接线盒拉深模设计CADCAE——毕业论文

山东科技大学学士学位论文摘 要本文介绍了汽车覆盖件现状及其发展趋势，详细介绍了接线盒拉深模设计过程，模拟过程，及其最后的设计结果。 首先对该零件的Pro/E数学模型进行了测量，得到产品的所有尺寸。为了得到合格的零件产品，必须先进行生产方案的分析与确定，其次是工艺计算，并利用DYNAFORM进行数值模拟分析，最后进行复合模结构的确定。 接线盒拉深模的设计步骤，其主要包括工艺设计、工作零件设计、压边装置、凸、凹模圆角半径的的确定、凸、凹模间隙等。在充分分析本件结构和了解拉深模常用机构及工作原理的基础上，制定出本件的拉深模设计的工艺路线：制件工艺性分析分析，比较，确定工艺方案计算各工序冲压力和总压力计算并选择成型零件计算压力中心选择冲压设备其它主要零部件的设计绘制模具总装图，零件图。关键词：接线盒拉深模；DYNAFORM模拟；模具设计53AbstractThis paper introduces the design process of the junction box stretching die, analyzes the current situation and development trend of the automobile panel.First, the Pro / Engineer mathematical model of the part is measured to obtain all the dimensions of the product. In order to get qualified parts products, we must first carry out the analysis and determination of the production scheme, followed by the process calculation, and then the complex mold structure to determine, and the use of DYNAFORM numerical simulation analysis.The design steps of the junction box stretching die, which mainly include the design of the process, the design of the working parts, the determination of the radius of the convex and concave die, the gap of the die and die. On the basis of fully analyzing the structure of the parts and understanding the common mechanism and working principle of the drawing die, the technical route of the drawing mold design of the parts is worked out: the process analysis of the parts analysis, comparison and determination of the technological scheme the calculation of the punching pressure And total pressure Calculate and select molded parts Calculate pressure center Select stamping device Design of other major parts Draw mold assembly drawing, part drawing.Keywords: Junction box drawing die; Dynaform simulation; Mold design目录摘 要IAbstractII目录IV1绪论11.1选题意义11.2汽车覆盖件21.3本课题研究方向82 冲压工艺方案的分析与确定92.1接线盒产品的工艺分析92.2接线盒拉深的工艺计算102.3确定冲压工艺方案153接线盒拉深成型数值模拟173.1引 言173.2有限元技术与刚塑性有限元软件DYNAFORM173.3接线盒拉深成形的有限元模拟204首次拉深模具设计344.1模具的结构形式344.2定模具中心344.3压力设备的选择354.4模具主要零件结构尺寸的设计364.5 总装配图结构及原理说明425再次拉深模具设计445.1模具结构选择445.2模具主要零件结构尺寸的设计445.3 总装配图结构及原理说明49结论52参考文献53致谢55山东科技大学学士学位论文1绪论1.1选题意义模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75的粗加工工业产品零件、50的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础行业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。