(biāo)準(zhǔn)件。 (4)開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)。模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ)，制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。當(dāng)前，國(guó)外模具材料系列日趨完善與細(xì)化，國(guó)內(nèi)開發(fā)的高級(jí)優(yōu)質(zhì)模具鋼品種雖然不少，但推廣應(yīng)用不足，每年所需約70萬噸模具鋼還要有相當(dāng)一分進(jìn)口。 (5)沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化，可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理念、失穩(wěn)理論與變形程度等對(duì)成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程序。數(shù)字化主要體現(xiàn)在應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓方案。 (6)對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便宜從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。 三、主要參考文獻(xiàn)等 [1] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì).第8版.高等教育出版社，2010.3 [2] 孫桓.機(jī)械原理.第7版.高等教育出版社，2009.12 [3] 彭建聲、秦曉剛 《模具技術(shù)問答》[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005 [4] 王樹勛等. 典型模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M].廣州.華南理工大學(xué)出版社. 2008，4 [5] 翁其金. 沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)[M]，北京∶機(jī)械工業(yè)出版社，2011.7 [6] 楊玉英. 實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，北京∶機(jī)械工業(yè)出版社，2009.9 [7] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2009.1 [8] 傅建軍. 模具制造工藝 [M]. 北京∶ 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.1 [9] 王衛(wèi)衛(wèi). 材料成形設(shè)備[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [10] 王秀鳳、張永春 《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.7 [11]涂光祺. 沖模技術(shù) [M].北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2010.9 [12] 趙孟棟. 冷沖模設(shè)計(jì)[M]，北京∶機(jī)械工業(yè)出版社，2010.4 [13] 王新華 《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2011 注：此表如不夠填寫，可另加頁。 研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等） 一、研究目的 研究設(shè)計(jì)馬達(dá)支架級(jí)進(jìn)模能夠提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，使生產(chǎn)過程更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，同時(shí)使操作簡(jiǎn)單，便于組織生產(chǎn)管理，也能夠促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。 二、內(nèi)容 1、沖壓件的工藝性分析，并進(jìn)行必要的計(jì)算 2、繪制模具總裝圖、繪制全部自制零件的工程圖 3、編制典型零件的加工工藝規(guī)程卡片 4、3張以上0號(hào)圖紙（全部CAD出圖）； 5、設(shè)計(jì)說明書一份（1.2萬字以上） 三、方法 按照以下步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)： 　　1.查閱相關(guān)資料； 　　2.確定研究技術(shù)路線與方案構(gòu)思； 　　3.結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析； 　　4.根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算； 　　5.按所給規(guī)格、范圍、性能進(jìn)行分析； 　　6.繪制工作裝配圖草圖； 　　7.繪制總圖及零件圖等； 8. 編制典型零件的加工工藝規(guī)程卡片； 9.總結(jié)問題進(jìn)行分析和解決。 四、預(yù)期成果 從材料厚度為1.5mm的板材上得到符合要求的馬達(dá)支架零件，其設(shè)計(jì)的主要思路：沖孔-拉深-壓彎-切斷整形，在此過程中，要分別對(duì)模架結(jié)構(gòu)、凹模結(jié)構(gòu)、卸料板結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，并得到相關(guān)的二維CAD圖。根據(jù)加工流程，如果達(dá)到預(yù)期效果，所得的資料技術(shù)有利于工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)工廠生產(chǎn)效率的提高具有促進(jìn)作用。 進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等） 起止日期 主要工作內(nèi)容 完成程度 2013.03.01～2013.03.09 收集資料 2013.03.10～2013.03.19 總體方案論證、選擇、整體結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì) 2013.03.20～2013.03.29 根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算 2013.03.30～2013.04.01 中期考核 2013.04.02～2013.04.15 繪制總圖及零件圖等 2013.04.16～2013.05.06 整理完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 2013.05.06～2013.05.13 預(yù)審 2012.05.14～2012.05.26 答辯與修改定稿 論證小組意見 組長(zhǎng)簽名： 20 年 月 日 專業(yè)委員會(huì)意見 專業(yè)委員會(huì)主任簽名： 20 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。 2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 開題論證記錄 學(xué) 院： 工學(xué)院 記錄人： 學(xué)生姓名 熊晨 學(xué) 號(hào) 200940614224 年級(jí)專業(yè)及班級(jí) 2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)（ 1 ）班 指導(dǎo)教師姓名 陳力航 指導(dǎo)教師職稱 講師 論文（設(shè)計(jì)）題目 馬達(dá)支架級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì) 論證小組質(zhì)疑： 學(xué)生回答簡(jiǎn)要記錄： 論證小組 成員簽名 論證地點(diǎn)： 論證日期：20 年 月 日 注：此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫。