開題報告---筒型件熱沖壓數(shù)值模擬及模具設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告</p><p>　　筒型件熱沖壓數(shù)值模擬及模具設計 </p><p>　　學 院： 機械工程學院 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學生姓名：

2、 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　職 稱： </p><p>　　2011 年 11 月 21 日 </p><p><b>　　畢業(yè)設計開題報告</b></p&

3、gt;<p><b>　　一、課題簡介</b></p><p>　　在筒型件熱沖壓模具設計中，通過對零件的對稱部分采用不對稱的冷卻管路，實現(xiàn)對稱零件的不同冷卻效果。應用成形分析軟件（dynaform或autoform）,對筒型件的熱拉深過程進行了數(shù)值模擬研究，設計需要完成以下工作：熟悉仿真軟件，探索模內淬火模擬方法，探索冷卻分析方法，實現(xiàn)筒型板料模具熱成形過程。</p&g

4、t;<p><b>　　二、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</b></p><p>　　隨著能源危機和環(huán)境問題的加劇，整個社會對汽車輕量化有著緊迫的要求。汽車的油耗主要取決于發(fā)動機的排量和汽車的總重量，在保持汽車整體品質、性能和造價不變的前提下，通過減低汽車的自身重量來提高輸出功率、減低噪聲、提升操縱性、可靠性，提高車速、將低油耗、減少廢氣排放量、提升安全性是汽車輕量化的最終目標。所以節(jié)能和安

5、全已經成為汽車制造業(yè)最重要的出發(fā)點。</p><p>　　為了達到上述目的，減輕車重是非常有效的方法，而要減輕車身重量有兩種途徑：一是優(yōu)化、更改汽車結構來調整零部件尺寸和數(shù)量，來降低零部件的重量；二是：使用輕量化材料來代替原來的低碳鋼等低強度鋼材，例如采用超高強度鋼板、鎂合金、鋁合金、復合材料等輕質材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵材料。相比而言，采用輕量化材料更能滿足不同的需求，適合重點發(fā)展。</p><

6、p>　　節(jié)能減排和提高安全性能是汽車制造業(yè)亟待解決的問題，也是未來汽車研發(fā)的方向。超高強度鋼板熱沖壓件已經在減輕車身重量和提高汽車安全性能方面表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，其在未來汽車車身零件中的應用潛力也毋庸置疑。國外在熱沖壓成形技術的研究及應用方面已經先行多年，并且取得了巨大的成績，但是仍然存在許多問題，例如熱沖壓成形模具的設計準則，板材在高溫下的氧化防護等，限制了熱沖壓成形技術的廣泛應用。而國內在該領域的研究剛剛開始，不具備相關產品和設

7、備的研發(fā)和生產能力，僅有的幾條生產線也是斥巨資從國外引進。國內的汽車越來越多的使用熱沖壓件，以提高汽車的碰撞安全性能，保護駕乘人員的安全，從而滿足國外嚴格的質量標準，打開國際市場。</p><p><b>　　熱沖壓技術的優(yōu)勢</b></p><p>　　提高車型的碰撞性能；</p><p>　　實現(xiàn)更大程度的車身輕量化；</p>

8、<p>　　減小油耗和CO2排放；</p><p>　　零件成形性相對較好；</p><p><b>　　零件尺寸精度好；</b></p><p>　　車身結構設計簡單，加強板數(shù)量有效減少；</p><p><b>　　降低壓機噸位要求；</b></p><p>

9、　　有效提高零件的表面硬度及其耐磨性；</p><p><b>　　降低沖壓噪聲；</b></p><p>　　通過車身結構優(yōu)化設計，可以有效控制綜合制造成本。</p><p><b>　　熱沖壓技術的缺點</b></p><p>　　生產節(jié)拍慢（3沖程/分鐘）；</p><p&

10、gt;　　需要激光切割進行切邊、沖孔；</p><p>　　工藝影響因素比冷沖壓復雜得多；</p><p>　　無鍍層板熱沖壓過程會產生氧化皮，需要定期清理；</p><p>　　固有廢品率遠遠高于冷沖壓；</p><p><b>　　單件成本高；</b></p><p>　　工作環(huán)境比冷沖壓差；

11、</p><p>　　技術門檻和投資門檻比較高（VOLKSWAGEN、FIAT）；</p><p>　　業(yè)內技術落后于實驗；</p><p>　　熱沖壓仿真精度相對較差（熱脹冷縮、組織轉變及其回彈CAE非常難）、調試周期相對較長。</p><p><b>　　三、主要研究內容</b></p><p&g

