數(shù)值模擬的模具設(shè)計探究范文

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1仿真分析

本次設(shè)計利用模擬軟件對拉深過程進行仿真分析，研究其拉深過程中的等效應(yīng)力、應(yīng)變及破壞情況，初步擬定落料、拉深、沖孔及切邊等工序，并為生產(chǎn)出的零件實現(xiàn)表面平整無拉裂、起皺提供理論依據(jù)。由圖4可知，零件第一次成形拉深過程中凸模圓角破壞最嚴(yán)重，是極易發(fā)生拉裂的部位。

這與拉深理論相符，表明仿真結(jié)果符合實際。該零件破壞最大處為2.3＜49.9，說明該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，符合設(shè)計要求；由圖5第二次成形過程云圖同樣可知模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，符合要求。由圖6可知，零件第一次成形拉深過程中等效應(yīng)變發(fā)生在筒壁和凸模圓角部分。原因在于筒壁部分是由材料塑性流動轉(zhuǎn)移而成，而凸模圓角部分承受著徑向和切向拉應(yīng)力的作用，因此變薄現(xiàn)象比筒壁部分嚴(yán)重得多。圖示處也是筒壁和凸模圓角部分等效應(yīng)變最大，最大值1.55＜10.6，說明模具符合設(shè)計要求；由圖7第二次成形仿真云圖中，同樣可知模具設(shè)計符合要求。

由圖8可知，零件等效應(yīng)力最大處在凸模圓角部分。該部分承受徑向和切向拉應(yīng)力作用，同時在厚度方向因受凸模壓力和彎曲作用而受到壓應(yīng)力作用。仿真結(jié)果符合設(shè)計要求，再據(jù)圖中所示最大應(yīng)力606MPa＜615MPa，不會產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象，說明模具符合設(shè)計要求；由圖9同樣可知模具設(shè)計符合要求。

2模具設(shè)計

2.1模具結(jié)構(gòu)

2.1.1第一套模具

（1）模架及導(dǎo)向模具結(jié)構(gòu)如圖10所示，該零件筒形件要求較高，為保證零件精度要求，采用復(fù)合模。為方便加工及降低成本，采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模具采用后側(cè)導(dǎo)柱滑動導(dǎo)向模架，包括后導(dǎo)向滑動導(dǎo)向組件（主導(dǎo)柱22、導(dǎo)套21）、上模座17、模柄14、下模座4。上模部分由上模座17、上墊板19、凸凹模固定板11、卸料板24等組成，其中上模座、上墊板、上模固定板通過標(biāo)準(zhǔn)緊固件和定位銷聯(lián)為一體。為保證模具制造精度和裝配精度，卸料板采用4根卸料螺釘，另外，主導(dǎo)套與上模座采用厭氧膠粘接固定，以適當(dāng)降低導(dǎo)套孔的加工精度，避免內(nèi)孔處導(dǎo)向組件重復(fù)定位，保證模具的整體裝配精度。下模部分由下模座4、落料凹模8、下墊板6、拉深凸模27、拉伸凸模固定板7等組成并通過標(biāo)準(zhǔn)緊固件和定位銷聯(lián)為一體。

（2）定位和導(dǎo)料該復(fù)合模具為卷料供料生產(chǎn)，板料在模具中必須有正確的位置，才能保證沖裁出外形完整的合格零件，正確的位置是依靠定位零件來保證的。前端用固定擋料銷保證條料的步距。送料粗定距依靠送料機送料精度，精確定位由模內(nèi)的擋料銷完成，由于采用復(fù)合模，因此只需保證送料步距精度即可，其定位累積誤差可控制在0.02mm以內(nèi)。此道工序不采用側(cè)壓裝置，由兩個導(dǎo)料銷保證條料的正確送進。

（3）壓料與卸料模具壓料與卸料彈力由推件塊23、壓邊圈25及卸料板24組成，三個部件都能起卸料作用，其中推件塊和壓邊圈既起推件作用又起壓邊作用。通過調(diào)節(jié)下端的止付螺母1的位置可以調(diào)節(jié)壓料彈簧的預(yù)壓力，從而實現(xiàn)壓料力的平衡調(diào)節(jié)。另外，利用分別安裝在上下模座上的限位柱來控制閉模間隙，其既能為防止工作時因壓力過大而導(dǎo)致料帶嚴(yán)重壓薄，又可避免初始送料時模具尾端無料帶而引起的模具不平衡，從而保護模具。

2.1.2第二套模具

（1）模架及導(dǎo)向模具結(jié)構(gòu)如圖11所示，同第一套模具一樣采用復(fù)合模，采用后側(cè)導(dǎo)柱滑動導(dǎo)向模架，包括后導(dǎo)向滑動導(dǎo)向組件（導(dǎo)柱12、導(dǎo)套11）、上模座8、模柄9、下模座3。上模部分主要有上模座8、拉伸凹模6并通過標(biāo)準(zhǔn)緊固件和定位銷聯(lián)為一體。主導(dǎo)套與上模座同樣采用厭氧膠粘接固定。下模部分由下模座4、拉伸凸模5等組成并通過標(biāo)準(zhǔn)緊固件和定位銷聯(lián)為一體。

（2）定位和頂料該復(fù)合模具為單個進行生產(chǎn)，定位基本由拉伸凸模完成。模具閉合沖裁一次完成后由頂桿13將成形的工件從拉伸凸模頂出，頂出機構(gòu)主要由聚酯塊2、托板16、頂桿13等組成。通過調(diào)節(jié)下端的止付螺母1的位置可以調(diào)節(jié)壓料彈簧的預(yù)壓力，從而實現(xiàn)壓料力的平衡調(diào)節(jié)。另外，利用分別安裝在上下模座上的限位柱來控制閉模間隙，其既能為防止工作時因壓力過大而導(dǎo)致料帶嚴(yán)重壓薄，又可避免初始送料時模具尾端無料帶而引起的模具不平衡，從而保護模具。

2.2模具設(shè)計解決的主要問題

（1）拉裂。由于拉深件有一定錐度，凸模接觸面積小，壓力集中，容易引起局部變薄，出現(xiàn)拉裂的情況，因此在設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)增大壓邊力。

（2）起皺。工件壁較薄，且拉深凸緣部分寬大，極易引起起皺，故采用壓邊圈防止起皺。

（3）第二次拉深的定位。經(jīng)第一次拉深，零件已有了一定的形狀，因此在進行第二次拉深時，使壓邊圈與毛胚的內(nèi)形完全吻合。沖壓時，將毛胚套在壓邊圈上進行定位，同時為了防止壓邊圈將毛胚壓得過緊，采用了限位螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)，使壓邊圈和拉深凹模之間保持一定的距離，壓邊力不致隨著行程的加大而加大。

3結(jié)束語

通過合理安排零件成形工序，設(shè)計出切實可行的輔助成形機構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)的零件質(zhì)量良好，可為此類零件的復(fù)合模設(shè)計提供參考。

作者：丁華天杜佳東裘劍峰王蕾單位：臺州學(xué)院機械工程學(xué)院