交流配电盒成型工艺模具设计及优化陈楚开.docx

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交流配电盒成型工艺模具设计及优化陈楚开

毕业设计

题目：

交流配电盒成型工艺、模具设计及优化

院：

机械工程学院

专业：

机械设计及其自动化班级：

机设0601学号：

200602010138

学生姓名：

陈楚开

导师姓名：

谭加才

完成日期：

2010年6月17号

毕业设计（论文）任务书

题目：

交流配电盒成形工艺、模具设计及优化

姓名陈楚开学院机械工程学院专业机械设计及其自动化班级机设0601学号200602010138

指导老师谭加才职称副教授教研室主任

一、基本任务及要求：

基本任务：

进行交流配电盒各零件工艺分析，制定工艺过程卡，并运用Dynaform对某零件的某工序成形加工进行仿真，分析零件成形的可行性及可能出现的问题，对问题进行分析并提出优化方案；设计某零件的冲孔落料复合模，对其中设计的凸模进行屈曲分析，检查凸模设计的可行性。

要求：

能熟练应用AUTOCAD、CAXA、UG、Dynaform、ANSYS等软件；熟悉一般模具的设计过程以及分析问题、解决问题的能力。

二、进度安排及完成时间：

1．2010年1月，布置设计课题，交代具体任务。

2．3月1日～3月25日，查阅资料，撰写开题报告和文献综述。

3.3月26日～4月10日，查阅具体板料成型资料，确定并制定零件冲压成型工艺.

4．4月11日～4月30日，查阅Dynaform有关资料，熟悉该软件，设计零件的成形仿真及优化方案.并在期间进行毕业实习，并撰写实习报告。

5．5月1日～5月20日，查阅模具设计方面资料，完成某冲孔落料复合模的设计过程。

6．5月21日～6月5日，熟悉ANSYS屈曲分析模块，利用其就设计的凸模进行屈曲分析得出结论。

7．6月6日～6月17日，撰写设计说明书，按导师修改意见，修改论文，资料收集存档，准备答辩。

8.6月18日，答辩.

交流配电盒成型工艺、模具设计及优化

摘要：

分析交流配电盒零件的结构特点，对交流配电盒零件进行冲压工艺设计，确定交流配电盒安装支架的冲压成形工艺及各工序尺寸。

计算安装支架零件的毛坯尺寸，并运用Dynaform对该零件的成形过程进行仿真，分析零件成形的可行性及可能出现的问题，对问题进行分析并提出优化方案；设计安装支架零件的冲孔落料复合模；对其中设计的凸模进行屈曲分析，检查凸模设计的可行性。

分析表明：

凸模的设计是合理的。

关键词：

冲压工艺；模具设计；成形仿真；屈曲分析

Acdistributionboxmoldingprocess、moulddesignandoptimization

Abstract:

TheAcdistributionboxstructurecharacteristicsofthepartswereanalyzed；TheAcdistributionboxpartsofstampingprocesswasdesigned，Determinethemountingbracketacdistributionboxandpunchingproceduresizes.

TheMountingbracketofblankdimensionswerecalculated，andusedtheDynaformtothispartoftheformingprocesssimulationanalysis.Analysisofthefeasibilityoftheformingandproblemsthatmayoccur,analysistheproblemsandproposedoptimizationscheme;Thepartofpunchingblankingcompositemoduluswasdesigned,Bucklinganalysisofthepunchwasanalyzed,Checkthepunchdesignwasfeasible，Analysisshowsthatthepunchdesignwasreasonable.

KEYWORDS:

stampingProcess;molddesigning;formingsimulation;Bucklinganalysis

表4-1凸模参数表

凸模

参数值

材料

Cr12

弹性模量

206GPa

柏松比

0.3

密度

7.8×10

Kg/m

5.2.6几何模型划分网格

设置好以上参数后，就可以对模型进行网格划分了。

该模型共有3540个节点，1974个单元。

划分好的网格如图5-2所示：

图5-2划分好网格的凸模几何模型

5.2.7加载求解

计算载荷值

凸模是固定在凸模固定板上，在250KN压力机的冲压压力下进行冲压的，其冲孔力可以通过计算得到，等效于该凸模用250KN的力固定，一个相当于冲孔力大小的力对凸模杆施加力的作用。

查表得材料的抗拉强度：

则冲孔力大小：

将冲孔力换算成压力

在此模型中设置凸模大端固定，在冲孔端设置152MPa的压力，查有关资料，由于制造的误差，凸模的轴心不会在一条直线上，在进行屈曲模拟时，在轴的纵向一般有一个1～10N的纵向扰动力，凸模屈曲分析简化图如图5-3所示，设置好相应的参数（取凸模纵向力3N），计算求解。

图5-3凸模受力简化图

5.2.8查看求解结果

按照以上的设置好模型的各参数，待求解完成后，就可以查看凸模杆在冲孔后的形状。

得到如图5-4所示的凸模位移变形形态图、如图5-5所示的凸模位移矢量彩色云图：

图5-4凸模位移变形形态图

图5-5凸模位移矢量彩色云图

5.3结果分析

从以上后处理的彩色云图可以看出，凸模在工作时的主要受力部分在凸模的刃口处，即图中红色所示区域，我们也可以看出，在此区域的弯曲变形也不是很明显，其值最大为0.002453mm，在设计模具时，凸模与推块之间的配合选择的是