12、t;　　本文以典型熱沖壓筒型件為研究對象，用UG軟件對筒型件進行設計，而后導入到Dynaform軟件中對筒型件進行網(wǎng)格劃分、定義毛坯材料及性能、建立（凸模、凹模、壓邊圈）模型、設置熱沖壓參數(shù)、模型沖壓過程參數(shù)設置、提交進行數(shù)值模擬。最后用不同方案對筒型件進行數(shù)值模擬，并對模擬的結果從溫度場、應力場、有效塑性應變場、成形后板料厚度的分布規(guī)律幾個方面對結果進行分析，來確定板料在不同冷卻條件下對熱沖壓成型過程的影響。</p>&

13、lt;p>　　模具設計是熱沖壓成形工藝的關鍵技術，熱沖壓模具集成了零件的成形及淬火兩項功能，因此其模具結構更加復雜，對模具材料選擇、模具設計等方面提出了更加嚴格的要求。在國外，一些企業(yè)經過多年的探索和大量的研究，已經基本掌握了熱沖壓模具設計的關鍵技術，并且具備熱沖壓模具及相關設備的生產供貨能力。例如舒勒公司已經為德國一家汽車制造廠提供6條熱沖壓成形全自動生產線。但是由于技術保密等原因，關于熱沖壓模具設計方面能見到的資料少之又少。國

14、內目前還沒有企業(yè)和單位具有熱沖壓模具的較為成熟的設計經驗，甚至真正見到過模具結構的人員都非常少。</p><p>　　因此本文針對熱沖壓成形模具的設計方法進行了深入研究，總結了熱沖壓模具關鍵部件的設計經驗和基本原則，并運用數(shù)值模擬手段對模具參數(shù)進行優(yōu)化。對于推動國內熱沖壓成形技術的研究進展，打破國外的技術壟斷具有積極意義。</p><p><b>　　a、模具設計</b&g

15、t;</p><p>　　簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。</p><p><b>　　b、設計步驟</b></p><p><b>　　熱成型模具設計</b></p><p>　　在熱成

16、型過程中， 鋼板及模具都要經過從室溫到900 ℃以上的溫度變化， 并且模具集板料成型與冷卻淬火過程于一身， 所以模具設計是熱成型技術的另一個難點，其主要技術包括模具表面設計、模具冷卻系統(tǒng)設計和模具結構設計等， 可利ABAQUS、LS-DYNA 等軟件進行成型模擬和冷卻過程模擬。利用材料的高溫性能，如流變曲線、摩擦因數(shù)、FLD 等參量進行成型模擬， 同時進行熱傳遞模擬，這一過程實際是熱力學、機械學耦合模擬過程。模擬結果將作為模具設計的重要

17、依據(jù)， 并據(jù)此進行試生產或批量生產。</p><p><b>　　模具材料的選擇</b></p><p>　　熱成型的模具材料不僅要求其具有良好的熱強度、熱硬度、高的耐磨性和疲勞性能，而且要能保證成型件的尺寸精度，同時要能夠抵抗高溫板料對模具產生的強大熱摩擦、脫落的氧化層碎片及顆粒在高溫下對模具表面的磨損效應， 并且能夠穩(wěn)定地在劇烈的冷熱交替環(huán)境下工作。根據(jù)模具需要的

18、加熱溫度，參考熱鍛用熱作模具鋼，選用合理的模具材料。如蒂森的熱沖壓模具就采用了一種具有很高熱傳導系數(shù)的Al2O3/Cu 復合材料。</p><p><b>　　模具凸、凹模設計</b></p><p>　　由于熱脹冷縮的影響， 零件最終尺寸與沖壓成型時的尺寸存在一定誤差， 因此為保證零件的尺寸精度，在確定凸、凹模尺寸時必須考慮熱脹冷縮效應。</p>&l

19、t;p><b>　　冷卻機構的設計</b></p><p>　　對于熱成型零件冷卻機構的選擇不僅要保證零件的冷卻速度足夠快， 而且還要避免零件和模具因冷卻速度過快而引起的開裂。通常采用在模具內通冷卻水的方式對成型后的零件進行冷卻。</p><p><b>　　四、預期效果</b></p><p>　　1．外文翻譯50

20、00字以上</p><p><b>　　2．開題報告一份</b></p><p>　　3．畢業(yè)設計說明書一份</p><p><b>　　4．畢業(yè)設計圖紙</b></p><p>　　五、課題的準備情況和進度計劃</p><p><b>　　參考文獻：</b&

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