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CAE技术在盒形件拉深的应用

摘要：主要介绍了常用的方形盒形件拉深深度的计算，按照传统的计2月23日正式上班算方法，会存在很大的误差，采用ＣＡＥ进行模具设计时，通过计算机辅助设计软件建立力学模型，使得设计计算变得简单可对焊法兰靠。对不合适的部位及时进行调整，确定合理拉深深度，避免在模具制造好后造成大量的修模。

关键词：盒形件；拉深深度；几何建模

0 引言

在计算机高速普及的信息时代，模具设计通过ＣＡＥ的辅助功能显得简单快捷，尤其是对于拉深件模具的设计更显其优越性。在塑料模具、锻压模具、铸造模具等种类繁多的模具中，设计工艺复杂的拉深模具，除了要考虑其必要的工艺补充外还要对模具的拉深深度进行必要的计算。如果给的拉深深度过大不但会造成法兰边起皱，而且会在圆角较小的部位开裂，给制造带来极大的不便。下面就简要分析一下客车盒形件的模具优化设计分析过程。

1 零件结构分析

该盒形件采用1.0ｍｍ的ＳＴ16拉深钢板，其结构如图1所示。该零件在成形时要求口部的圆角不能过大，产品要求口部及底部的圆角为Ｒ5ｍｍ，侧壁的圆角为Ｒ20ｍｍ，该零件的外形尺寸为190ｍｍ×190ｍｍ而且深度要求较深，为了达到一次拉深深度，该模具采用Ｓｔａｍｐａｃｋ辅助设计软件进行有限元分析。

2 几何建模

该盒形件的几何模型通过Ｓｔａｍｐａｃｋ软件进行创建。首先根据零件图的尺寸绘制出产品的立体图。对该零件进行必要的格划分(图2)，划分的格越多算出的精度越高，当然计算所需要的时间就越长。对于有圆角的位置要进行格自动加密，这样有利于后续对其进行应力分析，对于后续进行拉裂区域的演示更为精确。

格划分后进”行渲染显示，其显示的简图如图3所示。

3 建立力学模型

通过模拟该盒形件的拉深运动，建立拉深过程的力学模型，并给定板料在拉深时的技术参数。

利用Ｓｔａｍｐａｃｋ的辅助设计功能，给定板料的技术参数。板料厚度1.0ｍｍ，材料为低碳钢拉深板(ＳＴ16)，弹性模量为203。

根据具体需要，用户可以在下面的界面指定任何工序，如定义切边、翻边、校正回弹等等。

4 求解过程

该求解过程充分体现了ＣＡＥ的极大优越性。求解时计算机自动进行，不需要用户干涉。该软件需要的计算机的硬件环境是：ＣＰＵ速度为1.6ＧＨｚ的ＰＣ机器上运行2个小时左右(总共采用10万多个三角形单元划分格)。

5 计算结果

通过电脑进行优化计算该盒形件在既不起皱又不拉裂的情况下一次拉深的最大深度是52～55.87ｍｍ之间，但是要求压边圈进行良好的润滑。在进行试模时要求调试出合理的压边力，才能够使之不产生拉深缺陷。

经过工艺分析及调整板料的技术参数，对于外形尺寸为190ｍｍ×190ｍｍ、口部及底部的圆角为Ｒ5ｍｍ，侧壁的圆角为Ｒ20ｍｍ的盒形件，一次拉深的最大深度不应大于52ｍｍ。

通过Ｓｔａｍｐ连同之前发布的GB 4806.2奶嘴、GB 31603生产通用卫生规范和GB 31604.1迁移实验通则ａｃｋ模具设计软件对拉延模进行分析，能够及时通过调整拉深筋的断面形状及其深度，打磨工匠精神使覆盖件达到产品所需要的最喷头大的拉延深度，避免盲目的设计给生产带来不必要的损失。在此仅对较为简单的方形盒南通形件进行ＣＡＥ分析，对于复杂的覆盖件就不便赘述。