變壓器硅鋼片零件的冷沖壓模設計-落料模含SW三維及8張CAD圖

變壓器硅鋼片零件的冷沖壓模設計-落料模含SW三維及8張CAD圖,變壓器,硅鋼片,零件,沖壓,設計,落料模含,sw,三維,cad 1．畢業(yè)設計的主要內(nèi)容、重點和難點等 主要內(nèi)容：本次設計的內(nèi)容為變壓器硅鋼片零件沖壓工藝分析與模具設計，對零件圖進行總體分析，分析其的冷沖壓工藝性，確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式，進行尺寸設計，進行三維實體設計，畫出零件圖和裝配圖。具體步驟分為： 1、 沖壓件的工藝分析與設計 2、 確定毛料形狀、尺寸和下料方式 3、 擬定沖壓方案 4、 工藝計算 5、 模具結(jié)構(gòu)設計、計算結(jié)構(gòu)尺寸 6、 選擇沖壓設備 7、繪制總裝配及零件圖 重點：沖壓方案的確定，工藝計算，模具結(jié)構(gòu)設計、計算結(jié)構(gòu)尺寸以及繪制總裝配圖等 難點：模具結(jié)構(gòu)設計以及選擇沖壓設備 2．準備情況（查閱過的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設備、實驗條件等） 文獻資料： [1] 王孝培編著.沖壓手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002. [2] 袁國定編著.模具常用機構(gòu)設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003 [3] 彭建聲編著.模具設計與加工速查手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 [4] 孫鳳勤，閆亞林等編著.沖壓與塑壓成形設備[M].北京：高等教育出版社，2003 [5] AMkaddem et al.Experimental characterisation in sheet forming processes by using Vickers micro-hardness technique [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2006, 180(1-3): 1-8 [6] 楊占堯編著.沖壓模具典型結(jié)構(gòu)圖例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 [7] 牟林，胡建華等編著.沖壓工藝與模具設計[M].北京：中國林業(yè)出版社，北京大學出版社，2006 [8] 付宏生編著.冷沖壓成形工藝與模具設計制造[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005 [9] 宛強編著.沖壓模具設計及實例境界[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 3、實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料 實施方案： 本次設計按照工藝分析——工藝方案確定——模具結(jié)構(gòu)設計的思路進行。 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案： ①落料—沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 ②沖孔－落料復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。 ③沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。 方案②只需要一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，生產(chǎn)效率也高盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復雜，但由于零件的幾何狀態(tài)簡單對稱模具制造并不困難。 方案③也只需要一副模具，生產(chǎn)效率也很高但零件的沖壓精度較差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜。 方案確定：由上述分析比較可知采用方案二更佳。 