欧洲模具设计和生产的时间分别要比我国快44和61左右，但我国模具设计和生产的成本只有欧洲地区的91。目前，国际模具行业竞争激烈，近两年来德国模具整体价格已下降14左右，且全球58的模具由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家仅占极小的比例。但目前东欧地区的模具生产出现较大幅度增长，亚洲地区的生产规模也将增加到15左右。我国的模具行业也已步入高速发展时期。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。1.2汽车覆盖件汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘，构成驾驶室、车身的金属薄板制成的空间形状的表面或内部零件。按功能和部位可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架覆盖件三类。它们在工艺设计、模具加工、设备选择及质量控制（尺寸公差、形状精度、零件刚度、表面质量）等方面都具有与一般冲压零件不同的特点。1.2.1 汽车工业现状根据汽车工业协会的统计，2009年中国全年累计生产汽车1379.10万辆，同比增加48.3%；销售汽车1364.48万辆，同比增长46.2%，相较我国2002年汽车销售同比增长37%的历史记录高出近10%。同时，国内自主品牌销售也有较大幅度提升，自主品牌乘用车销售457.7万辆，占乘用车销售市场的44.3%；轿车销售中，自主品牌共销售近221.73万辆，占轿车市场29.7%，市场份额同比提高近4%。汽车工业的迅速发展,车型的快速更新换代,要求汽车制造商能够在很短的时间内研究、开发并制造出高质量的汽车。而国内目前车身覆盖件的制造却直接制约着新车型的开发。其原因就是覆盖件模具设计水平较低,周期很长,对于一些较复杂的零件甚至设计不出合格的模具。这显然不能适应汽车工业快速发展的需要,因此近年来覆盖件拉深模成了研究的热点,并且取得了许多可喜的成绩,但仍存在许多问题。与此同时,一些工业发达国家的汽车、钢铁集团也在大力研究汽车覆盖件拉深模的设计,取得的许多成绩非常值得我们借鉴。1.2.2 汽车覆盖件现状（1）汽车拉深模的设计必要性随着汽车技术的发展，全球市场的一体化行程，汽车拉深模的竞争十分激烈，产品的开发速度如今成为市场竞争的主要矛盾。在这种情况下，对于汽车企业来说，能否自主快速的实现冲压产品开发（快速的设计和制造冲模）的能力，成为了汽车企业在全球竞争中的制胜的法宝。同时，汽车企业为了满足日益变换的用户需求，又要求冲模制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产，但不增加或较少增加产品的成本。因此，冲压产品开发的速度和制造技术的柔性就变得十分关键了，这在汽车制造业尤其显得突出，汽车制造商为了能够满足广大用户对汽车品种及款式日益增长的要求，必须不断地开发汽车新品种，这在很大程度上是依赖于重新开发新的汽车覆盖件，因此快速及低成本的汽车覆盖件开发是汽车企业成功的关键，而汽车覆盖件拉深模具的开发是汽车覆盖件开发的关键。（2）设计水平汽车工业比较发达的欧美日在进行汽车覆盖件设计的时候，大量采用三维CAD软件，诸如PRO/E、UG、CATIA等软件，利用这些软件创建的自动绘图精确度高，得出的计算数据可靠，数据库功能较强，因而设计效率很高。相对于国外的先进水平，国内在汽车覆盖件模具的设计上则显得力不从心。国内一批大、中型汽车覆盖件模具生产企业陆续引进了一定数量的C A D系统，并配置了一些设计、分析的专用软件，取得了一定的经济效益。但是由于多方面的原因，仍有不少中小型企业还停留在手工设计模具的阶段，采用传统的设计方法和二维C A D设计，导致设计的标准化和开发应用水平低，效率不高，并且在设计的理论和实践经验的积累上远远落后于国外。（3） 理论研究水平当前，汽车覆盖件冲压成形的难度评价是冲压理论研究的重要课题之一，在汽车覆盖件的冲压成形过程中，由于汽车覆盖件的形状导致的变形极其复杂，毛坯在冲压成形过程中的变形规律变化多端。