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杭州电子科技大学毕业设计（论文）文献综述毕业设计（论文）题目基于数值模拟的汽车梁零件冲压模具设计文献综述题目基于数值模拟的汽车梁零件冲压模具设计综述学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化姓名吴讴伟班级10090112班学号10901230指导教师陈磊基于数值模拟的汽车梁零件冲压模具设计综述一、前言汽车工业是我国重要的支柱产业。随着数值分析技术、塑性成形理论、冲压技术和计算机技术的发展，数值模拟逐渐应用于汽车冲压成形工艺和模具的优化设计，这对汽车行业发展具有重大意义。数值模拟也叫计算机模拟。依靠电子计算机，结合有限元或有限容积的概念，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法，冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。传统工艺设计过程中,对于形状不规则的较复杂拉延零件,只能是凭借经验和类比设计的方法来估计其拉延工艺的好坏，这样的设计过程显然跟不上汽车工业的发展，随着计算机技术的不断发展,计算机辅助工程(CAE)已广泛应用于板料成形过程分析,不仅可用于后期的工艺分析及模具设计中,也可用于产品设计阶段以确保零件具有较好的冲压成形工艺性。我国模具行业的发展前景非常看好，新车型对模具有较大需求，整车的车型需要大中型的汽车模具，因此模具工业一定要承担起汽车零部件模具的设计，为我国汽车行业快速进入世界先进行列发挥应有的作用，从模具技术发展来看，高精度、低成本、交货期短是今后模具发展的一个趋势，模具的标准化加工和模具标准件的发展将会有力的促进中国汽车工业的发展。DYNAFORM是美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板料成形过程模拟仿真的专用软件，它有以下优先：1、数据统一；2、强大的求解功能；3、强大的非线性分析功能；4、智能网格划分；5、良好的优化功能；6、良好的用户开发环境。二、主题胡轶敏在其所撰的《车身覆盖件冲压成形动态仿真的研究进展》（载自《力学进展》，2000年，第30卷，第2期，第266页）一文中说到，建立几何模型和有限元模型只是整个覆盖件冲压成形CAE系统的一个环节.目前来看,这一环节是实现从CAD到FEA的过程,即对新设计的模具和工艺,通过仿真分析预测成形结果,进而对设计进行评价.而对设计所做的修改,只是设计人员根据评价结果在CAD工作环境下人工完成的。换句话说,覆盖件成形后的变形结果不能直接反演成相应的模具型面,即不能由有限元分析的变形结果自动、直接地获得模具的几何模型。所以,目前的建模是单向不可逆的。如果能实现由覆盖件成形仿真分析的变形结果直接映射成模具几何模型,即实现建模的双向可逆性,那么将大大提高模具设计的水平和效率,尤其是对多步冲压中的模具设计更是如此。有了合理的模具CAD模型,即可由CAM系统控制数控铣床加工模具。因此,实现双向建模无疑是轿车覆盖件冲压成形计算机辅助工程(CAE)系统的发展方向之一。吴华在其所撰的《数值模拟在汽车板成形中的应用》（载自《宝钢技术》，2002年，第1期，第6页）提到板材成形数值模拟技术得到了很大发展,并在实际的冲压工业中得到了广泛的应用。在汽车钢板选材分析过程中,应用板材成形数值模拟技术能方便地观测到零件的冲压成形过程,了解其成形缺陷,从而在模具的工艺参数、坯料的尺寸形状和汽车钢板性能特点之间获得最佳的匹配。随着板材成形数值模拟技术的进一步成熟,可以说,板材成形数值模拟技术正推动汽车和冶金企业的模具开发和汽车钢板的选材问题由传统的试错法向科学计算的变革和工艺方案进行合理的修改,这是工程应用的最大难点。卿晏清在其所撰的《覆盖件有限元模拟技术及应用》（载自《汽车工艺与材料》，2003年，第6期，第30页）总结出目前，板料成形有限元数值模拟破裂的主要判断准则是成形极限图和最大变薄率。后者简便，但不能反映应变状态对成形极限的影响。前者至今未能很好地考虑应变路径的非线性影响因素。陈涛在其所撰的《数值模拟技术原理及其在汽车覆盖件设计及冲压工艺分析中的作用》（载自《轻型汽车技术》，2004年，第3期，第19页）提到目前,数值模拟技术已成为拟实制造技术的核心之一,也是实现新产品开发短周期、高质量、低成本目标的重要手段。这一技术逐渐更新了川门对金属塑性成形过程的传统认识,而且可以逐步建立一套能紧密结合生产实际的先进设计方法,既促进料冲压工艺的发展,也将使理论达到对生产实际的指导作用。