進度實施計劃： （1）3月1日前：閱讀任務書，準備相關(guān)資料，完成開題報告的填寫； （2）3月2日~3月12日：查閱資料，英文翻譯，畢業(yè)設計題目思路設計； （3）3月13日~3月20日：準備計算機及相應軟件，熟悉CAD繪圖方法； （4）3月21日~4月10日：模具結(jié)構(gòu)設計分析，模具方案設計； （5）4月11日~4月21日：模具結(jié)構(gòu)設計分析，工藝設計和計算； （6）4月22日~5月11日：模具裝配圖和零件圖設計； （7）5月12日~5月22日：論文撰寫； （8）5月23日~5月28日：檢查、修改、打印、畢業(yè)答辯準備 指導教師意見 指導教師（簽字）： 2011年3月　　日 開題小組意見 開題小組組長（簽字）： 2011年3月　　日 院（系、部）意見 主管院長（系、部主任）簽字： 2011年3月　　日 - 3 - 畢業(yè)設計(論文)外文翻譯 （譯文） 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 聶杰聰 學 號： 0800110220 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 韋荔浦 職 稱： 實驗師 2012年05月20日 拓撲優(yōu)化的模具為高強度減重板料沖壓成形過程 技術(shù)部門的可塑性,上海交通大學華山路1954,上海200030、公關(guān)。 機械工程學系,西北大學、伊利諾州埃文斯頓,美國 歷史條:在2011年1月4日被收錄，在2012年1月6號修訂后被收錄，正式接受的日期是2012年3月19日 關(guān)鍵詞：減重模具拓撲優(yōu)化數(shù)值模擬實驗驗證 高強度鋼日益用于汽車車身結(jié)構(gòu)以提高燃油效率和行車安全。為了保持高剛度和形成條件下成形載荷、沖壓模具的設計有較大的結(jié)構(gòu)尺寸和厚可能導致體重較重的模具。針對模具重量/節(jié)省成本,使最需要剛度、一個拓撲優(yōu)化方法,提出了基于固體各向同性微觀結(jié)構(gòu)在(SIMP),以減少重量的關(guān)鍵模具組件。在優(yōu)化、多重加載條件下形成的位置在不同被認為是保證在上述提到的最大撓度極限位置值。此外,互動行為模具組成部分之間考慮進化反映實際接觸。一個腳底杯,驗證了設計方法。 通過拓撲優(yōu)化、重量壓邊減小28.1%?；趦?yōu)化結(jié)果,邊是重新設計,加工,沖壓試驗結(jié)果表明,零件沖壓缺陷形成具有相同的壓邊力、厚差之間原有的和新沖壓件沿橫截面是小于0.06毫米,如下。4.29%的初始毛坯厚度。這表明,該方法能有效地減少體重和維護模具衍生沖壓零件成形性能。 2012年教育部博士點基金有限公司版權(quán)所有。 1. 介紹： 輕便的產(chǎn)品被視為一個有前途的手段,提高能源利用效率從1990年代初期開始,[1]。最近,先進的高強度鋼(展現(xiàn)出了具有初始屈服應力超過500 MPa[2]利用越來越受到的目的是為了實現(xiàn)汽車輕考慮購買力的整體表現(xiàn),安全和環(huán)境友好。溫和的鋼相比,然而,通常的高強度鋼沖壓模具荷載施加較高。特別是,展現(xiàn)出了一個硬度與4 - 5倍高于輕度鋼[2]的顯著影響生產(chǎn)工具和模具設計。應付所需的額外的力/壓力形成展現(xiàn),工程師經(jīng)常想擴大規(guī)模支持元素在沖壓模具和選擇更好的材料來的正常運行。不幸的是,這也直接增加整體重量和間接增加模具的制造成本和營運成本。因此,一個人的關(guān)鍵要求閃光的是- - - - - -建立一個新的系統(tǒng)的模具設計方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)經(jīng)驗的模具材料的高效,因此減少模具亡的重量。 研究人員最近定性研究其所模具的結(jié)構(gòu)——行為沖壓工藝。壓邊力最重要的參數(shù)之一,影響成形壓邊的撓度分布不均勻會導致壓邊力和明顯影響成形性空白,即使偏轉(zhuǎn)量非常小的[3]。此外,回彈的關(guān)鍵問題之一是影響其工作質(zhì)量元件郵票,張丹和林[7]中發(fā)展了一種解析解回彈最小沖壓件由剛性沖床、彈性變形模具。此外按在沖壓工藝和定義他們分為兩類。新聞界的撓度變形或按框架和全球的沖壓工具被視為宏觀設備,而微觀設備意味著信息所產(chǎn)生的直接在表面形成的工具,通常是一個或兩個命令量值大于低宏觀-變形。 