不能用简单的来表达成形的难度，所以进行汽车覆盖件的冲压成形过程的数值模拟已成为重要研究方法之一。但这种模拟结果目前还不能很好的从变形机理的角度来说明产生破裂和起皱的原因，今后的数值模拟将更好的与变形规律和破裂、起皱等问题产生的机理的研究结合起来。探索其中的各种规律，更好的为工艺设计和模具设计提供参考依据。同时新型汽车覆盖件材料的研究也对汽车工业的发展有着决定性的作用。无论是国内和国外，在这些方面的研究都还不成熟，但是我们相信，新的理论研究必将为汽车覆盖件拉深模的设计制造起着很好的推动作用。（4）制造水平在汽车覆盖件模具的制造上，国内外也有很大差距。当前国内采用C A M技术的普及率还不够高，应用水平也不平衡，而在国外普遍采用C A M技术。高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍，国内这门技术的应用已经有很长一段时间，但是近几年才真正用到模具加工上，并且应用水平低，应用企业少，很多技术工人还不能熟练掌握高速切削的关键技术，不熟悉其操作环境，导致高速切削技术在国内没有发挥应有的作用。特别是在汽车覆盖件模具加工方式上，少数企业采用了高速切削加工技术，更多的企业则以数控为主，大量引进数控设备机床进行分工序加工。由于没有很好地利用高速切削技术，因而生产效率低，生产出来的模具精度差、余量大、钳工研修量大。高速切削技术及高速加工设备在国外得到了长足发展，高速加工及一次装夹完成多工序加工，不仅生产效率高，而且精度高，钳工研修量小，大大缩短了模具的生产周期，实现了从开发、设计到制造、经营一体化的计算机集成工程。1.2.3 今后的发展方向虽然我国的汽车模具具有成本低、价格比较便宜等优势，而且随着近几年的发展，汽车模具技术已经有了长足的发展，但是我国的汽车覆盖件模具在设计、制造、标准、管理等方面与国际先进水平有很大差距。中国汽车工业要赶超欧美日发达国家的水平，汽车覆盖件冲压模应该向以下几个方向发展：1） 标准化发展目前，标准化程度低、标准杂乱、标准件跟不上需要已严重制约了汽车覆盖件模具的发展。因此，随着汽车覆盖件模具的下一步发展，标准化程度和标准件生产供应今后必会受到各有关方面的重视。现在，中国模具工业协会汽车车身模具及装备委员会虽然已编印了汽车冲模标准汇编，但这一标准汇编尚未得到广泛应用，而且汇编内的有些标准件尚无生产或产量很少，所以在标准化的道路上，仍有许多工作要做，虽然有不少汽车企业采用了标准件，但是许多依赖进口。汽车车身模具标准未能向国际靠拢，尚未建立和完善多种典型的模具结构和工艺，且尚未形成行业标准件计算机销售网，模具标准件的供货周期长，商品品种不全。与此相比，国外的汽车车身模具标准件供货渠道通畅，商品化程度高、品种齐全且出口到世界各国。在汽车冲模标准化方面，中国的汽车工业还有很长的路要走。2） 智能化方向发展随着近年来计算机技术的飞速发展,世界各主要工业发达国家都在大力发展计算机技术在模具型面设计中的应用。尤其是计算机辅助技术( CAX CAD/CAM/CAT/CAE) 、虚拟产品开发技术(VPD Virtual Product Development) 的应用,正在汽车覆盖件模具的设计和制造中起着越来越大的作用。CAX和VPD 技术在覆盖件模具制造业中,已经显示出了它强大的功能和非常现实的经济效益。它具有如下优势:(1) 参数化全关联设计使模具的设计、修改都很方便快捷;(2) 模具型面可以得到精确的描述;(3) 能直接提供数控加工所需的信息;(4) 能大幅度缩短设计周期,极大提高设计效率;(5) 能方便准确地传输设计数据,信息共享程度高。基于上述因素，汽车覆盖件智能化发展已经是不可逆转的趋势。3）联盟化发展中国汽车工业要想打造成世界级的汽车工业，必须实现国内汽车企业的兼并重组以及海外并购，而汽车覆盖件也将呈现联盟化发展。由于生产集聚基地和战略联盟的形成可以逐步做到各企业之间的相互配套、协作协调和优势互补，从而可以发挥出群体优势，产生l12的效果。因此，预计在未来几年内，这种组织形式会得到发展。行业的战略联盟开始时往往先从地区性协作开始，从战术组合开始，然后再逐步发展成跨地区乃至全国的联盟。行业中的战略联盟可以不止一个。战略联盟之间还可实行网络化运营。针对订单或工程的动态联盟将逐渐发展为比较固定关系的网络战略联盟。这种战略联盟往往以一个或几个具有强大实力的企业为核心，以一些具有较强实力的企业为骨干，再在其周围聚集一批协作厂家。他们共享市场，协调技术和设备，快速完成资源的合理配置，互利互惠，共赢共存，共同发展。1.3本课题研究方向本课题主要以接线盒为例，利用DYNAFORM软件进行成形过程的有限元分析，然后利用UG建模，并进行模具设计。