基于近似模型的拉延筋几何参数反求

基于近似模型的拉延筋几何参数反求

郑　刚1

李光耀1

孙光永1

韩利芬2

1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

2.湘潭大学,湘潭,411105

摘要:引入响应面方法和遗传算法建立基于近似模型的拉延筋几何参数反求方法。首先以等效拉延阻力为设计变量,通过均匀拉丁方试验设计方法提取适当的设计参数样本构造响应面近似模型,并不断优化响应面模型,获取最优等效拉延阻力;然后以最优等效拉延阻力为约束条件,结合等效拉延阻力计算和小种群遗传算法反求拉延筋几何参数。整个反求过程采用等效拉延筋有限元模型进行仿真计算,避免有限元模型的网格重划分及由真实拉延筋模型引入的计算效率问题。数值算例表明,基于近似模型的拉延筋几何参数反求方法可在设计兴趣域内快速寻优,有助于加快模具设计进程,降低生产成本。

关键词:拉延筋;参数反求;响应面方法;移动最小二乘;小种群遗传算法中图分类号:O34 文章编号:1004—132X (2006)19—1988—05

G eometrical P arameter Inverse Problem for Dra wbeads B ased on the Approximate Model

Zheng Gang 1　Li Guangyao 1　Sun Guangyong 1　Han Lifen 2

1.State Key Laboratory of Advanced Design and Manufact ure for Vehicle Body ,

Hunan University ,Changsha ,410082

2.Xiangtan U niversity ,Xiangtan ,Hunan ,411105

Abstract :A met hod for t he optimization of t he drawbead geometrical parameters was built ,which was based on t he response surface met hod and genetic algorit hm.The first app roach was for an optimization of t he rest raining forces wit h t he region of t he interest moved across t he design space and t he uniform latin square designs of experiment.In t he second one ,t he equivalent drawbead model was combined wit h Micro -μGA algorit hm to optimize geomet rical parameters of t he drawbeads.In addi 2tion ,t he obtained optimization p rocedure was very efficient due to t he employment of equivalent draw 2bead model which avoids remeshing.The square cup of Numisheet’93was presented to demonst rate t he usef ulness of t he propo sed optimizatio n p rocedure for t he design of mould.

K ey w ords :drawbead ;inverse problem of parameter ;response surface met hod ;moving least square app roximation ;micro μGA

收稿日期:2006—07—19

基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目

(2004CB719402);教育部跨世纪优秀人才计划资助项目

0　引言

在大型复杂薄板冲压件的拉延成形过程中,通常需要设置拉延筋以增加板料中的拉应力、控制材料的流动、避免起皱,提高成形质量。但是目前的拉延筋设计和布置主要依靠经验,在试模阶段还需不断调整和打磨拉延筋,因此合理、准确地设计拉延筋参数,是缩短拉延模具设计时间的有力保证。

由于金属成形过程是一个存在接触非线性、材料非线性、边界非线性的高度非线性过程,采用传统优化算法对拉延筋几何参数进行优化设计,需要多次迭代调用正问题,导致收敛速度过慢。为此,韩利芬等[1]通过构建神经网络模型来反求

拉延筋几何参数,本文则引入响应面方法[2]和遗传算法建立基于近似模型的拉延筋几何参数反求

方法。

目前,对拉延筋的模拟主要有两种方式。一种方式是建立拉延筋的真实几何模型,这种方式需要将靠近拉延筋的部位进行网格细化,而且拉延筋几何参数优化过程需要对拉延筋进行网格重划分,影响了计算效率。另一种方式是提供一种等效拉延筋形式[3]代替完整的几何形式。本文没有直接对真实拉延筋进行优化设计,而是将整个优化过程分为两个阶段,首先以等效拉延阻力为设计变量,通过均匀拉丁方试验设计方法提取适当的设计参数样本构造响应面近似模型,并不断优化响应面模型,获取最优等效拉延阻力,然后以最优等效拉延阻力为约束条件,结合等效拉延阻力计算和遗传算法反求拉延筋几何参数。

?

8891?

1拉延阻力优化设计模型

板料成形中,成形极限图(FLD )是一个衡量

成形性能的评价指标,它能够有效地评价冲压成形中的起皱和拉裂缺陷,因而在拉延阻力优化阶段,选择基于FLD 的评价函数为此阶段的优化目标函数。本文在FLD 中分别定义拉裂安全成形

极限曲线ψ1(ε2)和起皱安全成形极限曲线

ψ2(ε2),如图1所示,它们主要由材料特性确定,其表达式如下:

ψ1(ε2)=φ1(ε2)-s 1(1)ψ2(ε2)=φ2(ε2)-s 2(

θ)(2)

式中,ε2为次应变;s 1和s 2(

θ)分别为拉裂安全距离和起皱安全距离;θ为起皱安全角度

。

1.拉裂成形极限曲线

2.拉裂安全成形极限曲线

3.起皱成形极限曲线

4.起皱安全成形极限曲线

图1　F LD 成形极限示意图

由此,基于FLD 的目标评价函数定义如下:

obj.　min g (x )=∑g

e

(3)

s.t.

g e =

[ε1,e -ψ1(ε2,e )]exp [ε1,e -ψ1(ε2,e )]　ε1,e >ψ1(ε2,e )

[ψ2(ε2,e -ε1,e )]exp [ε1,e -ψ1(ε2,e )]　ε1,e <ψ2(ε2,e )

其他

(4)

式中,g e 为单元目标评价函数;ε1,e ,ε2,e 分别为单元主应变、单元次应变;x 为设计点,在此即拉延筋等效拉延阻力。

x 满足约束条件:

max

Δt ≤n 1t 0(5)

式中,Δt 为板料减薄量;n 1为最大减薄系数;t 0为板料初

始厚度。

2

基于移动最小二乘法的响应面目标函

数构造

2.1

拉丁方试验设计

在构造基于FLD 的响应面过程中,为计算出

响应面模型的系数,需要合理选择试验设计以获取足够的、适当的响应观测采样点。采样点选择不

当,易导致响应面精度较低甚至难以构造响应面。

拉丁方试验设计[4]被称为是一种“填充空间的设计”,它将每个因素的设计空间均匀地划分为

N 行N 列的方阵,然后随机地在方阵内生成不在

同行同列的N 个采样点。同随机区域设计相比,

拉丁方试验设计可以降低更多试验误差。本文采用的均匀拉丁方试验设计则是在拉丁方试验设计的基础上外加了一个均匀性判据,并使均匀性判据达到最大值,其生成的N 个采样点将更加均匀地分散在设计空间中。

对于非线性问题,通过均匀拉丁方试验设计不但能减少试验次数,而且构造的响应面模型精度较高。

2.2　移动最小二乘法

响应面方法是一种结合数理统计与试验设

计,利用设计空间中的采样点构造复杂问题近似模型的方法。传统的响应面方法一般采用最小二乘法使分析值和近似值之间的误差最小以确定响应面近似函数系数。但是最小二乘方法是一种基于全局的逼近方法,对工程优化问题,其构造的响应函数在设计空间中存在高度非线性,当响应函数值发生振荡时,很难得到精度较高的响应面逼近函数。为此,本文引入移动最小二乘法[5]构造

响应面逼近函数。与传统响应面方法相比,移动最小二乘法不是一种全局逼近方法,而是在局部域内进行逼近。下面讨论其基本理论

考虑设计点x 的兴趣域Ωx ,它位于n 维设计空间Ω内,为了近似模拟目标响应函数g (x )在兴趣域Ωx 的分布,在N 个试验设计采样点x I 上,函数g (x )的近似表达式^g (x )定义为

^g (x )=

∑N B

j =1

h j

(x )αj

(x )

=h T (x )α(x )(6)

式中,N B 为基函数h (x )的项数;α(x )为回归系数向量。

其中,h (x )的二次基表达如下:

h T (x )=[1　x 1　x 2　…　x n x 1x 2　…　

x i x i+1　…　x 21　x 22　…　x 2

n ]

(7)

与传统响应面方法不同,α(x )不再是一组常

数,而是一组关于空间设计变量x 的函数,可通过对加权余量函数求极小值而获得。加权余量函数

E (α

)定义为E (α

)=∑N

I =1

w (x -

x I )[^g (x I )-g (x I )]2(8)

或

E (α

)=(H α-g )T W (x )(H α-g )(9)

g =[g (x 1)　g (x 2)　…　g (x N )]T H =[h (x 1)　h (x 2)　…　h (x N )]T

W =diag [w (x -x 1),w (x -x 2),…,w (x -x N )]

?

9891?