但是,由于金属塑性成形过程是一个影响因素复杂的非线性变形过程,有限元数值模拟技术本身还有待进一步完善与研究,如考虑金属材料微观、亚微观结构对成形的影响及其本构方程的研究,成形过程摩擦与润滑机理及其理论模型的研究,成形过程缺陷分析技术的研究,都有待展开。总之,要想更加全面、更加深人地揭示金属塑性成形过程的特性和行为,依靠各个学科的相互交叉渗透,使过程仿真技术进人一个高效、实用的新阶段。李奇涵在其所撰的《基于数值模拟技术的板料冲压成形模具开成》（载自《新技术新工艺》，2005年，第8期，第8页）阐述建立几何模型和有限元模型进行求解是冲压成形模拟的主要工作,但目前还不能将模拟结果自动反向映射成相应的模面,所以需要对结果做出人工分析判断并提出解决方案,并在此基础上结合工程应用经验,对模面进行设计。黄艳松在其所撰的《基于Dynaform的汽车零件冲压成形模拟的研究》（载自《大众科技》，2009年，第12期，第129页）总结到应用数值模拟技术可以成功地预测零件的冲压成形过程，但用模拟分析技术完全代替传统的做法还有许多工作要做。要提高我国板材成形数值模拟技术的水平，除大力引进和吸收国外高新技术外，还需开展多学科的交流与合作，其中包括模具设计、冲压工艺、数值方法、力学、材料科学、计算机技术等学科，不断加强和提高我国自主创新能力，努力把高新技术的功效发挥到及至，创造更大的经济效益。母德强在其所撰的《DYNAFORM在冲压成形中的应用》（载自《机械研究与应用》，2013年，第3期，第26卷，第64页）提出的数值模拟分析步骤1、零件模型的导入与网格的划分在Pro/E软件中对零件进行三维模型的建立，导入到Dynaform软件中；2、确定冲压方向3、创建压料面与工艺补充面；4、参数的确定，包括材料性能参数的选取、压边力的计算与确定和凹模运动速度；5、任务的提交与运算完成前处理过程后，就可以交由Dynaform软件中的:LS-DYNA求解器进行求解。三、总结近年来，板料成形数值模拟技术在实际生产中已达到相当普及的程度，它已经逐渐改变了传统的生产方式。但它并不能代替传统的方法，只能作为一种辅助的手段。一方面是实际生产更具有真实性，再一方面就是数值模拟的影响因素很多，不能够达到预期的成形精度。对于板料成形数值模拟技术来说，还有很多需要发展的地方。我们相信，在各种技术成熟的推动下，数值模拟技术必将取得更大的进步。CAD、CAE在设计中可以同步使用，计算分析与设计同步，使设计方案达到优化，使产品由出现问题的“事后分析”，转为由设计开发过程中的“事前控制”，变被动为主动，从根本上保证产品质量。经过前段时间对数值模拟技术与冲模模具方面的进行的各方面研究总结，认识到了如见现状的情况，对比国内外的发展状况和研究动态，我对该课题已经有了充分的了解。下一步我的研究内容为，以某汽车覆盖件为例，对其整套模具进行设计，包括：零部件的工艺设计，模具的结构设计，压力中心的选择，压力机的选择等，对模具进行了装配。随后对有限元基础、有限元软件进行更深层的了解，探讨了PRO/E和Dynaform的选择问题，最后对覆盖件进行了数值模拟，说明了冲压件数值模拟的有限性和可行性。在分析研究其合理功能原理的基础上拟定设计方案，对相关机构及构成作设计，并进行计算机三维造型设计，绘制完成装配图、零件图。四、参考文献[1]胡轶敏.车身覆盖件冲压成形动态仿真的研究进展[J].力学进展,2000,(30):266-267.[2]吴华.数值模拟在汽车板成形中的应用[J].宝钢技术，2002，(1):6-7.[3]卿晏清.覆盖件有限元模拟技术及应用[J].汽车工艺与材料，2003，(6):30-31.[4]陈涛.数值模拟技术原理及其在汽车覆盖件设计及冲压工艺分析中的作用[J].轻型汽车技术，2004，(3):19-20.[5]李奇涵.基于数值模拟技术的板料冲压成形模具开成[J].新技术新工艺，2005，(8):8-9.[6]黄艳松.基于Dynaform的汽车零件冲压成形模拟的研究[J].大众科技，2009，(12):129-131.[7]母德强.DYNAFORM在冲压成形中的应用[J].机械研究与应用，2013，(3):64-65.[8]夏鸿雁.板料成型过程的数值模拟综述[J].沈阳大学学报,1998,(2):2-3.[9]卢险峰，冲压工艺模具学[M]，机械工业出版社，2006[10]刘靖岩.冷冲压工艺与模具设计[M]，中国轻工业出版社，2006[10]曹立文、王冬、丁海娟、郭士清．新编实用冲压模具设计手册[M]．人民邮电出版社,2003[11]王勖成，邵敏，有限元法基本原理和数值方法[M]，清华大学出版社，1995[12]郑家贤．冲压模具设计实用手册[M]．机械工业出版社,2001[13]赵昌盛，实用模具材料应用手册[M]，机械工业出版社，2005[14]叶先磊，史亚杰，ANSYS工程分析软件应用实例[M]，华大学出版社，2003