为实现课题目标，主要计划完成以下几项工作：（1）完成接线盒拉深模设计工艺分析（包括对冲压件进行工艺分析、确定最佳工艺方案、确定模具结构形式、合理选择设备、编写设计计算说明书）（2）选择建模工具，完成模具总装图，并列出模具零件明细表和标准件清单；绘制模具主要零件图，提出技术要求；制作模具动作动画；（3）选择DYNAFORM软件分析模具设计的合理性；（4）制作答辩报告幻灯片PPT，按照规范格式撰写毕业设计说明书。2 冲压工艺方案的分析与确定2.1接线盒产品的工艺分析根据零件尺寸要求，此件属于高矩形件。尺寸公差要求较松，均为自由公差。圆角半径均满足矩形圆角半径的要求。故可采用矩形拉深工艺拉深此件。此件的公差要求均按IT13要求。接线盒的零件图如图1-1所示。图1-1 接线盒零件图2.2接线盒拉深的工艺计算盒形件拉深过程的应力和变形过程较筒形件复杂，沿周边是不均匀分布的，其不均匀程度随相对高度及角部的相对圆角半径的大小而变化，这两个比值决定了圆角部分材料向工件侧壁转移的程度及侧壁高度的增补量。该盒形件为角部具有大圆角半径的高盒形件，其拉深特点是：有大量的材料从圆角处转移到侧壁上去，因而会大大增补侧壁的高度。2.2.1 计算毛坯尺寸计算毛坯尺寸 确定修边余量1。此件是带凸缘的矩形件，修边余量需按(B为工件宽度)的值来确定，由于此件在宽度方向的凸缘尺寸(48-44=4)小于长度方向上的凸缘尺寸(110-88=26)，在应用 值时需按长度方向的凸缘尺寸进行相关尺寸计算，即 =4426=70(mm) =70/44=1.59 =3.0(查冲压工艺与模具设计2) 计算毛坯尺寸，在处理毛坯尺寸计算时，应根据（为工作高度）的值来确定毛坯的形状及毛坯尺寸的计算方法，毛坯尺寸无论采用哪种方法计算都应遵循毛坯表面积与工件面积相等的原则。此工件的毛坯形状按椭圆形毛坯要求，在确定毛坯尺寸前需要对工件做如下处理。 把工件分成两部分,一部分是不带凸缘的矩形体,另一部分是凸缘部分,凸缘部分视为一个矩形环。 计算长度方向圆弧半径（）时，需按毛坯表面积与工件表面积相似的原理来计算，即 （方形件毛坯面积）（正方形环面积）= （方形件毛坯面积） =4444444(490.432)1.728(490.58)42(0.1120.188) =9689.12(mm平方) 正方形环面积=76764444=3840(mm平方) = (mm) 宽度方向的圆弧半径为，按下式计算 = =265.6(84-44)=171.2(mm) =133.5(mm) 式中 工件宽度，mm； 工件长度，mm 工件高度，mm； 工件底部圆弧半径，mm； 转角半径，mm； 毛坯长度方向的圆弧半径，mm； 毛坯宽度方向的圆弧半径，mm； 毛坯长度，mm； 毛坯宽度，mm；毛坯外形见图2-1 拉深次数（n）的确定。按工件相对高度及毛坯相对厚度（100%）确定拉深次数。相对高度包括修边余量。 =49/441.11 =1/44100%=2.27%查冲压工艺与模具设计确定工件拉深次数为2次。 确定工序件形状。对于需多次拉成的矩形件，其工序件的形状与尺寸都不是唯一的，这一点与多次拉深圆筒形件不同。多次拉深的矩形体，关键要处理n1次拉深件的形状和尺寸。n1次拉深件的形状和尺寸确定得是否合理，决定矩形件是否能拉成。对于的高矩形件仍可采用的高方形件的分析与处理方法，来确定n1次工序件的形状和尺寸3。此件n1次工序件的形状为椭圆形工序件，短边一侧的圆弧半径为，长边一侧的圆弧半径为，其计算公式为 式中角间距，mm，取=0.35 。所以 =0.705440.4180.358=30.54(mm) =0.705840.4180.358=58.741(mm)n1次工序件的长轴，短轴的计算公式为 即 的圆心在长轴上，距短边为，的圆心在短轴上，距长边为。此件拉深凹模工作截面图如图2-2所示 图2-1 毛坯外形 图2-2 拉深件工作截面（2） 计算拉深力 式中 修正系数，取0.5； 拉深件截面周长，mm。2.3确定冲压工艺方案冲压工艺是塑性材料加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，当前在生产中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。但是，概括起来，可以分成分离工序与成形工序两大类。分离工序的目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。成形序的目的是使冲压毛胚在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应满足尺寸精度方面的要求。在冲压加工过程中，所有的冲压变形都是靠模具对板坯的作用来完成的。这就决定了一种冲压变形工序，必定会要求执行该变形工序的冲模具有相应的功能和保证实现次功能的冲模结构。