式(9)中,w (x -x I )为采样点x I 在兴趣域Ωx 内任意点x 的权函数,它必须保证近似的局部性和连续性。通常使用的权函数[6]有指数型函数、三次样条函数和四次样条函数等。本文选用如下的四次样条函数作为权函数:

w (^s )=

1-6^s 2+8^s 3-3^s 4 ^s ≤10

^s >1

(10)

^s =d/d max

式中,d 为任意点x 与采样点x I 之间的距离,d max 为紧支子域的半径。

对加权余量函数E (α

)取极小值,确定回归系数向量

α(x )=M -1(x )B (x )g

(11)

M (x )=H T W (x )H B (x )=H T W (x )

将式(11)代入式(

6)得到近似表达函数:

^g (x )=h T (x )M -1(x )B (x )g

(12)

2.3　响应面兴趣域更新

(a )移动

传统响应面方法

在整个设计空间构造的近似响应函数精度较低,导致基于此近似函数的优化精度差。为此,本文使用一系列连续兴趣域[7]确(b )缩放

定近似优化,新的兴优化设计点作为兴趣域中心,并通过移动、缩放等方式(图2)在整个设计空间中更新兴趣域。下面讨论第(c )移动与缩放

图2　兴趣域更新方式

k 次兴趣域的更新过程。

以第k 次兴趣域中的优化设计点作为第k +1次兴趣域中心,第k +1次兴趣域空间大小相应保持不变或减小,区域变化

关系用λi ,k+1

[6]

表示:λi ,k+1=η+(

γ-η)|x 3i ,k -

x i L ,k +x i U ,k

2|

x i U ,k -x i L ,k

2

(13)

式中,x 3

i ,k 为第k 次优化设计点;x i U ,k 和x i L ,k 分别为第k 次兴趣域的上界和下界;η为近似优化设计点x 3i ,k 位于第k 次兴趣域中点时λi 的取值;γ为近似优化设计点x 3i ,k 位于

第k 次兴趣域上下界时λi 的取值。

此时,第i 个设计变量在第k +1次设计子空

间的上界和下界可表示为

x i U ,k+1=x 3i ,k +12

λk+1(

x i U ,k -x i L ,k )(14)x i L ,k+1=x 3i ,k -

12

λk+1(

x i U ,k -x i L ,k )(15)

2.4　响应面优化

为获取更新兴趣域内响应面模型目标函数式

(3)及约束条件式(4)的最优解,本文采用Lin 等[8]改进过的小种群遗传算法(macro μGA )进行求解。遗传算法最突出的优点是具有全局优化搜索能力,能够克服局部最优点,在设计空间内寻

找全局最优解。

μGA 的特点在于,μGA 不进行变异操作,种群的个体较少,收敛速度快,在保留最

优个体的同时随机地产生新的种群。研究表明,μGA 不仅能避免早熟,且寻优性能比一般的GA 优越。此算法中,每一代种群的个数一般保持在5个较好。

3　拉延筋设计

研究表明,

对于给定的板料,通过调整拉延筋

几何参数,可以在拉延阻力上完全等效。因此需要在最优拉延阻力条件下反求拉延筋真实几何参

数。在给定压边力条件下,拉延阻力主要由以下拉延筋几何参数确定:筋半径R b 、槽半径R g 、拉延筋闭合高度h 、拉延筋与凹槽之间的间隙g ,如图3所示。

图3　拉延筋2D 模型

3.1　拉延筋阻力

拉延阻力可以通过试验、计算2D 有限元模型

以及数学解析模型得到。其中解析模型根据塑性力学理论并进行必要的简化,推导出拉延阻力计算公式,这种方法较为简单迅速,具有一定的优越性。Stoughton 模型[9]是目前考虑影响因素比较全面、相对完善的解析模型,它根据能量原理给出拉延阻力F 计算公式:

?

0991?

F =W Kt i 1+n (1+2R e t i

)1+2r (1+r )2{12+n b i 3+n ?(a i

1+r 1+2r -b i εa i )[(εa i +εm i )3+n -ε3+n

a i ]-(a i

1+r 1+2r

+12b i εm i )εm i ε1+n a i }(16)

a i =1-t 2i 48R 2e

b i =1+t 2i

4R 2e

f (ε?,ε?0,m )=(ε?/ε?

0)

m

R e =R/sin <式中,t i 、εi 分别为拉延筋2D 模型中第i 个点处板料的厚度和应变;K 为材料的塑性硬化强度;n 为材料的塑性硬化指数;r 为厚向各向异性系数;W 为板料宽度;R e 为等效弯曲半径;R 为弯曲处的筋半径或槽的半径;<为弯曲角;εm i 与εa i 分别为第i 个弯曲位置板料的表面等效应变及当前应变;ε为弯曲处的等效应变速率;ε?

0为准静态参考应变速率;m 为应变速率敏感系数。

3.2　拉延筋几何参数反求模型

板料经过拉延筋时要发生多次弯曲与反弯曲

变形,如果拉延筋参数设计不合理,板料可能严重减薄。为限制板料流经拉延筋后的减薄量,反求拉延筋几何参数阶段将采用如下的目标评价函数:

min J 2=

∑6

i =1

(t

i

-t 0)2(17)

第二阶段优化设计变量为筋半径R b 、槽半径R g ,并假定其他几何参数在优化过程中保持常数。其中,拉延筋闭合高度为

h =R b +R g +t 0

(18)

筋与槽的间隙为

g =t 0+0.1t 0

(19)

采用macro μGA 对式(17)优化反求拉延筋

几何参数。

4　拉延筋反求实例

现以Numisheet ’93方形盒[10]

作为测试算例,验证基于近似模型的拉延筋几何参数反求过程。在图4所示的方形盒冲模系统中,板料是大小为150mm ×150mm 的低碳钢方板,弹性模量E =206GPa ,泊松比ν=013,初始板厚t 0=0178mm ,厚向各向异性系数r =1177,摩擦因数f v =01144,压边力为1916kN ,冲头行程为15mm ,应

力应变关系为σ=567129(εp +01007127)0.2637M Pa 。板料的1/4部分划分为1600单元和1721个节点。

如图5所示,在没有拉延阻力情况下,许多数

据点位于起皱安全极限曲线ψ2(ε2)之下,意味着

板料在拉延之后存在较大的起皱。因此,本文在图4所示的冲模上设置的5条拉延筋用于减少板料起皱

。方形盒拉延筋几何参数中,槽半径R g 与凸

1.拉裂安全成形极限曲线

2.起皱安全成形极限曲线

图5　优化前方形盒成形极限图

筋圆角半径R b 均为3～6mm 。

本文首先要确定的是板料在拉延最终阶段在不产生拉裂以及起皱最小情形下的最优拉延阻力。设计评价目标函数采用式(4),安全距离s 1设

定为0115mm ,安全角度θ定为5°。设计变量为单位长度上的等效拉延筋阻力。通过对设计变量的初步分析,为满足最大减薄量约束条件,第3条拉延筋所需阻力较小,因此本文给予忽略。同时,根据方形盒的对称性,设计变量简化为x =(x 1,

x 2),其中,x 1代表拉延筋1和5的拉延阻力,x 2代

表拉延筋2和4的拉延阻力,其取值范围均为80～150N ,且满足最大减薄量约束条件,即板料允许最大减薄量不超过0118mm 。

采用基于移动最小二乘的响应面方法在兴趣

域内构造目标响应函数式(12)以及约束条件,并结合macro μGA 算法进行迭代优化。经过6次响应面优化迭代,目标函数收敛。计算得到的优化拉延阻力如表1所示。整个反求过程共调用18次正问题,总耗时152min ,与直接采用传统优

化算法反求拉延筋参数相比,所需调用正问题的次数极大地减少。同时,为了验证优化结果的正确性,将在优化拉延阻力下的响应面函数结果和

?

1991?