，表示孔、轴的基本尺寸为Φ5.55mm，公差等级为8级的基准轴和基本偏差为F，公差等级为8级的孔的间隙配合。

通过计算可知，此配合中的最大间隙等于最大孔的尺寸减去最小轴的尺寸为0.046mm，最小间隙为最小孔尺寸减去最大轴尺寸为0.01mm，通过最小间隙尺寸和上面分析结果中最大的变形尺寸相比较，其最大变形尺寸远远小于凸模配合的最小间隙尺寸，这是在允许的范围内的，故其凸模的设计、凸模材料的选择是满足生产实际要求的。

此外，通过加大压力的作用，得到其彩色云图，就能从图上看出当加多大的压力时凸模的变形尺寸就达到0.01mm，此时的压力大小就能作为凸模加载压力时的一个临界值，就能具体得到凸模最大在多大的压力下其凸模变形是在允许的范围内的，这样，就能避免冲压时冲裁力大于凸模所能承受的最大冲裁力，从而提高模具的使用寿命。

例如：

此凸模通过分别加300Mp、600Mp、650Mp的压力，得到如图5-6、5-7、5-8所示位移矢量云图。

图5-6压力为300Mp时位移矢量的云图

图5-7压力为600Mp时的位移矢量云图

图5-8压力为650Mp时的位移矢量云图

比较不同压力下的位移矢量云图结果，可以看出当压力为650Mp时，凸模的最大变形将大于0.01mm，此时所受的力F=PA=650×10

×3.14×0.00285

=16578（N），也就是说凸模冲裁时其冲裁力要在允许的范围内工作，那么冲裁力的就要小于16578N。

结论

此次毕业设计，主要从交流配电盒安装支架零件的工艺开始分析，确定了该零件的工艺方案、对安装支架的成形过程进行仿真并提出了优化方案、设计了该零件的冲孔落料模具、对所设计的冲孔落料模具的凸模进行屈曲分析、通过对凸模的屈曲分析，从其结果我们可以看出，凸模的设计是比较合理的，能够满足设计要求。

通过不断的修改安装支架成型过程仿真的参数，得出了安装支架比较合理的成形参数和成形结果。

交流配电盒安装支架零件的成型过程属于典型的板料成型，首先通过对零件进行工艺分析，确定板料合理的成型方案，从结果来看，此次设计的板料成型方案是比较合理的；安装支架的成型包括弯曲成型，所以有必要利用CAE软件对其成型过程进行仿真，得出合理的参数值，将模拟得到的合理的参数值应用到实际的弯曲成型过程中，能大大提高设备的利用率和成型质量，此次模拟弯曲成型中，当摩擦系数为0.125、凸模速度为5000mm/s时成型质量最好，能得到比较适合的成型质量；其次，安装支架的成型过程，还需设计一套冲孔落料复合模，根据零件的外形，设计的冲孔落料复合模能满足冲孔落料过程；在冲孔过程中，凸模设计得细而长，经过计算，该凸模杆属于细长杆，所以在冲孔过程中有可能不符合冲孔要求，有必要对凸模进行屈曲分析，模拟冲孔过程，通过ANSYS软件对凸模的屈曲分析，从其结果可以看出凸模的位移变形是在允许的范围内，其设计是比较合理的。

虽然完成了此次毕业设计，但由于自己水平的有限，肯定还有很多没有考虑周到的问题，但完成设计的过程为自己积累了不小经验，为工作打下了一定的基础。

很快就要离开校园，走向工作岗位，此次毕业设计是工作之前的一个预演，是学校与社会衔接的一个过渡。

工作以后，就不会像在学校这样有专门规定的时间来学习、有老师的指导、有同学的互助。

只能在工作中，慢慢学习，慢慢积累知识，积累经验，虽然我知道会在以后的工作中遇到很多问题，但是，我有信心克服所遇到的困难，适应社会，并用自己所学知识解决一些实际问题。

参考文献

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致谢

毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的运用所学知识解决实际问题的机会，通过这次比较完整的设计过程，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。

经过半个学期的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，从拿到课题到完成设计，其中遇到了不小困难，通过老师的帮助、同学的互助、自己的努力最终完成了本次毕业设计。

作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的指导老师谭加才老师。

谭老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。

我的设计较为复杂烦琐，但是谭老师仍然细心地纠正图纸中的错误，我曾不知多小次打扰谭老师，每次老师都耐心的给我检查，发现其中的错误，并给出改正的方法或方案，使我受益匪浅，谭老师对工作非常认真、细致，记得有一次我请老师帮我看说明书，当老师看到有一页时，停下来对我说，你这个压力的单位写错了吧，我仔细一看，确实将压力的单位“MPa”写成了“Mp”，心里不由得敬佩起老师来，这样的小地方都仔细看到了，除了敬佩谭老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

在此，我再次衷心的感谢我的指导老师谭老师对我的帮助。

其次要感谢我的同学对我无私的帮助，平日里通过向同学请教，同学都详细的给我讲解，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校—湖南工程学院，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。

在此，我再说一次谢谢！

谢谢大家。

附录

冲孔落料复合模图纸

附录1：

冲孔落料装配图（A0）

附录2：

上模座零件图（A1）

附录3：

下模座零件图（A1）

附录4：

凹模零件图（A2）

附录5：

凸凹模零件图（A2）

附录6：

上模垫板零件图（A2）

附录7：

凸凹模固定板零件图（A2）

附录8：

凸模固定板零件图（A2）

附录9：

推块固定板零件图（A2）

附录10：

下模垫板零件图（A2）

附录10：

卸料板零件图（A2）

附录11：

推块零件图（A3）

附录12：

模柄零件图（A3）

附录13：

凸模零件图（A4）

附录14：

冲压工艺过程卡