数值模拟的模具设计探究范文

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1仿真分析

本次设计利用模拟软件对拉深过程进行仿真分析，研究其拉深过程中的等效应力、应变及破坏情况，初步拟定落料、拉深、冲孔及切边等工序，并为生产出的零件实现表面平整无拉裂、起皱提供理论依据。由图4可知，零件第一次成形拉深过程中凸模圆角破坏最严重，是极易发生拉裂的部位。

这与拉深理论相符，表明仿真结果符合实际。该零件破坏最大处为2.3＜49.9，说明该模具结构设计合理，符合设计要求；由图5第二次成形过程云图同样可知模具结构设计合理，符合要求。由图6可知，零件第一次成形拉深过程中等效应变发生在筒壁和凸模圆角部分。原因在于筒壁部分是由材料塑性流动转移而成，而凸模圆角部分承受着径向和切向拉应力的作用，因此变薄现象比筒壁部分严重得多。图示处也是筒壁和凸模圆角部分等效应变最大，最大值1.55＜10.6，说明模具符合设计要求；由图7第二次成形仿真云图中，同样可知模具设计符合要求。

由图8可知，零件等效应力最大处在凸模圆角部分。该部分承受径向和切向拉应力作用，同时在厚度方向因受凸模压力和弯曲作用而受到压应力作用。仿真结果符合设计要求，再据图中所示最大应力606MPa＜615MPa，不会产生拉裂现象，说明模具符合设计要求；由图9同样可知模具设计符合要求。

2模具设计

2.1模具结构

2.1.1第一套模具

（1）模架及导向模具结构如图10所示，该零件筒形件要求较高，为保证零件精度要求，采用复合模。为方便加工及降低成本，采用标准模架，模具采用后侧导柱滑动导向模架，包括后导向滑动导向组件（主导柱22、导套21）、上模座17、模柄14、下模座4。上模部分由上模座17、上垫板19、凸凹模固定板11、卸料板24等组成，其中上模座、上垫板、上模固定板通过标准紧固件和定位销联为一体。为保证模具制造精度和装配精度，卸料板采用4根卸料螺钉，另外，主导套与上模座采用厌氧胶粘接固定，以适当降低导套孔的加工精度，避免内孔处导向组件重复定位，保证模具的整体装配精度。下模部分由下模座4、落料凹模8、下垫板6、拉深凸模27、拉伸凸模固定板7等组成并通过标准紧固件和定位销联为一体。

（2）定位和导料该复合模具为卷料供料生产，板料在模具中必须有正确的位置，才能保证冲裁出外形完整的合格零件，正确的位置是依靠定位零件来保证的。前端用固定挡料销保证条料的步距。送料粗定距依靠送料机送料精度，精确定位由模内的挡料销完成，由于采用复合模，因此只需保证送料步距精度即可，其定位累积误差可控制在0.02mm以内。此道工序不采用侧压装置，由两个导料销保证条料的正确送进。

（3）压料与卸料模具压料与卸料弹力由推件块23、压边圈25及卸料板24组成，三个部件都能起卸料作用，其中推件块和压边圈既起推件作用又起压边作用。通过调节下端的止付螺母1的位置可以调节压料弹簧的预压力，从而实现压料力的平衡调节。另外，利用分别安装在上下模座上的限位柱来控制闭模间隙，其既能为防止工作时因压力过大而导致料带严重压薄，又可避免初始送料时模具尾端无料带而引起的模具不平衡，从而保护模具。

2.1.2第二套模具

（1）模架及导向模具结构如图11所示，同第一套模具一样采用复合模，采用后侧导柱滑动导向模架，包括后导向滑动导向组件（导柱12、导套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并通过标准紧固件和定位销联为一体。主导套与上模座同样采用厌氧胶粘接固定。下模部分由下模座4、拉伸凸模5等组成并通过标准紧固件和定位销联为一体。

（2）定位和顶料该复合模具为单个进行生产，定位基本由拉伸凸模完成。模具闭合冲裁一次完成后由顶杆13将成形的工件从拉伸凸模顶出，顶出机构主要由聚酯块2、托板16、顶杆13等组成。通过调节下端的止付螺母1的位置可以调节压料弹簧的预压力，从而实现压料力的平衡调节。另外，利用分别安装在上下模座上的限位柱来控制闭模间隙，其既能为防止工作时因压力过大而导致料带严重压薄，又可避免初始送料时模具尾端无料带而引起的模具不平衡，从而保护模具。

2.2模具设计解决的主要问题

（1）拉裂。由于拉深件有一定锥度，凸模接触面积小，压力集中，容易引起局部变薄，出现拉裂的情况，因此在设计时应适当增大压边力。

（2）起皱。工件壁较薄，且拉深凸缘部分宽大，极易引起起皱，故采用压边圈防止起皱。

（3）第二次拉深的定位。经第一次拉深，零件已有了一定的形状，因此在进行第二次拉深时，使压边圈与毛胚的内形完全吻合。冲压时，将毛胚套在压边圈上进行定位，同时为了防止压边圈将毛胚压得过紧，采用了限位螺钉的结构，使压边圈和拉深凹模之间保持一定的距离，压边力不致随着行程的加大而加大。

3结束语

通过合理安排零件成形工序，设计出切实可行的辅助成形机构和模具结构，生产的零件质量良好，可为此类零件的复合模设计提供参考。

作者：丁华天杜佳东裘剑峰王蕾单位：台州学院机械工程学院