仿真结果进行比较(表1),目标函数与约束条件误差分别为0122%和117%,充分说明了基于无网格法(ML S )的响应面函数能成功地对优化问题进行拟合。图6给出方形盒在最优拉延阻力下的成形极限图。由图6可看出,板料经等效拉延筋之后,起皱明显减少。

表1　拉延阻力优化解及响应函数

x 1(N ),x 2(N )

^g (x )

g (x )

max Δ^t

(mm )

max Δt

(mm )

92.04,87.348.1758.1570.1780.175

1.拉裂安全成形极限曲线

2.起皱安全成形极限曲线

图6　优化后方形盒成形极限图

在给定上阶段求出的最优拉延阻力条件下,

采用式(17)作为目标函数,结合遗传算法并求出方形盒冲模系统的真实拉延筋几何参数。拉延筋几何参数结果列于表2之中。

表2　拉延筋最优几何参数

mm

拉延筋

R g

R b

h

g

1和5 5.53 4.0410.350.8582和4

5.89

4.40

11.08

0.858

5　结论

本文引入响应面方法和遗传算法建立基于近似模型的拉延筋几何参数反求方法。该方法首先构造基于ML S 的目标函数响应面近似模型,并不断通过移动和缩放兴趣域更新响应面模型,获取最优拉延阻力;然后以最优拉延阻力为约束条

件,结合等效拉延阻力计算和Micro μGA 算法反求拉延筋几何参数。该方法以近似模型代替精确模型进行优化分析,极大地减少调用正问题的次数,较好地解决计算效率问题。移动最小二乘法由于其自身的局部特性,能够最大限度保证响应面近似函数的精度。整个反求过程以等效拉延筋模型代替真实拉延筋模型进行仿真计算,避免了有限元模型的网格重划分及由真实拉延筋模型引入的计算效率问题。通过对Numisheet ’93方形盒冲模拉延筋参数的优化和分析,验证了该方法

的正确性和有效性,能够加快模具设计进程,减少生产成本。

参考文献:

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(编辑　郭　伟)

作者简介:郑　刚,男,1977年生。湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室博士研究生。主要研究方向为金属成形有限元仿真、优化方法、反求工程。李光耀,男,1963年生。湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室主任、教授、博士研究生导师。孙光永,男,1981年生。湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室博士研究生。韩利芬,女,1965年生。湘潭大学机械工程学院教授。

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2991?

拉延筋设计

1.3 拉延筋技术 1。3。1 拉延筋在板料拉深中的作用 拉深成形生产中，尤其是象车身覆盖件等这样的大型工件的拉深工序中， 往往会因为零件几何型面的不对称，使得板坯在成形时各处材料沿凹模口的 流动速度不均衡(图1一1)，造成拉深后的工件，局部减薄量大出现颈缩或者 破裂，而有些部位出现起皱、波纹等质量缺陷。为了改善这种状况，需要在 压料面上控制对工件不同部位提供的进料阻力(毛坯在进入凹模前遇到的阻 力)，即在需要材料多的部位相应的进料阻力小，而在需要材料少的部位相应 的进料阻力大(图1一)，从而平衡坯料在凹模口部的流动速度差异(图1刁)， 提高零件成形质量。 改变压料面上进料阻力的方法有: 1.改变压边力或采用变压边力压边、 2.改变压料面与模具之间的间隙、 3.改变凹模口圆角半径 4.设置拉延筋等。 设置拉延筋是应用较灵活方便、修改较容易的一种方法，主要表现为，润: (1) 控制变形区材料的进料阻力，调节冲压变形区的拉力及其分布: (2) 通过对拉延筋各项参数的适当配置，能够通过均衡工件各部分的进 料阻力来调节材料的流动情况，增加坯料流动的稳定性，得到变形均匀的冲 压件; (3) 使用拉延筋后，压料面间隙可适当加大，表面精度可适当降低，从 而减少压料面的磨损，降低模具制造成本; (4) 通过增加径向拉应力，使材料的塑性变形程度、硬化程度得以提高， 减少由于变形不足而产生的松弛回弹以及波纹等缺陷，提高工件的刚度; (5) 可防止因凸缘周边材料不均匀流动而不可避免产生的皱纹进入修 边线内，减轻或消除复杂零件悬空部分因材料集中而发生的内皱现象;

(6) 拉延筋提供的进料阻力，可以在一定程度上降低对压床吨位的需 求;通过增加胀形成分和增大进料阻力，可减小板料外形尺寸，提高材料利 用率。 目前，在大多数板料拉深中，拉延筋是必不可少的模具组成部分，针对 拉延筋的研究己经成为当今板料冲压成形领域的重要课题之一。 1.3。2 拉延筋的设置 以半圆形筋为例(图1一)，板料在通过拉延筋时，在点1到点6之间发生了弯曲、回复、反弯曲的反复变形，这些变形所需要的变形力加上板料与 拉延筋之间的摩擦力构成了拉延筋的进料阻力。因此，不同断面形状、不同 尺寸的拉延筋对板料的作用效果是不同的。 为了能够适应特定冲压零件成形的需要，拉延筋在种类、断面各尺寸、 长度、条数、位置等参数上都要做特定的选择。参考前人学者们对拉延筋布 置规律的研究成果，拉延筋的经验布置原则总结如下: (1) 按拉延筋作用布置。拉延筋的布置原则见表卜1. 表1一1拉延筋的布置原则 要求布置原则 增加进料阻力放整圈的或间断的1条拉延槛或1-3条拉延筋 增加径向拉应力， 降低切向压应力，防止毛坯起皱在容易起皱的部位设置局部的短筋 调整进料阻力和进料量拉延深度大的直线部分，放卜3条拉延 筋;拉延深度大的圆弧部分，不放拉延筋: 拉延深度相差较大时，在深的部位不设拉 延筋，浅的部位设拉延筋 (2)按凹模口形状布置。拉延筋的布置方法见图1一5及表1一2。(典型图) (3) 拉延筋布置方向。拉延筋一定要与材料流动方向垂直，一般情况下，

轴力计算公式

计算公式 3、钢板桩、H型钢应力计算公式： δ=E s·K（f i2-f02）○1应变传感器计算公式 式中：δ—钢板桩（H型钢）应力变化值（KPa）； E s —钢的弹性模量（KPa）；碳钢：2.0—2.1×108 KPa 混凝土：0.14—×108 KPa K—应变传感器的标定系数（10-6/Hz2）； f i—应变传感器任一时刻观测值（Hz） f0—应变传感器的初始观测值（零值） δ= K（f i2-f02）○2测力传感器（钢筋计）计算公式 式中：δ—钢板桩（H型钢）应力变化值（KPa）； K—测力传感器的标定系数（KPa /Hz2）； f i—测力传感器任一时刻观测值（Hz） f0—测力传感器的初始观测值（零值）（Hz） 4、钢筋砼支撑轴力计计算公式： 4.1 N= E c·A【K（f i2-f02）+b（T i-T0）】○1砼应变传感器的计算公式式中：N—钢筋砼支撑轴力变化值（KN）； E c—砼弹性膜量（KPa）； A—钢筋砼支撑截面积（mm2）; f i—应变传感器任一时刻的观测值（Hz）； f0—应变传感器的初始观测值（零值）（Hz）；

K — 应变传感器的标定系数（10-6/Hz 2）； b — 应变传感器的温度修正系数（10-6/Hz 2）； T i — 应变传感器任一时刻的温度观测值（℃）； T 0— 应变传感器的初始温度观测值（℃）； 4.2 N i = Es Fc （As A －1）【K （f i 2-f 02）+b （T i -T 0）】 ○ 2钢筋测力传感器计算公式（基坑施工监测规程中公式） 式中：E s — 钢筋弹性膜量（KPa ）； A s — 钢筋的截面积（mm 2 ）； N i — 单根钢筋测力传感器的计算出的支撑轴力值（KN ）； b — 钢筋测力传感器的温度修正系数（KN/℃） K — 钢筋计的标定系数（KN /Hz 2） 4.3 根据相关规范、规程要求，每道钢筋砼支撑轴力测试，一般可分为4个测点，故该式为： N= （N 1＋N 2＋N 3＋N 4）/4 ○ 3 式中：N — 钢筋砼支撑轴力值（KN ）； N i —钢筋砼支撑某测点受力值（KN ）