工艺方案是在保证冲压件的质量下，实现生产的高效和降低成本，通过上面的分析，该制件属于中批量生产。生产处于长期稳定状态，工艺方案要为流水线生产保证提供保证，每一道工序都要使用冲模，拉深，切边，等工序同时安装在一条冲压线上。本零件需要落料（制成长圆形坯料）、首次拉深、二次拉深、冲大孔等工序。为提高生产效率，可适当进行工序组合即使用复合模具。根据以上基本工序，可以定出以下四种冲压工艺方案。方案一：全部采用单工序模，即落料、首次拉深、二次拉深、冲底孔。方案二：落料、首次拉深，二次拉深与冲底孔复合。方案三：落料与冲底孔复合、首次拉伸、二次拉深。从产品质量、生产率、模具制造和寿命、操作和安全、设备条件及经济效益等方面对上述诸方案进行综合分析比较后，可得出如下结论：方案一由于全部采用单工序模，简化了模具刃口尺寸和形状，是模具制造简单。另外工序所需的冲压力小，可以解决冲压设备吨位不够的问题，但是其模具套数多，生产效率低且工作量较大，不能满足生产要求。方案二冲裁效率较高，模具数量较少，但复合模的结构复杂和对压力机的吨位要求较高，同时，二次拉伸和冲底孔在一道工序中完成，对于底孔的尺寸很位置精度难以保证。方案三采用落料与冲底孔复合的方式，提高了生产效率，操作比较安全，因为矩形盒底部在冲压过程中变形很小，故先冲底孔能够满足其尺寸和位置的要求，该方案效率较高，满足批量生产和零件尺寸精度的要求。 根据以上分析比较，决定采用方案三为本零件的冲压工艺方案53接线盒拉深成型数值模拟3.1引 言随着计算技术和计算机应用的日益普及，尤其是有限元技术的不断完善，金属塑性成形过程的数值模拟技术得到了飞速发展，使塑性成形理论向实际应用方向迈进了一大步。针对具体的产品和材料，应用数值模拟技术可以定量地分析各种成形工序的应力、应变分布情况，了解塑性流动规律、温度场分布情况以及各变形参数的影响作用等等。正是由于有限元分析方法具有广泛的适应性，使其成为塑性成形理论研究中不可缺少的一个组成部分。本章利用DYNAFORM软件对接线盒拉深成形过程的有限元分析。3.2有限元技术与刚塑性有限元软件DYNAFORM3.2.1有限元技术在塑性成形领域的发展将有限元分析应用到塑性加工领域，是近20年刚刚发展起来的。就金属塑性成形而言，有限元法大致可分为两大类：一类是固体型塑性有限元法(Solid Formulation)6，包括小变形和大变形弹塑性有限元法。弹塑性有限元最早是由Marcal和King于1967年提出的。它同时考虑弹性变形和塑性变形，弹性区采用Hook定律，塑性区采用Plandl-Reuss方程和Mises屈服准则。小变形弹塑性有限元法以小变形理论为基础，忽略微元体的局部变形并认为位移与应变呈线性关系，只适合分析金属塑性成形的初期。大变形弹塑性有限元法以有限变形理论为基础，考虑到了大变形过程中由于大位移和大转动对单元形状及有限元计算的影响。采用弹塑性有限元法分析金属塑性成形过程，不仅能按照变形路径得到塑性区的变化，变形体的应力、应变分布规律和大小以及几何形状的变化，而且还能有效地处理卸载问题，计算残余应力和残余应变，从而可以进行回弹计算及缺陷预测分析。另一类是流动型塑性有限元法(Flowing Formulation)，包括刚塑性有限元法和刚粘塑性有限元法。这类有限元法不计弹件变形，采用Levy-Mises方程作为本构方程，满足体积不变条件。并采用率方程描述，变形后物体的形状通过在离散空间上对速度积分而获得，从而避开了有限变形中的几何非线性问题。同时，可用比弹塑性有限元法大的增量步长来达到减少计算时间、提高计算效率的目的，并能保证足够的工程精度。但是，由于忽略了弹性变形，这类有限元法不能处理卸载问题和计算残余应力、残余应变及回弹。3.2.2 DYNAFORM冲压成形模拟软件简介eta/DYNAFORM是由美国ETA公司开发的用于板料成形模拟的专用软件包，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自动工具，可方便地求解各类板成形问题同时，eta/DYNAFORM也最大限度地发挥了传统CAE技术的作用，减少了产品开发的成本和周期。DYNAFORM专门用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题；DYNAFORM包括板成形分析所需的与CAD软件的接口、前后处理、分析求解等所有功能。eta/DYNAFORM具有良好的工具表面数据特征，因此可以较好地预测覆盖件冲压成形过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板料成形工艺及模具设计提供帮助。(1) 主要特色 集成操作环境，无需数据转换。完备的前后处理功能，实现无文本编辑操作，所有操作在同一界面下进行。 求解器。