為了研究模具結(jié)構(gòu)偏斜丁曉萍。[9]先應用有限元法(FEM)在紙上金屬模具的設計過程進行了預測,并提出-模具結(jié)構(gòu)和應力加載條件所致。隨后,全三維有限元法離散化是用來證實的強度和剛度的沖壓模具(第十條、第十一條],協(xié)助設計[12,13],確定所需的壓力/噸位[14],并準確地預測回彈[15]的撓度時形成的工具和出版社是考慮。然而,兩個主要的缺點應注意的問題。一方面,如果成形有限元模擬是完全加上模具結(jié)構(gòu)分析采用彈性定義,不是標準剛性工具的定義、網(wǎng)格建模的努力和計算會很耗時。另一方面,模具結(jié)構(gòu)分析使用載荷邊界提取成形過程的模擬結(jié)果與傳統(tǒng)的剛性模具的定義或許不是很準確,它仍然需要大量的足夠努力建模工具為精細三維網(wǎng)格在結(jié)構(gòu)分析。因此,三個變形剛體簡化模型(DRB),靜力凝聚(SC)和系接觸(TC),提出了加快仿真[16、17]?？紤]到計算精度、時間、擊打丁曉萍。[17]表明TC模型優(yōu)于其他模型。 在實驗研究已經(jīng)開展測量模具的結(jié)構(gòu)撓度和力量在沖壓工藝條件。張丁曉萍。[11]丁曉萍。[18]開發(fā)出一種動態(tài)應變DAQ系統(tǒng)使用應變規(guī)跟蹤撓度和驗證模擬結(jié)果成形模具,分別。王建民(19)附上一套小型遙控數(shù)據(jù)采集單元的組成和菌株沖壓模具關(guān)鍵地點被收集并比較與仿真預測。那就是:永遠,這些技術(shù)不能有能力測量應變之間的接觸表面,形成板料的工具。為克服這一缺點,分布式嵌入式傳感器被利用來實時獲得的接觸壓力分布界面基于薄板樣條插值方法(TPS)[20 - 22)。 以往研究表明這是必要的調(diào)查模具變形行為在沖壓工藝對模具結(jié)構(gòu)強度的驗證和成形質(zhì)量的改進。提高能源效率的沖壓工藝,非常有必要減少模具重量同時保持其完整性。一些研究人員也指出模具結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果可作為指導改進模具設計模具結(jié)構(gòu)和減輕體重(11、18、19) 進一步-更多的,研究人員介紹了拓撲優(yōu)化方法在優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)?？紤]到壓力分布在最后一步的繪畫,解和陽(23)建立了一個簡化的欄目模型獲得優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)及模具重量減少使用田口方法。尼爾森醫(yī)生[24] 拓撲優(yōu)化卡車蓋模具考慮兩種負荷操作和運輸結(jié)構(gòu)的剛度和提高減輕體重。 修改后的模具結(jié)構(gòu)更不僅顯示,總體應力分布-我們也認識到大約15%,大約20%的最大位移減少體重下降。他們的作品強烈表明拓撲優(yōu)化方法能有效減少總重量的工業(yè)沖壓模具。然而,一個限制是零件在成形有限元模擬被確定為剛性,而就提供了一個約-模仿模具的結(jié)構(gòu)響應。陳等人[25]。成功地達到了54.5%的質(zhì)量降低粘結(jié)劑的雙曲型底杯模具拓撲優(yōu)化方法采用基于提出的總體負載映射算法。該算法把反力在沖壓模具和空白之間拓撲優(yōu)化仿真模型的基礎上對模具結(jié)構(gòu)靜力等效的原則。盡管全球映射算法進行了驗證荷載的測點[11],這是相當昂貴的計算資源條件。因此,有必要開發(fā)一種新的算法來克服這個缺陷進行拓撲優(yōu)化沖壓模具。 上述工作的巨大潛力證明利用拓撲優(yōu)化方法在模具重量減少,但是以下幾個方面必須考慮的方法來延長工業(yè)應用。首先,的彈性變形工具不能完全忽略了在沖壓仿真獲得更準確的加載條件下,因此,沖壓零件的質(zhì)量就可以得到更好的評估。第二,必須毫不動搖地模型之間的交互沖床、粘結(jié)劑,由于可能的彈性變形和傾斜刀具在形成過程。此外,歷史上的載荷分布在整個模表面需要被考慮獲得全局優(yōu)化的動態(tài)載荷作用下,反映在沖壓工藝。最后一點,更多的研究需要檢查實驗驗證的性能優(yōu)化和模具真正空白的成形質(zhì)量。 