AUTOFORM分析拉延成型

常见缺陷及解决办法 1．拉延开裂 开裂是拉延工序中最为常见的缺陷之一，其表现为出现破裂或裂纹，产品部分如果出现破裂或者裂纹将被视为不合格产品，所以必须予以解决。产生开裂的原因大致有： （1）产品工艺性不好，如R角过小、型面变化剧烈、产品深度较深以及材质成形性能差等。 （2）工艺补充、压边圈的设计不合理。 （3）拉延筋设计不合理，不能很好的控制材料流动。 （4）压边力过大。 （5）模具型面表面粗糙度达不到要求，摩擦阻力大。 （6）模具加工精度差，凸凹模间隙小，板料流动性差。 目前，主要通过改善产品工艺性、设计合理的坯料形状、增加刺破刀、加大R角、合理设计工艺补充及压料面、调整拉延筋阻力及压边力和模面镜面处理等方式来解决拉延开裂问题。 2．起皱 起皱是拉延工序中另一个常见的缺陷，也是很难解决的板件缺陷。板件发生起皱时，会影响到模具的寿命以及板件的焊接，板件发生叠料时还会使模具不能压合到底，从而成形不出设计的产品形状，同时，由于叠料部位不能进行防锈处理，容易导致板件生锈而影响到板件的使用寿命，给整车安全造成隐患。 目前主要从产品设计及工艺设计上来解决起皱问题，归纳起来有以下几点： （1）产品设计时尽量避免型面高低落差大、型面截面大小变化剧烈，在不影响板件装配的情况下，在有可能起皱的部位加吸皱包。 （2）工艺上可以考虑增加整形工序。 （3）分模线调整。随着分模线的调整，往往会伴随着开裂缺陷的产生，目前主要通过使用CAE软件来分析确定合理的分模线位置。 （4）在工艺补充面上增加吸料筋、工艺台阶等，将多余的料消化掉。 （5）合理设计拉延筋，以确保各个方向进料均匀为目标。 （6）当开裂与起皱同时存在，且起皱不被允许时，一般先解决起皱再解决开裂。 AutoForm模拟分析算法 AutoForm模拟分析算法主要有两种：隐式算法和一步成形法。 1．隐式算法 静态隐式算法是解决金属成形问题的一种方法。在静态隐式算法中，在每一增量步内都需要对静态平衡方程迭代求解。理论上在这个算法中的增量步可以很大，但是实际运算中要受到接触以及摩擦等条件的限制。随着单元数目的增加，计算时间几乎呈几何级数增加。由于需要矩阵求逆以及精确积分，对内存要求很高。隐式算法的不利方面还有收敛问题不容易得到解决以及当开始起皱失稳时，在分叉点处刚度矩阵出现奇异等。其中静态隐式算法多配合动态显式算法用于求解成形后的回弹分析。 2．一步成形法 一步法有限元方程利用虚功原理导出，其基本思想是采用反向模拟。将模拟计算按照与实际成形相反的顺序，从所期望的成形后的工件形状通过计算得出与此相对应的毛坯形状和有关工艺参数。板材成形过程的变形决定其有利于进行方向模拟。在冲压成形过程中，成形后的工件为一空间曲面，而板料毛坯为一平板。以板平面为X－Y坐标平面，整个成形过程中各质点的Z向位移是确定的。采用有限元计算求解时，节点未知量仅为X和Y方向的位移。板料成形的方向模拟多采用近似方法，假设变形过程为简单加载过程，用塑性变形的理论进行模拟分析。在分析的过程中以利用工件形状进行计算，用简化的方法避免了非常麻烦的接触处理。一步法方向模拟要求输入的数据少，因此可以在概念及初期设计阶段就投入使用，可以预测毛坯形状，整个计算可以很快地求解出结果，因此可以反复调整参数进行计算模拟，对毛坯形状、压边力和拉延筋等进行优化。 3．AutoForm分析流程

汽车覆盖件拉伸模的设计及调试

汽车覆盖件拉伸模的设计及调试 【摘要】介绍汽车覆盖件拉伸模的设计要点及主要的调试经验，并对汽车覆盖件在拉伸过程中容易出现的起皱和开裂现象进行了分析，从工艺分析、模具结构设计及调试等几个方面详细说明了拉伸模设计及调试的重要性。 １ 大型覆盖件拉伸模的设计 １．１ 拉伸件冲压工艺方案的确定 拉伸件的工艺性是编制覆盖件冲压工艺首先要考虑的问题，只有设计出一个合理的、工艺性好的拉伸件，才能保证在拉伸过程中不起皱、不开裂、少起皱、少开裂。覆盖件拉伸工序的处理不仅是为拉伸工序 建立良好的变形条件，而且要为以后的工序提供方便。所以在设计拉伸件时不但要考虑冲压方向、压料面的形状、拉延筋的形状及位置、工艺补充部分的合理性以及与下道工序之间的关系。 （１）冲压方向的确定。 正确地确定拉伸方向不仅是获得理想拉伸件的保证，而且将对后续工序的安排产生较大的影响，因此拉伸方向是确定拉伸件的第一要素。确定拉伸方向时主要考虑：保证凸模能顺利进入凹模，且进入拉伸件的所有角落；开始拉伸时凸模与毛坯应尽量的使接触面大，且接触面应尽量位于冲模中心；压料面各进料阻力应均匀。 （２）合理增加工艺补充部分。 汽车覆盖件种类繁多，一些覆盖件形状复杂，结构不对称，直接成形较困难，设置必要的工艺补充部分有利于改善拉伸件的工艺性，提高拉伸件的质量。工艺补充部分是拉伸件不可缺少的部分，在拉伸完成 后又需要将它切掉，因此，确定拉伸件工艺补充部分应遵循以下原则：使拉伸深度尽量浅；尽量利于垂直修边；工艺补充部分应尽量小。 （３）压料面形状的确定。 压料面是工艺补充的一部分，在增加工艺补充时必须正确确定压料面的形状，使压料面各部分的进料阻力均匀。要做到这一点，必须保证 各方向的拉伸深度均匀，因为只有在压边圈将拉伸毛坯压紧在凹模压 料面上，不形成皱纹或折痕，才能保证拉伸件不皱不裂。在确定压料面形状时要尽量降低拉伸深度，使形面平缓，由于凸模对拉伸毛坏要有一定的拉伸作用，所以必须保证压料面展开长度比凸模展开长度短，材

模修工基本技能

模具维修工基本技能 V 1.0 OP20 （拉延模）部分 拉延面的抛光 注意：此处阐述的内容并不适用于经过镀铬处理的模具 1.抛光方向 基本概念及要求：沿着板料滑动的方向抛光 判断板料流动方向——通常是垂直于压料圈/凸模分模线 板料流动方向 更简单的判断方法——观察拉延件的表面，通常会有板料流动的痕迹 板 料 流 动 的 痕 迹

以往的经验：可以与板料流动方向呈一定夹角并交叉的进行抛光 交叉的进行抛光 板料流动方向 2.磨料（油石、砂纸）的选择和使用 基本概念及要求：对于较粗糙的表面应先使用油石抛光，然后再使用砂纸抛光； 对于较光洁的表面可以直接使用砂纸抛光； 无论是使用油石还是砂纸应遵循先用较粗粒度后用较细粒度的原则注意：在较恶劣的情况下会有部分钢板材料烧结在模具表面，一定将这些烧结在模具表面的钢板材料完全去除，否则即使将表面抛光后也会很快造成新的拉毛 以往的经验：（1）抛光时应尽量让油石以最大面积与凸模表面接触，避免使用尖角部位 （2）在最后使用400至800粒度的砂纸进行抛光 3.及时去除模具和油石表面上的磨料沙砾和金属碎屑 基本概念及要求：粘附在模具及油石表面上的磨料沙砾或金属碎屑会被挤入模具材料表面形成很深的痕迹，从而影响表面的光洁度，应及时清除 磨料沙砾和金属碎屑会造成很深的划痕

以往的经验：对于密度较高的油石或磨料不易脱落的砂纸可在清洗剂或煤油中浸泡后使用，一旦有磨料沙砾或金属碎屑粘附在油石及砂纸表面请及时利用清洗剂或煤油去除 4.气/电动抛光工具的使用 基本概念及要求：如果经过良好的手工抛光后仍无法达到使用要求时可使用气/电动抛光工具； 注意：对于一个未经过良好手工抛光的粗糙表面，任何气/电动抛光工具的使用效果都会大打折扣以往的经验：四种常见气/电动抛光工具的介绍 R角的修整 注意：此处阐述的内容并不适用于经过镀铬处理的模具 1. R角的形状要求 基本概念及要求：R角应与周边型面呈相切关系，形状应保持圆顺、饱满； 以往的经验：对于下列情况应进行R角的修整

力学计算公式

力学计算公式 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

常用力学计算公式统计 一、材料力学： 1.轴力（轴向拉压杆的强度条件） σmax=N max/A≤[σ] 其中，N为轴力，A为截面面积 2.胡克定律（应力与应变的关系） σ=Eε或△L=NL/EA 其中σ为应力，E为材料的弹性模量，ε为轴向应变，EA 为杆件的刚度（表示杆件抵抗拉、压弹性变形的能力） 3.剪应力（假定剪应力沿剪切面是均匀分布的） τ=Q/A Q 其中，Q为剪力，A Q为剪切面面积 4.静矩（是对一定的轴而言，同一图形对不同的坐标 轴的静矩不同,如果参考轴通过图形的形心，则 x c=0，y c=0，此时静矩等于零） 对Z轴的静矩S z=∫A ydA=y c A 其中：S为静矩，A为图形面积，y c为形心到坐标轴的 距离，单位为m3。 5.惯性矩 对y轴的惯性矩I y=∫A z2dA 其中：A为图形面积，z为形心到y轴的距离，单位为 m4

