多点位户外真空断路器箱体深拉深成型有限元分析
摘 要
拉深件在拉深过程过程中发生的起皱与破裂是零件的主要失效形式，复杂拉深件一般较难计算其变形程度，目前国内外在采用传统压力机上生产时，大都是一次拉深成形，为了降低模具设计制造的风险与成本，工业发达国家如日本、德国、美国等，在模具设计制造之前，通常运用有限元分析技术，模拟冲压过程，预测拉深过程中可能产生的起皱和破裂，及时修改冲压件的结构尺寸形状使之符合冲压件的冲压工艺条件。
多点位控制压边进行拉深是近年来冲压的新工艺，是指在拉深过程时不同位置设置不同的压边力，因为拉深时如直边和圆角是要求有不同的压边力的。如此可提高拉深件质量。本文以多点位户外真空断路器箱体为例，在直边和圆角设置不同的压边力的情况下，论述了建立产品的三维CAD模型与有限元分析过程。分别从成形区域、安全区域、主应力等方面进行分析，分析结果表明虽然存在应力集中区域，但没有出现起皱和破裂现象，在一定的拉深高度下，表明了多点位控制压边进行拉深是可行的，以此分析结果，可作为模具设计制造的理论依据，同时可缩短多点位户外真空断路器箱体产品开发周期，降低产品生产成本。
关键词 多点位户外真空断路器箱体 拉深 CAD建模 有限元分析
目 录
摘 要……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract …………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪 论……………………………………………………………………………1
1.1 冲压模具行业发展现状…………………………………………………………1
1.2 未来冲压模具制造技术发展趋势………………………………………………1
1.3 本文主要研究的内容……………………………………………………………3
第2章 三维造型的设计方法……………………………………………………………4
2.1 三维造型方法……………………………………………………………………4
2.1.1 线框造型…………………………………………………………………4
2.1.2 曲面造型…………………………………………………………………4
2.1.3 实体造型…………………………………………………………………5
2.2 产品结构的主要特征和合理的建模顺序………………………………………6
2.3 曲面造型技巧……………………………………………………………………6
2.3.1 化整为零…………………………………………………………………6
2.3.2 建立光顺的曲面片控制线………………………………………………7
2.3.3 轮廓线删繁就简构造曲面………………………………………………7
2.3.4 从模具的角度考虑………………………………………………………7
2.3.5 曲面光顺评估……………………………………………………………7
2.4 本章小节…………………………………………………………………………8
第3章 多点位户外真空断路器箱体……………………………………………………9
3.1 多点位户外真空断路器箱体起皱和开裂现象的分析 ……………………… 9
3.1.1 拉深件加工工艺 ……………………………………………………… 9
3.2 模具设计时应注意的问题 ……………………………………………………12
3.2.1 缓冲装置 ………………………………………………………………12
3.2.2 增加平衡块 ……………………………………………………………12
3.3 起皱和开裂现象的解决方法 …………………………………………………12
3.3.1 零件起皱 ………………………………………………………………12
3.3.2 零件开裂 ………………………………………………………………14
3.4 本章小节 ………………………………………………………………………14
第4章 虚拟制造 ………………………………………………………………………16
4.1 虚拟制造(VM) …………………………………………………………………16
4.1.1 虚拟设计技术(VDT)……………………………………………………17
4.1.2 虚拟制造技术(VMT)……………………………………………………17
4.1.3 虚拟制造系统(VMS)……………………………………………………17
4.2 虚拟制造在多点位户外真空断路器箱体模具中的应用 ……………………18
4.2.1 多点位户外真空断路器箱体模具虚拟制造的开发流程 ……………18
4.2.2 多点位户外真空断路器箱体模具虚拟制造中的关键技术 …………18
4.3 虚拟制造目前的发展状况 ……………………………………………………20
4.4 本章小节 ………………………………………………………………………21
第5章 有限元分析软件 ………………………………………………………………22
5.1 Pro/E向ANSYS进行模型数据转换的方式……………………………………22
5.1.1 利用IGES中间标准格式转换…………………………………………22
5.1.2 使用ANSYS-Pro/E接口转换 …………………………………………23
5.2 有限元分析系统的发展现状 …………………………………………………23
5.3 本章小节 ………………………………………………………………………24
第6章 设计内容 ………………………………………………………………………25
6.1 真空断路器箱体工程图分析 …………………………………………………25
6.2 绘制Pro/E三维图 ……………………………………………………………25
6.3 毛坯展开 ………………………………………………………………………27
6.4 有限元分析 ……………………………………………………………………28
6.5 成型性能评价标准 ……………………………………………………………29
6.6 分析结果 ………………………………………………………………………31
6.7 本章小节 ………………………………………………………………………36
总 结……………………………………………………………………………………37
参考文献 …………………………………………………………………………………38
致 谢……………………………………………………………………………………39