本篇論文,我們提出一個方法來全球模具結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化模型之間的相互作用,模具零部件和動態(tài)加載歷史在沖壓工藝。獨特的方法集映射算法局部負荷與拓撲優(yōu)化方法。方法將詳細解釋了第一。一個空白的持有者的專門設計杯拉拔模將被用來評估其有效性和可行性,經(jīng)過兩個數(shù)值模擬研究的方法和實驗驗證。 2. 方法 這部分說明了該設計方法對模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。結(jié)合分析方法形成拓撲優(yōu)化使用一個高效的映射算法這兩種數(shù)值工具之間。使用這種方法,優(yōu)化了模具結(jié)構(gòu)的前提下形成的性能。圖1描述了該方法的程序流程圖。左手邊的流程圖顯示主要階段的方法和流程在右邊黑色物體的迭代過程中使用了拓撲優(yōu)化方法。一個設計將開始與當前最好的練習,這是通?；跇藴屎?或設計師的經(jīng)驗。然后板料沖壓成形過程進行模擬將獲得表面負荷條件下對模具結(jié)構(gòu)。隨后,表面負荷將被轉(zhuǎn)移到模具結(jié)構(gòu)分析模型邊界條件的力量利用發(fā)達地區(qū)負荷映射算法。根據(jù)分析結(jié)果的模具結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)行為揭示了成形過程中,然后設計模具結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的空間將被認定。拓撲優(yōu)化技術(shù)是用來實現(xiàn)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。自從獲得結(jié)構(gòu)是一種概念設計、模具結(jié)構(gòu)設計必須保證正確率。最后,一個檢測周期將用于保證優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能后重新設計模具結(jié)構(gòu)。 2.1. 映射算法局部負荷 值得注意的是,使用有限元網(wǎng)格模型仿真和模具亡的沖壓工藝分析是完全不同的由于客戶的具體要求。對板料成形有限元模擬、模具幾何特征滿面,小的地方,比如魚片是復雜的,但仍需要精細網(wǎng)狀成形性分析的。然而,在模具——結(jié)構(gòu)分析,對模具的某些特征臉可以簡化由于其有限的影響模具結(jié)構(gòu)的應力分布。這樣的簡化有助于減少所有的元素數(shù)量和提高計算效率。要克服高內(nèi)存需求的全球載荷映射算法[26],局部負荷的實現(xiàn)算法,自動映射是這里發(fā)展起來和有效轉(zhuǎn)移反應力獲得模具沖壓模擬面臨邊界元素分析和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。程序的實現(xiàn)算法進行了總結(jié)如下： 步驟1:三角邊界的邊界表面的三維實體元素在結(jié)構(gòu)分析工具,然后用對齊工具沖壓模擬網(wǎng)格在同一坐標系統(tǒng)。 第二步:把節(jié)點沖壓模擬網(wǎng)格節(jié)點集根據(jù)成不同的情緒智商。(1)。 (1) 在s的數(shù)量是節(jié)點集,n是總額嗎?模具表面邊界節(jié)點,P是最大的允許處理節(jié)點的數(shù)量確定的分配的內(nèi)存,“[]”代表四舍五入操作。 第三步:項目接觸力計算模擬沖壓成形過程中各節(jié)點的節(jié)點組硅(我?第1、2、……,s)的工具在最近點網(wǎng)格上的模具結(jié)構(gòu)三角形單元邊界。 第四步:將投射接觸力從那個特定的節(jié)點指向三個三角形單元的靜態(tài)等效的原則。 , i=1,2,...,s-1 (2) 在m的數(shù)目節(jié)點提取的模具表面模具結(jié)構(gòu)元素分析,總體目標負荷矩陣,目標是組成部分負荷矩陣,矩陣的硅負荷相對應的形函數(shù)變換矩陣。 第五步:總結(jié)映射結(jié)果,顯示在Eq。(3)。 (3) 總形函數(shù)在哪里總變換矩陣和初始荷載矩陣。 2.2。 拓撲優(yōu)化方法 拓撲優(yōu)化的有效手段之一是找到最優(yōu)布局連續(xù)體結(jié)構(gòu)在指定的區(qū)域與尊重到預定的設計目標?；靖拍畈町愑?