常用简单图形的惯性矩 矩形：I x=bh3/12，I y=hb3/12 圆形：I z=πd4/64 空心圆截面：I z=πD4（1-a4）/64，a=d/D （一）、求通过矩形形心的惯性矩 求矩形通过形心，的惯性矩I x=∫Ay2dA dA=b·dy，则I x=∫h/2-h/2y2（bdy）=[by3/3]h/2-h/2=bh3/12 （二）、求过三角形一条边的惯性矩 I x=∫Ay2dA，dA=b x·dy，b x=b·（h-y）/h 则I x=∫h0（y2b（h-y）/h）dy=∫h0（y2b –y3b/h）dy =[by3/3]h0-[by4/4h]h0=bh3/12 6.梁正应力强度条件（梁的强度通常由横截面上的正 应力控制） σmax=M max/W z≤[σ] 其中：M为弯矩，W为抗弯截面系数。 7.超静定问题及其解法 对一般超静定问题的解决办法是：（1）、根据静力学平衡条件列出应有的平衡方程；（2）、根据变形协调条件列出变形几何方程；（3）、根据力学与变形间的物理关系将变形几何方程改写成所需的补充方程。8.抗弯截面模量 W x=I x/y c

冲压件钣金设计规范

一冲压件的分类 冲压件按其主要工序可以分为： 拉延件：毛坯（板料）在拉延工序中，有很大的拉伸、压缩变形； 一般拉延件：她的拉延工序在有压边力的情况下，在单动压床上进行。如梁、加强板等； 大型覆盖件：它的拉延工序主要以双动压床为主； 外覆盖件：它的曲面是外形面的一部分，有外形设计给出数据。结构设计时充实与周边件的联结结构，分块与间隙；如车门外板，前围外板，侧围外板，顶盖等；内覆盖件：其曲面结构是根据功能、强度、刚度要求来设计。如车门里板、后围内板、地板等； 成型件：毛坯在成型工序中，材料有局部的拉延、压缩及弯曲变形，他的主要工序在无压边力情况下，在单动压床上进行。如梁、加强板等； 弯曲件（压弯件）：毛坯在弯曲工序中，材料只有弯曲变形，基本无拉伸、压缩变形。有压弯、卷圆、滚压成型等工序。如支架、铰链等。 二点焊 点焊焊点直径，焊点间的最小距离，板件的最小搭（对）接边尺寸等与板件厚度之间的关系：

注： 1、板料厚度： 1）两层板焊接时，t为厚度小的板厚值； 2）三层板焊接时，厚板夹在中间时，t为薄板厚度值；薄板夹在中间时，t为厚板厚度值； 3）在两层板焊接时，厚薄板厚度之比不能大于3。在三层板焊接时，总厚不大于薄板厚度的4倍。 2、焊接方法的选择：

板料厚度在1.6以下，一般选点焊； 板料厚度在1.6—3.2，可选点焊或熔接焊； 板料厚度在3.2以上，一般选择熔焊； 3、焊点强度为剪切强度，板料的强度极限为30Kg/mm2。三最小冲孔尺寸： 孔与孔、孔与边缘的最小尺寸：

C: 大于或等于3-5t

外凸圆的最大翻边高度：

平板件的最小翻边高度： 翻边，拉延，成形时，最小内圆角半径： 落料的最小圆角半径：

盒形件落料拉深

计算机毕业设计https://www.wendangku.net/doc/0a10246231.html,JSPJAVAVBC++DelphiPHPVFPPB网络电子毕业设计电子信息通信单片机嵌入式 机电毕业设计机械模具数控工艺夹具电气PLC机电一体汽车土木毕业设计 当前位置:主页 > 机电毕业设计 > 模具 > 盒形件落料拉深复合冲裁模具设计 摘要我设计的是一个落料拉深复合冲裁模，在本次设计中我参考了大量有关冷冲模模具设计实例等方面的资料。再结合老师布置的题（设计一个工件为盒形件的复合冲裁模），我充分运用了资料上所有设计模具中通用的表、手册等，如修边余量的确定、拉深件毛坯直径的 摘要 我设计的是一个落料拉深复合冲裁模，在本次设计中我参考了大量有关冷冲模设计实例等方面的资料。再结合老师布置的题（设计一个工件为盒形件的复合冲裁模），我充分运用了资料上所有设计中通用的表、手册等，如修边余量的确定、拉深件毛坯直径的计算公式、盒形件用压边圈拉深系数、盒形件角部的第一次拉深系数等，然后再集结了自己平时的所学，还有通过对工件的零件、模具工作部分（凸凹模、拉深凸模、落料凹模）、模具装配图的绘制，我的绘图功底也有了一定程度地提高。 本次设计的主要内容：工件的工艺性分析；冲压工艺方案的确定；模具的技术要求及材料选用；主要设计尺寸的计算；工作部分尺寸计算；模具的总体设计；主要零部件的结构设计；模具的总装图；模具的装配等。 我觉得通过本次的毕业设计，达到了这样的目的： 1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具（落料拉深冲裁模）设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。 2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。 3.掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 关键词：冷冲压落料拉深

确定拉延筋约束阻力的一种数值模拟方法

文章编号：!""#$!%&!（&""&）!&$"’’!$"% 确定拉延筋约束阻力的一种数值模拟方法 徐丙坤博士研究生 徐丙坤 施法中 徐国艳 摘要：利用率形式的虚功原理和考虑弯曲影响的()*+,)*曲壳单元，根据塑性变形体积不可压缩的假设，将大变形弹塑性有限元应用于板料成形过程中，建立了接触摩擦模型。在此基础上，利用自行开发的软件-.//01234模拟板料流经拉延筋的过程，确定板料成形数值模拟中建立等效拉延筋模型需要 的拉延筋约束阻力、塑性厚向应变和最小压边力%个边界条件，并与5)*/等人的实验结果进行对比，证明了该方法的有效性。关键词：冲压；数值模拟；有限元法；曲壳单元；拉延筋约束阻力 中图分类号：67%%898 文献标识码：: 收稿日期：&"""—!&—"! 基金项目：国家;<%高技术研究发展计划资助项目（;<%$8!!$;&"$"&"） 在有限元模拟中精确模拟拉延筋的影响比较困难，主要是因为拉延筋尺寸较小，形状复杂。目前通常的做法是采用等效拉延筋模型，将拉延筋复杂的几何形状抽象为一条附着在模具表面能承 受一定约束力的拉延筋线 ［!=%］。>2?0/3@［&］ 的研究发现，拉延筋的影响不仅仅是为板料增加一附加的约束力，它使材料的属性也发生了重大变化。当板料流过拉延筋时，板料的应变分布和厚度都发生了变化。仅考虑附加约束力的等效拉延筋模型不能体现这一影响。因此要建立较为精确的等效拉延筋模型需要确定拉延筋约束阻力、塑性厚向应变和最小压边力%个边界条件。 等效拉延筋边界条件的确定方法主要有& 种："单独对拉延筋进行数值模拟，该方法可以较直观地反映板料在拉延筋处的变形过程；#解析方法，该方法根据塑性力学理论并进行必要的简 化，推导出约束阻力的计算公式。AB3,//3等 ［#=<］根据平面应变假设建立了考虑板料应变和厚度变化的&维平面应变拉延筋模型，并利用隐式算法 软件C)/D:进行了拉延筋模拟。吴建平等 ［E ］ 给出了一个简化的直拉深筋作用分析模型，并利用该模型模拟计算了半圆形截面和方形截面在直拉深 筋作用下的板料变形。>:57［;］ 最早根据平面应变假设推导出一个拉延筋计算模型。-02?F.02* ［’］根据能量原理给出一个拉延筋计算公式。为了反映等效拉延筋各边界条件对成形历史的依赖性，本文采用数值模拟方法来确定各边界条件。利用 率形式的虚功原理和考虑弯曲影响的()*+,)*曲 壳单元，根据塑性变形体积不可压缩的假设，将大变形弹塑性有限元应用于板料成形过程中，建立了接触摩擦模型。利用自行开发的软件-.//0G 1234模拟了板料流经拉延筋的过程。该方法虽然看起来较常用的&维平面应变拉延筋模型复杂，但它实际上可以利用覆盖件成形分析的大部分有限元程序，省去了许多程序开发的工作量。同时可以达到更高的计算精度，在计算时间上也是完全可以接受的。 ! 基本理论 !9! 单元模型 板料流经拉延筋是一个涉及弯曲、拉伸等问 题的过程，为了准确地应用有限元法对该过程进行模拟，必须选用合适的单元模型。在AB3,//3等 人的工作中，一般采用平面应变单元。由于这类单元不能反映弯曲的影响，所以一般在拉延筋的厚度方向将单元划分为几层。本文中采用的()*+,)*曲壳单元存在独立的转动自由度， 可以很好地反映弯曲问题。采用()*+,)*曲壳单元需要构造一组坐标系（见图!）。设!!是空间固定笛卡尔直角坐标系，"!为其单位矢量。考虑%维板壳单元，由中面上各点沿其法矢方向伸长而张成的空间定义。将板壳中面离散为&维的单元，为描述方便定义位于中面各离散点处局部坐标系!!，由此板壳单元内任意一点的空间位置坐标可表示 为 ［!"］!!（"）# !$% &#! $& （!!，!&）（!!&’!%&(&#%& ）（!） ? !’’?确定拉延筋约束阻力的一种数值模拟方法———徐丙坤施法中徐国艳 万方数据