采用业界著名、功能最强的LS-DYNA，是动态非线性显示分析技术的创始和领导者，解决最复杂的金属成形问题。 工艺化的分析过程。 囊括影响冲压工艺的60余个因素；以DFE 为代表的多种工艺分析模块；有好的工艺界面，易学易用。 固化丰富的实际工程经验。 (2) 主要应用 冲压、压边、拉延、弯曲、回弹、多工步成形等典型钣金成形过程； 液压成形、辊弯成形； 模具设计； 压机负载分析等。3.3接线盒拉深成形的有限元模拟3.3.1 数据库操作简易步骤7(1) 创建和保存数据库双击桌面上的图标，启动Dynaform软件。选择菜单FileSave As，输入“Rearwall_(user name)_(date).df”作为文件名，将所建立的新的数据库保存在自己设定的目录下，点击Save按钮保存数据库。(2) 导入模型 选择FileImport菜单项，将接线盒拉深模的IGS格式的模型文件导入到数据库中，如图 3-1所示(2) 选择菜单PartsEdit，编辑修改零件层的名称、编号和颜色，修改面包车后围外板件零件层名称为DIE，点击OK退出Edit Part对话框。(3) 曲面网格划分 选择菜单PreprocessElement，在弹出的Element对话框中单击 “Surface Mesh”按钮（第一行第四列）。 在“Surface Mesh”对话框中设定最大单元值（Max.Size）为100，其它各项的值采用默认值，自动划分网格。划分的网格单元图3-2所示。图3-1 导入的零件模型图3-2 划分的网格单元（4）检查和修补网格单击BSEPreparationModel Check/Repair工具按钮，弹出如图4-3所示的Model Check/Repair工具栏。单击Boundary Display工具按钮，显示工件的边界，观察边界是否与实际边界相同，若有差异须进行修改。单击Auto Plate Normal工具按钮，弹出图3-4所示的Control Keys对话框。选择Cursor Pick Part选项，单击鼠标选择工件上的一个单元，弹出Dynaform Question对话框，单击Yes按钮接受法线方向，退出网格检查。 图3-3网格检查 图3-4单元选取方式（5）毛坯尺寸估算单击BSEPreparationBlank Size Estimate工具按钮，弹出如图3-5所示的Blank Size Estimate对话框。单击NULL按钮，弹出如图3-6所示的Material对话框，单击Material Library按钮，选择材料SS304，如图3-7所示。材料参数设置完后，在图3-5所示的Thickness文本框中输入3，作为材料厚度。单击Apply按钮开始运行BSE，计算得到的毛坯轮廓线。单击UtilitiesRadius Through 3Points/3Nodes工具按钮，弹出如图3-8所示的Input Coordinate（点选择）对话框。选择Point选项，依次单击毛坯轮廓线上的任意三点，在消息提示区可确定毛坯的直径约为207mm。 图3-5“定义毛坯”对话框 图3-6 Material对话框图3-7 Material对话框 图3-8 Input Coordinate对话框3.3.2拉深分析1).创建三维模型 利用UG建立凸模、压边圈、凹模和毛坯的实体模型。将所建立实体模型的文件以“*.igs”格式进行保存。2).数据库操作（1）导入模型启动DYNAFORM，程序自动创建默认的空数据文件Untitled.df。选择FileSave as菜单项，修改文件名并保存，将所建立的数据库保存在自己设定的目录下。选择FileImport菜单项，将建立的“*.igs”模型文件导入到数据库中。选择PartsEdit菜单项，弹出如图3-9所示的对话框。编辑修改各零件层的名称、编号和颜色，单击Modify按钮保存修改，将凸模层命名为PUNCH，压边圈命名为BINDER，凹模层命名为DIE，毛坯层命名为BLANK，单击OK按钮确定。图3-9编辑零件层对话框（2）网格划分在屏幕右下角的Display Options区域中，单击Current Part按钮来改变当前的零件层。在确保当前零件层为PUNCH零件层的前提下，选择PreprocessElement菜单项，弹出如图3-10所示的工具栏。单击Surface Mesh选项网格划分弹出如图3-11所示的对话框。单击Select Surfaces选项，弹出如图3-12所示对话框，在该对话框中，单击Part选项来确定选择的面是当前零件层。选择Mesher下拉列表框中的Tool Mesh选项，将Max.Size设为8，其他采取默认值单击Apply按钮确定，用相同方法划分其他工具零件层的网格。 