種常用的方法:均化方法、漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化(ESO)和密度的方法。均化方法在連續(xù)體拓撲優(yōu)化結(jié)構(gòu),直接刺激了在這個領域中的研究。然而,由于強度計算能力的要求,它沒有被廣泛地采用。ESO是拓撲優(yōu)化的計算方法開發(fā)和史蒂文·謝(29歲)。雖然ESO方法簡單易行,可以很容易的實施到任何普通的有限元程序,所得到的最優(yōu)拓撲結(jié)構(gòu)高度取決于去除指定的數(shù)量和比例的初始因素。人工材料模型提出了一種從工程的角度來看,它的相對密度被假設為成正比的人造有效彈性模量,感興趣區(qū)。在密度法、固體各向同性微觀結(jié)構(gòu)在懲罰(SIMP)[31]和合理近似材料性質(zhì)(漸變)[32]是兩個常用插值方法。我們將采用SIMP法在分析假定模具結(jié)構(gòu)的彈性變形,這種方法將簡短概括。 一般來說,連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化,制定符合最低限度問題[31]。讓內(nèi)部的虛擬工作的彈性體(u,v型)和平衡你任意一個虛擬位移v被表示為 (4) 在設計領域是阿,Eijkl(x)是設計變量在這個領域,eij(u)和(5)是彈性ekl處于彈性物體歸因于靜態(tài)場u,v和虛擬位移場,分別。工作完成后,通過外荷載作用在結(jié)構(gòu)上可以表示為一個 (5) 在f是身體的力量和t是牽引的部分邊界的牽引的邊界。最低合規(guī)(最大的總體剛度)表示如下: l(u) (6) 這里的平衡方程寫在其脆弱的傳統(tǒng)形式。你是指利用上界的空間位移場,r(x)是相對密度,代表一個給定的各向同性彈性模量材料,p罰因子、V的總量和設計領域的相對密度的局限性,為了避免可能奇異的解決方案。當解決問題的形式的情緒智商。(6)通過有限元方法、拓撲優(yōu)化與一個卷約束表示 (7) 使用C語言的代表是否結(jié)構(gòu)總剛度矩陣K是嗎,你是指其相對濃度6凡流元素,k0e是6凡流的剛度矩陣元素,F和你這個匯流的力和節(jié)點位移,分別指ue元素位移矢量,N是元素的總量,V是物料體積優(yōu)化后,fV是體積約束結(jié)構(gòu)定義體積、值是最初的設計域體積和已經(jīng)是6凡流的體積元素。 3。個案研究 在這個章節(jié),杯拉拔模說明圖1顯示的程序,用實例驗證了該方法的有效性,通過數(shù)值模擬。圖二顯示幾何形狀的杯。 部分對稱相對于Y-Z平面和有一個 Z方向特征可能導致穿孔傾斜通過翻譯在Y軸方向。 圖2。原理圖杯:(一)x - y的看法:L = 181 mm,W = 194毫米和(b)Y-Z觀點:H = 42 mm,S = 16毫米,R1 = 16.5毫米,R2 = 13.5毫米,R3 = 123.5毫米。 3.1。 成形過程模擬 大多數(shù)板料沖壓成形仿真模型忽略的彈性變形工具和之間的相互作用在成形過程的工具,但這種模式已逐漸成為與持續(xù)的增長不能使用高速鋼和展現(xiàn)出了更高的成形力由于(有時可以高出2 - 3次輕度的鋼)和模具結(jié)構(gòu)偏斜。因此,有必要建立一個更好的沖壓仿真模型來克服這一缺點。 改進后的仿真模型已研發(fā)出LS -動力學和半模型見圖3。所有的工具除了沖頭?；癁閯傮w。立體元素被用來模型沖頭為了調(diào)查之間的互動行為沖床和邊由于沖床傾斜或彈性變形沖壓本身。有五個一體化殼單元厚度方向芽體被用來模型初始板料在1.4毫米厚度。此外,適應網(wǎng)格策略3精致水平空白申請整個成形有限元模擬。庫侖摩擦模型被用來模型之間的相互聯(lián)系的身體。Barlat屈服函數(shù)模型的[33]被選中如下: 在a,c,K1和K2是由R00參數(shù)、R45,和R90 sY。 sY是最初的屈服應力。推薦m = 6通信材料。表格1和2顯示材料的特性。 力之間的相互作用的歷史沖床和邊成形仿真是顯示在圖4,他們主要來自兩個沖床傾斜的維度和彈性變形沖壓本身。演化的力量相互作用可分為四個時期(I-IV)。 圖3。沖壓仿真模型的原理與夾具和空白的配置。 圖4。進化之間相互作用的力沖床和壓邊。 沒有交互力都戴板壓邊在階段我哪里淺杯成立(直到斯托克城小于16.5毫米)。然而,拉延成形收益、相互作用的力量出現(xiàn)在滑板在Y軸方向的壓邊在第二和第三階段,并且達到了最大值點在3。