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摘要盒形件被广泛应用于生产中。小到微型马达外壳，大到汽车覆盖件，盒形件在各领域起到不同的作用，如防护、防磁漏、固定等。盒形件是非旋转体零件，其几何形状是由4个圆角和4条直边组成。拉深变形时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。与旋转体零件的拉深相比，其拉深变形要复杂些。借助ANSYS/LS-DYNA非线性有限元分析软件，对制板料成形性能仿真，大幅度的减少设计和实验的量，降低成本费用，提高材料的成形质量。从而探讨盒形件的成形工艺目前人们对于盒形件拉深的变形特点将有助于指导生产、缩短产品生产周期，提高盒形件的产品质量。模拟结果表明，变压边力控制技术可以显著改善盒形件成形性能。关键词：盒形件；ANSYS/LS-DYNA；变压边力ABSTRACTThebox-shapedpiecesarewidelyusedinproduction.Tothemicro-motorcasing,largecarcover,boxshapedpartplaysadifferentroleinvariousfields,suchasprotection,anti-magneticleakage,fixed.Thebox-shapednon-rotatingbodyparts,anditsgeometryisrepresentedbyfourroundedcornersandfourstraightedge.Deformationofthedrawing,theroundedpartoftheequivalentofacylindricaldrawingthestraightedgepartequivalenttothebendingdeformation.Comparedwiththerotatingbodypartsdrawing,deepdrawingdeformationismorecomplicated.WiththeANSYS/LS-DYNAnon-linearfiniteelementanalysissoftware,thesystemofsheetmetalformabilitysimulation,substantiallyreducetheamountofdesignandexperiment,toreducecostsandimprovethequalityofthematerialforming.Thebox-shapedpiecesformingprocesssoastoexploretheboxdrawingdeepdeformationcharacteristicswillhelpguidetheproduction,shortentheproductioncycle,toimprovethebox-shapedproductquality.Thesimulationresultsshowthattheblankholderforcecontroltechnologycansignificantlyimprovethebox-shapedformingproperties.Keywords:box-shapedparts;theANSYS/LS-DYNA;blankholderforce.目录第一章绪论在现代工业生产中，60%~90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，而模具作为一种高附加值的技术密集型产品直接为高新技术产业化服务，又大量采用高新技术，因此模具已是高新技术产业的重要组成部分。而模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。1.1冲压模具市场情况模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业近年来，我国模具工业有了长足的进步。2005年模具产值为610亿人民币，2006年约720亿，平均每年以20%～25%的速度增长。模具的技术水平同样有显著提高，一些国产优质模具的性能已接近国外同类产品的先进水平，而这些优质模具大多数为塑料模和冲压模。现中国模具行业的生产能力约占世界总量的10%，仅次于日本、美国而位列世界第三！除了国有专业模具厂外,广东的中外合资和外商独资模具企业现有几千家,乡镇企业也快速崛起;江苏昆山建成了模具工业群;浙江黄岩被誉为“模具之乡”。中国模具的“珠江三角洲、长江三角洲和以成都/重庆为代表的西部模具”三足鼎立局面已经基本形成。冷冲压技术概述：冷冲压是塑性加工的基本方法之一,它是利用安装在压力机上的模具,在室温下对板料施加压力使其变形和分离,从而获得具有一定形状、尺寸的零件的压力加工方法。因为它主要用于加工板料零件,所以也称板料冲压。我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字）各类冲压模具的生产能力。1.1.1冷冲压的特点：⑴能冲压出其他加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的制件,例如,从仪表仪器小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件。⑵冲压质量稳定,尺寸精度高。由于冲压加工是靠模具成形,模具制作精度高,使用寿命长,故冲压件质量稳定,制件互换性好。⑶生产效率高。例如,汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率,可达每分钟数件高速冲压小型制件,每分钟可达到上千件。⑷材料利用率高。一般为75%～85%,因此冲压加工能实现少废料,甚至无废料生产。在些情况下,边角余料也可充分利用。易于实现机械化与自动化生产。由于冲压加工所用毛坯多为条料或带料,又是冷态加工,大批量生产时易于实现机械化和自动化。冷冲压的缺点是模具制造周期长、制造成本高,故不适于单件小批量生产。⑸冷冲压生产多采用机械压力机,由于滑块往复运动快,手工操作时,劳动强度大,易发生事故,故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。