汽车外覆盖件DL设计-13

a）骄车后侧围外板拉延制件工艺补充面放大图 （图一百一十六）骄车后侧围外板拉延制件成形工艺分析图 延制件工艺补充面放大图。图中显示了凸模工艺补充面上的凸包和凹坑，也显示了它们的凸模圆角半径和凹模圆角半径的变化规律，其变化规律与（图一百一十四）和（图一百一十五）所阐述的变化规律相同。设置凸模工艺补充面上的凸包和凹坑都是为了增加该处附近板材的塑性变形程度，以求遵守“拉延制件塑性变形应遵守的准则”。选择它们的凸模圆角半径和凹模圆角半径数值大小，可以改变该处变形程度的大小，因为该处的塑性变形內容与（图十七）所阐述的塑性变形內容相同，大的凸模圆角半径和凹模圆角半径显示了较小的变形程度；小的凸模圆角半径和凹模圆角半径显示了较大的变形程度。 8，完善DL图或工法图或加工要领图的可视化内容： 拉延制件三维数模的建立，只是完成了车身覆盖件各道冲压工序件的三维数模形状和尺寸，还没有把DL图或工法图或加工要领图应该表达的【27】项内容用可视化的方式表达出来，特别是必要的文字说明。如何使得DL图或工法图或加工要领图的使用人能够一目了然地领悟图中的内容，有以下三种方法： （1）将拉延制件三维数模通过计算机绘图软件转换成二维三向视图，通过制图的方法完善DL图或工法图或加工要领图，如（图八十五）所示。 （图八十四）的二维三向视图也是（图八十三）的三维立体数模通过计算机绘图软件转换而成，再通过制图的方法完善说明和表达。 这种方法是把车身覆盖件各道冲压工序件要说明的事都表达在一张二维三向视图上，故称综合工序图。它的优点是对照查看比较方便，但是，需要说明的事不是很多。适合于单冲压工序模具在压力机生产线上排序冲压的情况。 （2）将拉延、修边、翻边、斜契冲孔等各道冲压工序件的三维数模通过计算机绘图软件分别转换成各道冲压工序件的二维三向视图，通过制图的方法完善每一道冲压工序件及其模具设计需要说明的事，包括模具型面精细设计及加工需要说明的事等等。例如（图一百）拉延件的二维三向视图就是（图九十九）拉延件的三维立体数模通过计算机绘图软件转换而来；（图九十六）修边件的二维三向视图就是（图九十五）修边件的三维立体数模通过计算机绘图软件转换而来；（图八十四）翻边件的二维三向视图就是（图八十三）翻边件的三维立体数模通过计算机绘图软件转换而来。我们在这些二维三向视图上注明该付模具使用、制作、安装、调整、保管等需要详细说明的事项，故称加工要领图。我们再把这些二维三向视图连起来，即称冲压工法图。

AUTOFORM分析拉延成型

常见缺陷及解决办法1．拉延开裂 开裂是拉延工序中最为常见的缺陷之一，其表现为出现破裂或裂纹，产品部分如果出现破裂或者裂纹将被视为不合格产品，所以必须予以解决。产生开裂的原因大致有： （1）产品工艺性不好，如R角过小、型面变化剧烈、产品深度较深以及材质成形性能差等。 （2）工艺补充、压边圈的设计不合理。 （3 （4 （5 （6 2 （1 （2 （3）分模线调整。随着分模线的调整，往往会伴随着开裂缺陷的产生，目前主要通过使用CAE软件来分析确定合理的分模线位置。 （4）在工艺补充面上增加吸料筋、工艺台阶等，将多余的料消化掉。 （5）合理设计拉延筋，以确保各个方向进料均匀为目标。 （6）当开裂与起皱同时存在，且起皱不被允许时，一般先解决起皱再解决开裂。 AutoForm模拟分析算法 AutoForm模拟分析算法主要有两种：隐式算法和一步成形法。

1．隐式算法 静态隐式算法是解决金属成形问题的一种方法。在静态隐式算法中，在每一增量步内都需要对静态平衡方程迭代求解。理论上在这个算法中的增量步可以很大，但是实际运算中要受到接触以及摩擦等条件的限制。随着单元数目的增加，计算时间几乎呈几何级数增加。由于需要矩阵求逆以及精确积分，对内存要求很高。隐式算法的不利方面还有收敛问题不容易得到解决以及当开始起皱失稳时，在分叉点处刚度矩阵出现奇异等。其中静态隐式算法多配合动态显式算法用于求解成形后的回弹分析。 2．一步成形法 一步法有限元方程利用虚功原理导出，其基本思想是采用反向模拟。将模拟计算按照与实际成形相反的顺序，从所期望的成形后的工件形状通过计算得出与此相对应的毛坯形状和有关工艺参数。板材成形过程的变形决定其有利于进行方向模拟。 3． 1 由于 图1? 导入CAD模型 2．网格检查及空洞填充

拉延模设计规范

拉延模设计规范 模具大小分类： 注：为导板宽度

5 模具端头设计 上下模导向型式尺寸 导柱规格 d di D D1 D2 H1 H2 A ?50 50 40 70 60 125 75 70 140 ?60 60 50 ：80 70 135 : 90 90 160 ?80 80 60 100 90 155 120 120 190 ?100 100 80 120 110 不套导 柱 150 150 210 h ■ 1? 严1 1 1 J' 常 — 工 I 1 町 1 1B 1 10 d . A A rj o 十 p — 1 II I 1 —1 + “ ,1 ■ L ---- ■ ? ----- 11 |i —1— 模具端头主要型式和尺寸如下: A <1> <2> <3>

模具锁附及压板槽结构压板槽结构如下: 4 60r ir' 般 模 结 自动装模、 用结构 装 用 构 注：1.H值见筋厚规定 9 Or In 模具长度L 压板槽单边数量 L W 1600 2 1600VL W 2500 3 L>2500 4 压板槽设置数量:

5 限位柱 模具类别 特大型 大型 中型 小型 限位柱直径D 80 P 70 60 60 限位柱处方形 平 台尺寸A 100 90 80 80 注：1.每套模具在四角设置4处 材科:45

5 安全平面 每套模具必须设置4处安全平面（空间不允许时可仅设2处），且设置在明显处 安全平面尺寸: 注：1.中型模具空间有限时可设成120X120或120X150 2.上下模安全平面在闭合状态下相距110。

拉延筋技术

拉延筋技术 1.拉延筋在板料拉深中的作用 拉深成形生产中，尤其是象车身覆盖件等这样的大型工件的拉深工序中，往往会因为零件几何型面的不对称，使得板坯在成形时各处材料沿凹模口的流动速度不均衡(图1一1)，造成拉深后的工件，局部减薄量大出现颈缩或者破裂，而有些部位出现起皱、波纹等质量缺陷。为了改善这种状况，需要在压料面上控制对工件不同部位提供的进料阻力(毛坯在进入凹模前遇到的阻力)，即在需要材料多的部位相应的进料阻力小，而在需要材料少的部位相应的进料阻力大(图1一)，从而平衡坯料在凹模口部的流动速度差异(图1)，提高零件成形质量。

改变压料面上进料阻力的方法有: 1.改变压边力或采用变压边力压边 2.改变压料面与模具之间的间隙 3.改变凹模口圆角半径 4.设置拉延筋等。 设置拉延筋是应用较灵活方便、修改较容易的一种方法，主要表现为: (1) 控制变形区材料的进料阻力，调节冲压变形区的拉力及其分布 (2) 通过对拉延筋各项参数的适当配置，能够通过均衡工件各部分的进料阻力来调节材料的流动情况，增加坯料流动的稳定性，得到变形均匀的冲压件; (3) 使用拉延筋后，压料面间隙可适当加大，表面精度可适当降低，从而减少压料面的磨损，降低模具制造成本 (4) 通过增加径向拉应力，使材料的塑性变形程度、硬化程度得以提高，减少由于变形不足而产生的松弛回弹以及波纹等缺陷，提高工件的刚度(5) 可防止因凸缘周边材料不均匀流动而不可避免产生的皱纹进入修边线内，减轻或消除复杂零件悬空部分因材料集中而发生的内皱现象(6) 拉延筋提供的进料阻力，可以在一定程度上降低对压床吨位的需求;通过增加胀形成分和增大进料阻力，可减小板料外形尺寸，提高材料利用率。