然后沖頭逐漸傾斜Y方向的改變,從其負面方向III期。因此,沖床和之間的接觸壓邊發(fā)生的滑板在側(cè)及相互作用的力量達到最大值負Y軸方向5點。不同板料成形狀態(tài)點上2、3和5個同樣顯示在插圖,如圖4。 3.2。 載荷映射結(jié)果 載荷映射策略是在第2.1節(jié)介紹沖壓模擬之間的橋梁和模具的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化。在空白載荷分布在三種不同工況的持有者,即分二、三、五圖4中,負荷映射后如圖。5(a),(b)和(c)分別。箭頭方向箭頭代表負荷方向與負載大小長度反映。 比較的演變之間互動部隊沖床和壓邊顯示在章節(jié)3.1,發(fā)現(xiàn)映射結(jié)果圖。負荷的特點5恰當?shù)孛枋龈淖兎较虻南嗷プ饔玫牧α?。在非均勻載荷分布壓邊面主要是由于厚度變化對法蘭空白區(qū)域。 3.3。 拓撲優(yōu)化沖壓模具的組成部分 目前,沖壓模具結(jié)構(gòu)設計根據(jù)標準指南。實踐所面臨的挑戰(zhàn)的時候成形新工藝新材料或受雇。顯然,拓撲優(yōu)化是其中一個最強大的工具來優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)使設計達到更好的性能,尤其是從質(zhì)量降低。在這部分,邊的覆蓋件拉延模具顯示杯之前,將用于實例分析和驗證。詳細說明了優(yōu)化程序在圖1。 3.3.1。拓撲優(yōu)化模型 模具結(jié)構(gòu)的目的是找到最小拓撲優(yōu)化模具質(zhì)量的體積分數(shù)表示。這樣做的目的是表達如下: 圖5 在空白持有人載荷分布在不同的形成階段。(一個)點2:中風在16.5毫米(b)點3:中風在39.5毫米,(c)點5:中風在42毫米 在w *最大結(jié)點位移優(yōu)化后,0是最初的最大結(jié)點位移,是用來平衡系數(shù)之間的關(guān)系和結(jié)構(gòu)性能質(zhì)量降低。一個結(jié)構(gòu)性能指標,顯示在Eq。(10),提出了一種價值選擇。 索引代表在SP的結(jié)構(gòu)、性能指標f減少優(yōu)化后減少的體積分數(shù),snmax和最大應力smax分別在優(yōu)化結(jié)構(gòu)和最初的結(jié)構(gòu),Cnmax和Cmax最大遵守的優(yōu)化結(jié)構(gòu)和最初的結(jié)構(gòu),分別。一個更高的SP指標意味著結(jié)構(gòu)具有更好的行為在兩個減重、結(jié)構(gòu)性能。 邊進行了建模元素在25416年和1608 6-node磚棱柱元件。為了保持生產(chǎn)力優(yōu)化幾何,整個壓邊分為設計空間和其空間如圖 圖6?？臻g的定義,其設計空間。 圖6。其空間的面積在材料接觸的空白在形成過程或一些結(jié)構(gòu)特點,指導袖子、頂出針所在。余下的空間的定義是為進一步的拓撲優(yōu)化設計的空間。根據(jù)工程最佳實踐,筋的寬度定義在10 - 60毫米。 3.3.2?；诙鄠€加載拓撲優(yōu)化狀況 如圖5、沖壓過程是一個動態(tài)的過程,和最大局部負荷和載荷分布在整個沖壓工藝是相當?shù)淖兞?。因?在考慮多個關(guān)鍵加載條件下優(yōu)化是必要的。在這種情況下,重要的階段被認為是在分二、三、五,如圖4。圖7顯示在它們各自的拓撲優(yōu)化結(jié)果與相同荷載值。資料分布載荷的力量在考慮分二、三、五有其自身的特征。因此,必須采取多種荷載約束轉(zhuǎn)化為考慮為了使優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足所有關(guān)鍵工況下整個過程。 3.3.3。選擇有價值的 一個值的測定在模具拓撲優(yōu)化是至關(guān)重要的。一個價值之間的關(guān)系,并提出了結(jié)構(gòu)性能指標研究了SP指數(shù),如圖8,同時讓所有其它工藝參數(shù)不變。雖然具有降低減體積分數(shù)的一個值越發(fā)增加,其結(jié)構(gòu)性能指標迅速減少。一個= 2.0是最大值在這種情況下,因為SP值指標差異of1.8,1.9和2.0都小于0.5。很明顯,SP指數(shù)達到了最大值當= 1.2被錄取了。 3.3.4。