1.1.2冷冲压的应用冲压加工的应用范围十分广泛,不仅可以加工金属板料,也可以加工非金属材料,在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、玩具以及日常生活用品的生产方面,都占有十分重要的地位。另外,在国防工业生产中,如飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产,冲压加工也占有很大的比例。随着汽车和家用电器等行业的飞速发展,在工业发达国家,对发展冷冲压生产给予了高度重视。据近年来的统计表明,美、日等国的模具工业年产量已经超过机床工业年产值的6%～12%。冷冲压模具历史悠久、用途广泛、技术成熟,在各模具中所占比例最大。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场,占整个模具市场的65%以上。因此冲压工艺在我国现代化建设中有着非常广阔的发展景。1.1.3冲压工艺与模具制造技术加入WTO后的中国,全球制造业以垂直整合的模式向亚太地区转移,我国正成为世界制造业的重要基地,中国已成为世界第一制造大国。随着我国国民经济的飞速发展,极大地刺激了机床及模具市场需求快速增长。面对新的国际经济环境,中国机床模具行业将融入世界竞争的新浪潮中。先进制造技术的出现正急剧改变着制造业的产品结构和生产过程,对模具行业也是如此。质量、成本(价格)和时间(工期)已成为现代工程设计和产品开发的核心因素,现代企业大都以高质量、低价格、短周期为宗旨来参与市场竞争。模具行业必须在设计技术、制造工艺和生产模式等方面加以调整以适应这种要求。模具制造现代化正成为国内外模具业发展的一种趋势。。为了满足大批量生产的需要,冲压设备己由单工位的低速压力机发展到多工位的高速压力机;在高速压力机上采用多工位的级进模进行冲压加工,使冷冲压生产达到高度自动化:汽车覆盖件可采用自动送料、自动取件、自动传送的流水线生产。采用冲压新工艺。精密冲裁、液压成形、冲压一焊接复合工艺等特种冲压工艺应用,使冲压工艺的应用范围进一步扩大,冲压制件的质量和生产效率大大提高,从而使生产成本进一步降低。1.1.4中国冲压模具人才紧缺2007年国内汽车模具业销售额出现较大幅度增长,但身为某汽车模具企业总经理的王先生在高兴之余,也不免为公司今后的发展表示担忧:“量上去了,但市场拓展越来越难。销售额增长了,利润几乎没变。模具行业的竞争越来越激烈了。”与汽车零部件又有不同的是,虽说单套汽车模具的附加值不算低,但单一品种通常是小批量供货,难以上大规模,这样算来其利润大多都要被设备折旧、人员工资以及其他费用抵消。为了争夺市场,一些恶性竞争的局面也屡屡出现。有企业人士解释道:“你的报价低,我的报价就要更低。厂家这样做确实没有办法,起码得保证员工吃饭啊!”虽然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速,估计目前已达近百万人,但由于模具企业数量的急剧膨胀、传统教育的力不从心以及模具技师的老龄化,模具人才远远跟不上行业的发展需求,主要表现在总量不足。据有关资料,全国模具从业人员约缺口30~50万人,其中工程技术人员约占20%,尤其紧缺的是优秀的调试工人和模具开发人员。模具人才出现严重断层,人才的匮乏已经成为制约我国模具工业持续、快速、健康发展的瓶颈,因此,要加快我国模具工业与国际接轨,必须大力培养模具人才,建立中国自己的模具人才市场。此外,在中国的模具人才市场中,由于当前模具行业处于特殊的发展阶段,很多模具企业之间乱挖人才的现象也比较普遍,致使模具人才流动过于频繁,一方面不利于模具企业和人才的发展,另一方面也不利于模具经验和技术的积累。因此,对中国的模具企业来说,如何更好地管理人才,如何留住人才,如何为人才提供足够的平台和发展空间是摆在眼前的一个严峻的、迫切需要解决的课题,否则,人才紧缺问题将成为中国模具工业继续高速发展的一个重要障碍。一则来自《广东省模具工业协会五届三次理事会议及政策座谈会》的消息：日本汽车冲压模具厂商Nagara(名古屋市)计划扩大海外模具维护业务。将以中国广州和美国中西部为中心,每半年一批轮流派遣技术人员。目的是改善日本部件厂商等在上述海外工厂缺乏模具技术人员的状况,同时也将维护其他公司的模具。计划将目前占销售额近2成的维护业务培育成新的业务支柱,争取到2009年销售额增至5成。2008年1月,以进入广州市、武汉市以及美国印地安那州的日本厂商为中心,派遣十几名技术人员,在客户企业的工厂,对该公司供货的模具以及当地模具厂商的产品进行校正及精度检测等,还将提供校正方法的有偿技术指导。目标是2010年将向海外派遣的技术人员增至目前的2倍,达到约30人。另外,还将向印度和巴西派遣技术人员,目前时间尚未确定。从这则消息中我们可以看出中国在这方面模具人才的紧缺。为什么日本公司不相信我们中国的模具技术，我们真的值得深思！虽然我国冲模在过去的几年中已取得了较为显著的成就，但是就跟两匹马一样，一匹马在追另一匹马的同时，另一匹马也在前进。造成的结局就是：现在中国冲压模具在许多方面还是不如工业发达国家，和他们相比，我们的冲压模具水平还差很大一截！一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍需要进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍需要进口，一些低档次的简单冲模，已供过于求，市场竞争激烈！1.2冲压模具的发展重点与展望1.2.1冲压行业的主要问题及应对策略①冲压生产机械化、自动化程度低。如代表当今国际水平的大型多工位压力机，美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本在美国35条生产线中69%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而我国汽车工业中多工位压力机的应用则较少。其他如精冲机价格昂贵，是普通压力机的5~10倍，阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。②冲压件生产集中度低。许多汽车集团大而全，导致冲压件生产规模小，集中度低，低水平重复建设，难以满足专业化分工生产要求。③先进冲压工艺应用不多，技