拉延模设计要点

拉延模设计 一:认真阅读DL图 1. 工件分析——拉延深度,形状尺寸 顶杆行程S1应保证压边圈的压料面高于凸模即工件最高点5mm以上。 限位螺钉行程S2= S1+15～20mm 2. 冲压方向和送料方向 3. 数模基准点和模具中心 4. 凸模轮廓线和压边圈轮廓线 5. 压料面形状 6. 拉延筋中心线 7. 试冲模板料压料面大小由试冲模板料向外偏移15mm来定 8. 标记销即R/L指示 9. 技术条件——材料,料厚,数模基准,冲压设备 二.压边圈轮廓尺寸的确定 1. 外轮廓的躲避尺寸：一般≥20mm 2. 压料面尺寸：试冲模板料向外偏移15mm 厚度H>25%L 但Hmin=150mm 宽度W>75%H 但Wmin=130mm(拉延前毛坯宽加大40～180mm般取 3. 压料面的轮廓尺寸应考虑制件的拉延深度和压床顶杆的布置 4.压边圈外缘面轮廓下降至少15mm,对轮廓形状变化比较大的压料面外缘形状设计时可 以给出简单形状尺寸 5.压边圈平面轮廓但毛坯板料形状复杂时应设计成简单的形状图 6.压边圈前后侧至少设置1～2处60mm以上观察凸模状态的铸造通孔和排气用铸造通孔

三导向设计 1. 气垫顶起时至少应有50mm导向接触面,大模具可延伸至100mm （1）导向腿设置在模具中部的尺寸规格 ①用于小型模具 注： 1. 图为单独使用导向腿和导向腿+导柱二者共用形式 2. 图中B,D,M处为设置导柱衬套时使用的尺寸

②用于中大型模具 注： 1. 图为单独使用导向腿和导向腿+导柱二者共用形式 2. 图中B,D,M处为设置导柱衬套时使用的尺寸(2)导向腿设置在木角部形式的尺寸规格

拉延筋技术

拉延筋技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

拉延筋技术 1.拉延筋在板料拉深中的作用 拉深成形生产中，尤其是象车身覆盖件等这样的大型工件的拉深工序中，往往会因为零件几何型面的不对称，使得板坯在成形时各处材料沿凹模口的流动速度不均衡(图1一1)，造成拉深后的工件，局部减薄量大出现颈缩或者破裂，而有些部位出现起皱、波纹等质量缺陷。为了改善这种状况，需要在压料面上控制对工件不同部位提供的进料阻力(毛坯在进入凹模前遇到的阻力)，即在需要材料多的部位相应的进料阻力小，而在需要材料少的部位相应的进料阻力大(图1一)，从而平衡坯料在凹模口部的流动速度差异(图1)，提高零件成形质量。

改变压料面上进料阻力的方法有: 1.改变压边力或采用变压边力压边 2.改变压料面与模具之间的间隙 3.改变凹模口圆角半径 4.设置拉延筋等。 设置拉延筋是应用较灵活方便、修改较容易的一种方法，主要表现为: (1) 控制变形区材料的进料阻力，调节冲压变形区的拉力及其分布 (2) 通过对拉延筋各项参数的适当配置，能够通过均衡工件各部分的进料阻力来调节材料的流动情况，增加坯料流动的稳定性，得到变形均匀的冲压件; (3) 使用拉延筋后，压料面间隙可适当加大，表面精度可适当降低，从而减少压料面的磨损，降低模具制造成本 (4) 通过增加径向拉应力，使材料的塑性变形程度、硬化程度得以提高，减少由于变形不足而产生的松弛回弹以及波纹等缺陷，提高工件的刚度 (5) 可防止因凸缘周边材料不均匀流动而不可避免产生的皱纹进入修边线内，减轻或消除复杂零件悬空部分因材料集中而发生的内皱现象

拉延

拉延(drawing) 用凸模把板料冲挤入凹模，以形成具有凹模模腔形状的立体制件的j中压方法(图1)，亦称拉深或深冲。是最重要的板料立体成形方法。由于薄板成形技术的发展和生产率的提高，切削加工件、铸件等有明显的向薄板件转化的倾向，这对薄板成形技术提出了越来越高的要求，其中心就是拉延成形。 变形特点和成形障碍从成形的角度，可以把拉延成形的立体制件分为3部分：(1)突缘部是切向(圆周方向)受压缩，同时流入凹模洞口的部分；(2)筒

壁部分是传递凸模力的部分；(3)底部是受到凸模力作用的部分。拉延成形实质上是突缘部的变形。拉延过程就 是使坯料突缘部逐步收缩形成筒壁的过程。作为拉延成形的特征，在突缘部，由于切向压应力的存在，有产生起皱(见压缩失稳)的危险。为防止起皱必须设有压边装置。筒壁部在拉延成形过程中传递并支承凸模力，是拉延成形制件的传力区。筒壁部材料的承载能力决定着拉延件的最大变形程度。拉延过程中，制件的筒壁会变薄，变薄最严重的地方在筒壁直段与凸模圆角相切的部位，这一部位称作危险断面，拉延制件的大部分破裂都发生在这里。发生于危险断面的破裂称为拉延破裂(图2a)。容易出现的另一种破裂方式为侧壁破裂(图26)，即在凹模圆角半径过小等情况下，坯料在刚流过凹模圆角的地方因发生过度弯曲变形厚度急剧变薄而发生的破裂。圆筒形件拉延中几乎只产生拉延破裂，在矩形盒等异形件的拉延中，两类破裂是共存的，而且根据最先产生的破裂来规定拉延成形的极限变形程度。拉延变形程度的大小，通常以拉延比(坯料直径／凸模直径)或拉延系数(凸模直径／坯料直径)来表示，拉延比越大(或拉延系数越小)，拉延时，板料的变形程度越大。极限状态下的拉延比称为极限拉延比，以LDR表示。 影响拉延变形过程顺利进行的主要障碍是突缘起皱和筒壁破裂。在改善拉延成形、提高成形极限的时候，都是从消除这两个主要障碍方面入手的。 起皱和防皱措施压边圈是生产中应用最广泛，对防止板料突缘起皱行之有效的措施。常用的压边圈有两类：(1)固定压边圈，或称刚性压边圈，固

汽车覆盖件冲压工艺设计DOC

汽车覆盖件冲压工艺设计 1．汽车覆盖件的特点 (3) 2．汽车覆盖件冲压工艺设计 (3) 2．1汽车覆盖件冲压工艺设计内容 (3) 2．2拉延工艺设计 (9) 2．2．1拉延冲压方向的确定 (9) 2．2．2拉延工艺补充、压料面、及凸模轮廓线的设计 (9) 2．2．3拉延筋的应用及设计 (11) 2．2．4拉延毛坯形状及展开 (17) 2．2．5 DL图的内容及设计 (19) 2．3修边冲孔工艺设计 (22) 2．3．1 修边冲孔冲压方向的确定 (22) 2．3．2修边冲孔工艺方案的设计 (25) 2．4翻边工艺设计 (39) 2．4．1翻边冲压方向的确定 (39) 2．4．2翻边工艺方案的设计 (39) 2．5整形工艺设计 (45) 2．6回弹分析及校正工艺设计 (46) 2．6．1回弹的分类及产生原因 (46) 2．6．2常见的回弹及其对策 (46) 2．7特殊材料的汽车覆盖件冲压工艺设计 (49) 2．7．1拼焊板的冲压工艺设计 (49)

2．7．2复合板的冲压工艺设计 (52) 2．7．2铝合金板的冲压工艺设计 (53) 3．汽车覆盖件典型零件冲压工艺分析及方案 (55) 3．1 顶盖的冲压工艺分析及方案 (55) 3．2 后围外板的冲压工艺分析及方案 (55) 3．3 车门外板的冲压工艺分析及方案 (56) 3．4长头车前围外板的冲压工艺分析及方案 (56) 3．5油底壳的冲压工艺分析及方案 (57)