拓撲優(yōu)化結(jié)果 邊結(jié)構(gòu)主要是受到壓邊力和變量相互作用的力量。作為一個結(jié)果,三個典型工況點上2、3和5例采用邊界條件的力量在拓撲優(yōu)化。收斂準則定義為Eq。(11): (kt1)是在fV的體積分數(shù)在(k + 1)日迭代,fV(k)的體積分數(shù)在kth迭代,wnk + 1時為最大的結(jié)點位移的kt1)日迭代,0是最初的最大節(jié)點位移、e和Z是設置值分別為0.005和0.01。經(jīng)歷22迭代計算是融合在體積分數(shù)68.6%。最優(yōu)結(jié)構(gòu)如圖邊是第九。 圖7 .拓撲優(yōu)化結(jié)果的幾個關(guān)鍵工況下不同形成的位置。 圖8。進化的結(jié)構(gòu)性能指標和體積分數(shù)的不同的值減少。 圖9。拓撲優(yōu)化的結(jié)果在多種荷載邊的約束。 圖10。底結(jié)構(gòu)優(yōu)化壓邊。 圖11。結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化壓邊之前和之后。 3.3.5。模具結(jié)構(gòu)設計 因為拓撲優(yōu)化結(jié)果,如圖9只提供一種概念設計和最佳的材料分布,進一步應努力重新設計該結(jié)構(gòu)。介紹了切切削技術(shù)獲得在不同的章節(jié)及幾何Z方向,其空間仍保留。底部結(jié)構(gòu)的重新設計如圖邊是十。比原結(jié)構(gòu)、優(yōu)化壓邊實現(xiàn)體重下降了28.1%左右。圖11表明,優(yōu)化后的最大撓度符合初始邊仍在約束條件下的Eq。(9)和最大應力的一個可接受的增加,這將不會惡化的結(jié)構(gòu)安全。 4。實驗驗證 兩種壓邊圈與原和優(yōu)化結(jié)構(gòu)的制造,以找出實際績效差異之前和之后的拓撲優(yōu)化方法。圖12顯示分布的盲孔和腔底側(cè)的優(yōu)化壓邊繼CAD模型。如圖10。 此外,動態(tài)應變DAQ系統(tǒng)顯示在圖13成立。動態(tài)應變指標是用來轉(zhuǎn)換應變壓邊模擬電壓信號。一個工業(yè)A / D采集卡與電腦連接被用來收集了成形過程中電壓信號。進一步-更多的,一個DAQ顯示軟件開發(fā)的實時數(shù)據(jù)采集和存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理。應變規(guī)系特征性的地點之間沒有接觸空白和工具、工具和工具是存在的。因此,三應變計的位置猛獸如圖。13歲。特別是,地點(A)和(B)在對稱位置是檢查的準確性、可靠性,這一實驗系統(tǒng)。 圖12。底結(jié)構(gòu)的優(yōu)化壓邊。 5。討論 圖14顯示比較實測負荷曲線(黑線和藍色線)使用不同的壓邊圈。研究發(fā)現(xiàn),一般的演變趨勢的負荷曲線使用初始和優(yōu)化壓邊圈具有良好的相關(guān)性,但一點區(qū)別最后階段。不同的是直接誘發(fā)的減少可能是物流的結(jié)構(gòu)剛度降低歸因于優(yōu)化壓邊。另外,也提供了沖壓工藝模擬相當準確了負荷曲線——利用初始壓邊(紅色線)。圖。15實驗的比較表明,等效應力在地點b在優(yōu)化壓邊,應力增加最中間的拉拔工藝,但差異小于5帕。在早期的階段,并且最后階段的拉延成形,之間的變異量和初始的最優(yōu)解的要低得多。 圖14。實驗比較負荷曲線的模具。(參考色解釋在這個圖里,讀者主要是指網(wǎng)絡版本的這篇文章。) 圖13。DAQ系統(tǒng)動態(tài)應變和應變計的位置的猛獸 圖。15。實驗比較位置之間的A、B之前和之后的優(yōu)化。 圖16所示。試驗和優(yōu)化結(jié)果比較。(a)和(b)處地點C。 圖17。厚度測量在14立場部分對稱截面沿沖壓。 圖18。厚度比較前后14位置優(yōu)化。 優(yōu)化壓邊是評估字的結(jié)構(gòu)性能和空白的成形質(zhì)量。仿真結(jié)果的等效應力演化的地點和C在兩個壓邊圈與實驗值比較,如圖16歲。它顯示了負荷曲線預測或測量一個地點或C的一個優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)還是跟著老的趨勢,論證了非常小的變化。這意味著應力分布優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)具有較少的改變。