图3-10 Element工具栏 图3-11 Surface Mesh对话框3-12 Select Surfaces对话框3.自动设置（1）新建自动设置选择SetupAutosetup菜单项，弹出如图3-13所示New simulation对话框，用户可以定义基本的设置参数。图3-13板坯设置界面本例模拟类型选择板料成形，毛坯厚度设定为1mm，工艺类型选择单动成形（Single action），工具参考面选择使用凸、凹模实际模具型面进行模拟，单击OK按钮进入自动设置对话框，如图3-14所示。3-14 Sheet forming对话框（2）基本参数设置在Sheet forming对话框中，进入General选项卡后，用户只需修改标题以便于识别的名称，其他参数可以不做修改，采用软件推荐使用的系统默认值。（3）毛坯设置单击Sheet forming对话框中的Blank标签，在选项卡中，单击Geometry选项区域中的Define geometry按钮，单击Add Part按钮，在弹出的对话框中选择Blank零件图，如图3-15所示。定义毛坯后，系统自动为毛坯选择一种材料及属性，可以通过单击BLANKMAT按钮来对材料进行重新定义，如图3-16所示。选择美国材料数据库中的不锈钢304作为毛坯的材料。3-15 Define geometry对话框 图3-16毛坯材料定义对话框（4）工具零件定义单击Sheet forming对话框中的红色Tools标签，对die进行定义。单击Direction后的按钮，定义凹模的初始运动方向。零件层和binder零件层设置与die零件层设置相同。单击Punch Positioning按钮，调整工具零件间的相对位置，如图3-17所示。3-17 工具零件间相对位置调整对话框（5）工序定义本例的模拟，第一步合模过程为：凹模与凸模不动，选择Stationary选项，压边圈采用速度控制，保持匀速。第二步为拉深工序的设置。单击Process选项卡中的drawing标签进入拉深工序设置界面，如图3-18所示。 （6）控制参数的设置单击Time step size后的Advanced按钮，弹出如图3-19所示的对话框，修改PARALLEL后的数据即可。（7）动画显示选择PreviewAnimation菜单项，单击Play按钮，工具将以动画的形式显示其运动形态， 图3-18工序设置页面图3-19设置多核计算（8）提交计算任务选择JobJob Submitter菜单项，设置文件输出目录，选择单精度求解器及计算内存，单击OK按钮提交任务。系统会弹出LS-DYNA的计算窗口，如图3-20所示。图3-20 任务提交管理器4.后处理（1）绘制变形过程系统默认的绘制状态是绘制变形过程，可在Frames下拉列表框中选择All Frames选项，然后单击播放按钮用以动画的形式显示过程的变化。3-21 成形极限图（2）绘制厚度变化过程和成形极限图分别单击Forming Limit Diagram按钮和Thickness按钮，可绘制成形过程中工件的成形极限图如图3-21所示和工件厚度分布图如图3-22所示。3-22 厚度分布图 4首次拉深模具设计在进行接线盒模具设计的时候，为了保证覆盖件在冲压中能够顺利的成形，首先要进行冲底孔，进行首次拉深的设计。即首先设计出一套冲孔落料复合模，完成冲底孔,首次拉深的任务。4.1模具的结构形式拉深模有正装和反装两种类型，正装拉深模的凸模和压料圈在上，凹模在下，它使用双动压力机，凸模安装在内滑块上，压料圈安装在外滑块上。成型时外滑块首先下滑压料将毛坯紧紧压在凹模面上，然后内滑块下行，凸模将毛坯引深到凹模腔内，毛坯在凸模、凹模、压料圈的作用下进行大塑性变形。倒装拉深模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接装在工作台下，压料圈使用压力机下面的顶出缸，通过顶出杆获得能够满足压料所需顶出力。这套拉深模可以选择倒装，使用单动液压机。操作方式：(1)外形定位；(2)手工送料；(3)下气顶柱托起；(4)冲压保压；(5)气动装置将制件顶出。4.2定模具中心冲裁的合力作用点或多工序冲压压力的合力作用点，称为模具压力中心。模具压力中心与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏裁，导致模具以及压力机滑块导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命，由于本覆盖件的外形尺寸很复杂，很难用几何作图方法来确定，该件为轴对称件，在这里暂用毛坯的几何中心作为压力中心。毛坯由以上的拉深件的工艺图得出171.2mm133.5mm1mm, 作这个毛坯的对角线的交点就模具的压力中心4.3压力设备的选择4.3.1 压力机的选择对于单动压床：8；式中压床的公称压力；拉深力； 压边力。