1．汽车覆盖件的特点 （内容见原书） 2．汽车覆盖件冲压工艺设计 2．1汽车覆盖件冲压工艺设计内容 随着人们对汽车覆盖件冲压工艺设计重要性认识的加深，覆盖件冲压工艺的设计内容已经不再局限于简单的工艺排序及拉延补充，而是深入到模具设计、模具制造、乃至模具及冲压件检查等各个方面。目前，汽车覆盖件冲压工艺设计的内容主要包括： 1．确定基准点及与冲模中心的关系 所谓基准点是指基于汽车产品坐标系，位于汽车覆盖件表面或接近汽车覆盖件表面，用于反映汽车覆盖件在模具中的位置关系的一个空间坐标点。 基准点的设定需注意： ①基准点应尽量取在汽车覆盖件的坐标交点上，其坐标值最好是 整数。 ②如将基准点放在汽车覆盖件表面，则要尽量放在平滑的表面 上。 ③标记方法： 按汽车覆盖件相对与冲压方向的旋转情况分为以下三种情况： ⑴汽车覆盖件相对与冲压方向无旋转

汽车冲压工艺

汽车制造的冲压工艺培训资料 培训讲师-倪慨宇2012年12月培训范围：冲压工艺、车间、工装管理员 主要内容及介绍： 1、冲压前期工作 1.1开卷--洗 2、汽车制造中的冲压工艺 2.1 冲压工艺的基本知识 2.2汽车覆盖件 2.2.1介绍 2.2.2覆盖件分类及工艺特性 2.2.3特点及要求 2.3覆盖件冲模 2.3.1拉延模 2.3.1.1工艺补充与拉延筋 2.3.1.2拉延质量及穿、冲工艺孔

2.3.2修边模 2.3.2.1修边模介绍 2.3.2.2修边模的分类 2.3.3翻边模 2.3.3.1翻遍模的介绍 2.3.3.2翻遍模的分类 2.4汽车制造冲压工艺的新发展2.4.1模块式冲压 2.4.2亚毫米冲压 2.4.3特种冲压成型技 2.4.4液压式成型技 2.4.5电磁式成型技术 2.5 A级曲面介绍

1、冲压前期工作（开卷----清洗） 第一步首先需要做的就是开卷工艺，所谓开卷就是将送到工厂中的钢板卷还原成钢板，同时对钢材进行表面的清洗并进行初步的粗裁剪。 在钢板出厂前，往往会涂有防锈油，同时运输期间外界的污染物物也会附着在钢板上，这些杂质的存在会导致车辆在喷涂和焊接上导致喷漆不均和焊点不牢，因此在冲压钢板之前需要清洗掉它们。同时清洗钢板必须使用专用的洗涤溶剂，不可用酸性或者碱性溶剂，因为酸性或碱性会给车用钢板造成损伤，影响车身的质量造成钢板腐蚀。 粗剪后的钢板就像上图一样将按照生产计划投放到各条生产线上。目前开卷工艺的生产频率可达60片/分钟，而粗剪的精度也可达到0.1mm，与一根头发丝的粗细相当。 2、汽车制造中的冲压工艺 2.1冲压工艺的基本知识 汽车制造中有60%-70%的金属零部件需经塑性加工成形，冲压加工是完成金属塑性成形的一种重要手段，它是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。车身上的各种覆盖件（图片）、车内支撑件、结构加强件，还有大量的汽车零部

拉延设计总结

拉延模总结 1拉延模种类: 拉延模分类:单动拉延,双动拉延,三动拉延。 单动拉延模最为常见，用于形状简单，深度浅的覆盖件（多用于中小件）。 双动拉延模多数用于形状复杂，深度深的覆盖件，提供较大压料力和较大行程（多用于大件，如背门，顶盖等等）。 三动拉延不常见。 双动拉延 2常用导向形式: 常用导向形式：内导向 ,外导向（四角导向）,封闭外导向(盒式导向),插板 导向。 内导向最为常见，是压边圈内导向面和凸模导板进行导向。 外导向常用于窄长件或凸模与压边圈内导向不合理时采用， 是压边圈和下模起的四腿进行导向。 封闭外导向也较为常见，是下模内导向面和压边圈导板进行导向。 插板导向多用于小件小批量生产，多数情况须经客户同意。

内导向外导向 封闭外导向双动拉延3封闭拉延和开口拉延 封闭拉延：工艺分模线全部在坯料线以内。 开口拉延：工艺分模线局部在坯料线以外。 封闭拉延 开口拉延

4拉延形式： 根据客户要求判断（制件料厚）是镶块拉延模还是普通拉延模 普通拉延模变化剧烈部位采用局部镶块结构 普通拉延有破裂刀时采用局部镶块结构 普通拉延是切边拉延时采用局部切边镶块结构 5工作部分 1）凸模： 凸模起吊： 尽量采用铸入式螺孔套，螺孔套螺钉安装面在凸模轮廓以内至少5mm ，螺孔套放不下的时候，可以采用机制起吊孔。 凸模安装：内法兰和外法兰 采用内法兰式螺钉安装方式时，充分考虑螺钉的安装空间问题 外法兰式螺钉安装方式时，充分考虑压边圈躲空，与凸模干涉的问题

螺钉安装不要做成沉孔的形式，不便于加工 凸模定位： 采用键定位，键要可见。 内导向拉延模凸模导向： 凸模导板安装面应在凸模轮廓以外至少5mm ，方便加工。由于滑配面挖空压边圈，挖空影响压边圈强度较大的模具可以考虑导板安装面在凸模轮廓以内，采用卧铣加工或其它方式加工，但导板上（与滑配面相接触）的面必须在凸模轮廓以外至少5mm ，避免装配下压边圈时压边圈滑配面与凸模轮廓干涉。

汽车冲压模具设计与制作30个要点

汽车冲压模具设计与制作30个要点 1、在设计料带前，一定要了解零件的公差要求，材料性能、冲床吨位、冲 床台面、SPM（每分钟冲次）、送料方向、送料高度、模厚要求、材料利用率、模具使用寿命。 2、在设计料带时，要同时进行CAE分析，主要考虑材料的变薄率，一般要 在25%以下。特别深拉不锈钢材料，可以在预拉伸后再进行退火，用高频退火机，变薄率可以接受至40%，在设计料带时，一定要和客户多加沟通，最好要客户提供之前的模具照片或结构图来参考，空步也是非常重要的，在模具长度允许的情况下，适当留出空步对于试模后的改模帮助是很大的。 3、料带设计是对制品成型工艺的分析，基本上决定了模具是否成功。 4、在连续模具设计时，抬料设计非常重要，如果升料杆不能将整个料带升 起，就无法进行自动化连续生产。 5、在模具设计中，模具材料的选择和热处理以及表面处理（如TD，TICN， TD时间需要3-4天），特别是拉伸件，如果没有TD，模具表面会很容易就拉烧起毛。 6、在模具设计中，对于孔位或公差要求较小的面，尽可能做可调镶件，便 于在试模及生产时调节，以便容易达到，零件的尺寸要求，要上下模具同时时做可调镶件。对于字唛，要求在冲床上可拆，不需要下模再拆而浪费时间。 7、设计氢气弹簧时，根据CAE分析的压力来设计，不要设计过大的氢气弹 簧，防止产品破裂。通常情况是：压力小，产品起皱，压力大，产品破裂。 解决产品起皱，可以采用局部增加拉延筋的方法，先用拉延筋固定位片材，再拉伸，来减少起皱。

8、第一次试模时，一定要慢慢将上模合下，对于有拉伸工序时，一定要用 保险丝试料位厚度，料位间隙达到材料厚度后再试模，刀口一定要先对好。 拉延筋请使用活动镶件，以便于调节拉延筋的高度。 9、试模时，基准孔、基准面一定要模具配好后再将产品放在检具上测量， 或送去CMM做3D报告，否则没有意义。 10、红丹一定要配好，贴合率达到80%以上，才可以开剪口，做CMM报告， 或者是基准孔基准面已配好，产品已非常稳密，贴合率可以适当降低。配红丹是非常重要的事项，否则产品不稳定，无法进行后期的改模判断，零件尺寸将达不到客户要求。 11、客户样办要求：一般先是镭射办→剪口办→100%OK办，在镭射办阶段就 要把红丹配好，送料调好，解决破裂起皱、尺寸公差问题，在开剪口办时基本上改好主要问题，后面是微调（模具局部改良）。 12、在客人一定要剪口办但是工艺条件不成熟的情况下，可以考虑开软料刀口（就是直接用45钢开刀口，改剪口时直接烧焊，等尺寸OK后再开正式硬料刀口）。 13、对于3D复杂的产品，可以采用3D镭射的方法去镭射，在3D镭射前一定 要做好3D图形，用CNC打好基准点位后再送去3D镭射，3D镭射还要做定位砂型。 14、对于高强度钢板，刀口材料要采用A88或V4等硬质合金材料。 15、在试模时，为试拉伸效果，可以在材料上不同位置上垫砂纸来试效果，确 定效果后在相应位置在活动的拉延筋或活动的麻点阵（就是将一块镀件磨成麻点），用来起磨擦阻碍走料。