另一方面,壁厚分布在14芽體Y-Z節(jié)沖壓零件沖壓模具的初步形成的最優(yōu)壓邊或測定,如圖17和18。結(jié)果相比,利用原有壓邊,變異的平均厚度不改變但最嚴厲的稀疏的較大。然而,最大的差異降低厚度只有0.06毫米測點在5。一般來說,優(yōu)化壓邊結(jié)構(gòu)不僅不會大大影響模具結(jié)構(gòu)的性能,而且不會改變很多空白成形質(zhì)量方面的厚度減小。因此,提出了模具結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法是可行的。 6。結(jié)論 一個基于SIMP展現(xiàn)出了拓撲優(yōu)化方法,提出了沖壓模具進行了論述。與以前的作品相比,該方法不僅考慮了彈性變形和傾斜的關(guān)鍵模具部件,但是也考慮到了互動行為的工具在沖壓工藝仿真建模為了獲得更準確的邊界力條件對模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。此外,多個關(guān)鍵負荷案例在成形過程的參與模具結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化,使優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足客戶的不同要求在沖壓工藝。數(shù)值仿真和試驗杯底部空白持有人在拉拔模杯執(zhí)行細節(jié)和有效性的驗證方法的可行性。拓撲優(yōu)化結(jié)果表明:減28.1%實現(xiàn)與稍稍有點區(qū)別模具的結(jié)構(gòu)性能和空白的成形質(zhì)量。因此,它表明,模具拓撲優(yōu)化方法有助于減少總重量的沖壓模具。 致謝 研究基金由國家重點科技項目具體從工業(yè)和信息化部授予中國通過技術(shù)ZX04014 nos。2010 - 072和2011 ZX04016 - 051,經(jīng)由中國國家自然科學基金不予通過。51075269。 參考 [1]科爾、謝爾曼是。輕質(zhì)材料為汽車工業(yè)。提出1995年神韻,35(1):3 - 9。 [2]國際鋼鐵協(xié)會委員會對汽車工業(yè)。摘要先進的高強度鋼(展現(xiàn)應用指南;2009 年。 [3]西南簡森的彈性撓度的邊在深制件的金屬片。 成熟期過程技術(shù)[J]. 1996;59 歲(1 - 2):34-40。 [4]。 圓滑的設計與應用壓邊系統(tǒng)的優(yōu)化設計對板料成形工藝條件。J成熟期過 程學報2001;10(3):182 - 7。 [5]影響板料成形過程模具設計分析。中央大學土木工程學系ECCOMAS;2004年。 [6]工具和空白的互動-模具在十字架上形成過程。智力J神韻形成2008;1(1):161 -。 [7]一個解析解對回彈的金屬板上印著剛性沖床和一個有彈性的模具亡。J成熟期 過程學報1997;10(3):49-54。 [8]對有效的建模Meinders t宏觀和微觀兩個工具板料成形過程中變形。在國際 研討會論文集,在工業(yè)加工過程數(shù)值方法(4):2007。 [9].利用有限元法在汽車覆蓋件拉延模具結(jié)構(gòu)的設計。中央大學土木工程學 系,98 IBEC”。p。334 - 9。 [10]劉米,東與模擬和綜合形成模具的結(jié)構(gòu)進行分析,為優(yōu)化模具設計。中央大學 土木工程學系碩士國際會議和研討會6th數(shù)值模擬三維板料成形過程;2005。 p。96 - 100。 [11]羅卓荊。模具結(jié)構(gòu)的應力分布分析在高強度鋼沖壓工藝和實驗驗證。促進學 報2010智力成熟期;38(3):184 - 97。 [12]計算機輔助分析與設計過程中板料成形過程:第三部分:沖壓設計。圣人 2007;28(4):1311—。 [13]新聞/模具變形為一個精確生產(chǎn)沖模。學報2008智力副詞,37(8):649 - 56。 [14]調(diào)查所需的壓力影響。中央大學土木工程學系IDDRG 2008國際會議;2008。 [15]安貞煥，李翼，模擬汽車板沖壓成形過程考慮模具變形。中央大學土木工程 學系6th國際會議及研討會的三維數(shù)值模擬板料成形過程;2005。p。90 - 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