压料力：根据经验公式 =2062.152.8=5774N式中压边力； 压边圈的面积 单位压边力；查冲压手册表4-82,=2.8因此，单动压力机的=56100N+5774N=61874N。 在实际生产中按下式确定压力机的公称压力：=1.861874N=111.373kN, 因此可选压机为：J88-100型压力机参数9如表5.1所示表5.1 J88-100性压力机参数型号公称力KN滑块行程mm行程次数min-1最大闭合高度mm封闭高度调节量mm顶出力KN顶出行程mm备注J88-10010006060265306030开式注：因为压力机的选择与包括模具的闭合高度、与上滑块连接的打料杆位置和孔径、模柄尺寸、下模顶杆位置和孔径、固紧模具用压板螺栓的槽孔位置和尺寸等参数相关，在没有设计模具的前提下，这里也只是对压力机进行粗选，如若在后续的计算中发觉选择的压力机不合适，应该再次选择。4.4模具主要零件结构尺寸的设计4.4.1主要零件设计计算1）拉深模的间隙 （1）首次拉深间隙 =1.1 =1.1(mm) （2）圆角区 =1.1 =1.1(mm)2）拉深模的圆角半径 首次拉深凹模圆角半径取6,即=6mm,凸模圆角半径取4,即=4mm。 3）凸、凹模工作部分的尺寸和公差（1）首次拉深凹模工作尺寸。按n-1次工序件形状尺寸进行设计，模具公差按IT10级要求。凸模尺寸以凹模实际尺寸配作保证间隙即可，但凸模尺寸头部的形状要设计成“天方地圆”形的，断面与工件要求的矩形相同，四边以斜面过渡到直壁。拉深后各工序件的形状。（2） n-1次拉深凸模斜面的起始尺寸。 （3）首次拉深件高度。 4.4.2凹凸模设计 因为首次拉深时，需要同时进行冲孔落料，因此设计出复合模来满足工件所需。具体形状如图4-1所示 a) 凹凸模1 b) 凹凸模2 图4-1 凹凸模凸凹模材料采用T10A，T10A钢优点是可加工性能好，价格便宜，来源容易，但是淬透性较差，淬火变形大，因为钢中含有合金元素少，回火抗力低，因而承载能力低。虽有高的硬度和耐磨度，但是小截面工件韧性不足，大截面段坯有残余网状碳化物倾向。4.4.3落料凹模的设计首次拉深时，模具应该先落料出椭圆板，进而进行拉深，冲孔。故落料凹模的设计如下图4-2所示 图4-2 落料凹模4.4.4卸料装置的设计卸料装置分为两种类型：刚性卸料装置和弹性卸料装置10。(1) 刚性卸料装置，即在双动压液压机用的拉深模。刚性压料圈固定在外滑块上，在每次冲压行程开始时，外滑块带动压料圈下降压在坯料的凸缘上，并在此停止不动，随后内滑块带动凸模下降，并进行变形。刚性卸料装置的作用是通过调整压料圈与凹模之间间隙获得，而压料圈与凹模之间间隙则靠调节压力机外滑块得到，刚性压料圈的特点是，压料力不随拉深的工作行程而变化，压料效果较好，模具结构简单。(2) 弹性压料装置。单动压力机用的弹性装置有三种： 弹簧式压料装置； 橡胶式压料装置； 垫式压料装置即以压缩空气作用或空气液压联动作用防止起皱。弹簧和橡胶压料装置的压料力是随着工作行程拉深深度的增加而增大，尤其是橡胶式压料装置更突出，这样的压料力变化特性会使拉深过程的拉深力不断增大，从而增大拉裂的危险性，因此弹簧和橡胶压料装置通常只用于浅拉深。但是这两种压料装置结构简单，在中小型压力机上使用较方便，只要正确地选择弹簧的规格和橡胶的牌号及尺寸，就能减少它的不利方面。气垫式压料装置，效果比较好，压料力基本上不随着工作行程而变化压料力的变化可控制在10%15%内，但是气垫装置结构复杂，为了保证整个拉深过程中压料面力均衡和防止将坯料夹得过紧，特别是拉深较薄且凸缘较宽的拉深件，可采用带限位装置的压料圈，其压料面和凹模之间始终保持一定的距离，对于凸缘小或球形的抛物线件的拉深，为了防止起皱，常用带拉深筋的压料圈。为了得到平整工件，此模具采用弹压卸料结构，使板料在落料和拉深的过程中始终处于稳定的压力下。从而改善毛坯的稳定性，避免毛坯在切向应力的作用下起皱的可能。卸料板三维形状如图4-3所示 图4-3 卸料板4.4.5螺钉、销钉的选用11螺钉、销钉都是标准件，螺钉用于固定模具零件，销钉则起定位作用。根据上模座和凸模固定板采用4个M830mm的螺钉固定，凸凹模固定板和下模座采用4个M1040mm的螺钉固定。销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，其本身承受切应力。销钉采用两个，多用圆柱销（GB/T119-2000）与零件上的销孔采用过渡配合，上模座和凸模固定板、凹模采用f1040mm的定位销钉，凸凹模固定板与下模座采用f1040mm的定位销钉。4.4.6模柄的选取模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。