E拉伸坯料等体积法计算.pdf

26模具工业 2006 年第 32 卷第 8 期基 于 Pro/E 拉 伸 坯 料 等 体 积 法 计 算杨安1，2，卢险峰1，邹华杰1，3（1.南昌大学 机电工程学院，江西 南昌330029;2.江西旅游商贸职业学院 机械系，江西 南昌330101;3.洪都航空工业集团，江西 南昌330024）摘要：利用 Pro/E 模型分析功能，遵循塑性理论中体积不变条件及拉伸变形材料厚度有不同变化的力学特点，推导出一个关于筒形拉伸件坯料尺寸计算的简便、精确的新方法。通过生产实际中的实例和试验验证，该方法所得结果同实际比较接近。关键词：Pro/E 模型分析功能；体积不变条件；拉伸坯料计算中图分类号：TP391.72,TG385.4文献标识码 A文章编号 1001-2168(2006)08-0026-04Pro/E-based calculation with equivalent volumetricmethod for drawing!#$%&()*+,-%./0%1&23*45-.6,0&78&9:;?-%,-%ABC,-?-%1*%,D0CE,BF#-%?-%16,-%1G,77HH(I:?,%-J(9K0L-CBM0%B;/=0?-%,-%ABC,-0:;?-%16,-%1G,77H&H&:?,%-J794;%15 D,-B,;%Q%5EBCF$C;5L#-%.?-%1 6,-%1G,77HH(R:?,%-SAbstractT;C,%1B;B?0M0?-%,E?-C-B0C,EB,;/%;%D-C,-%B.D;%,B,;%-%D-C,.-%B.B?,U%0EE;/M-B0C,-5C,%1 00L C-V,%1-%WF-LLF,%1 XC;YA M;0-%-B,;%-%0VE,ML5C-B0 M0B?;/;C-5U/0EB W0 V-E 0.509 LL,0 0G-ML0E-%0GL0C,M0%B-B,;%E E?;V0 B?0-5-B,%1 C0E5;ML-C-B,D0B,-;%0E9Key wordsTXC;YA M;0-%-B,;%J%;%D-C,-%B.D;%,B,;%J-5-B,;%;/C-V,%1W01引言在冲压工艺设计中，对于圆筒形件拉伸坯料直径的计算，传统的方法有等面积法、绘图解析法和等体积法等。其中，绘图解析法是用作图方法求面积；等体积法为不考虑拉伸件各部分厚度变化的体积计算，实际上仍然是等面积法，即认为拉伸前、后坯料与零件的表面积相等，可归纳为：D0=4Fi（1）式中：D0 拉伸坯料直径；Fi 拉伸零件各部分的表面积。在以手工计算为主的时代，以上的传统理论和计算公式对生产实际起到了一定的指导作用。但无论用哪一种具体方法进行拉伸坯料计算，拉伸件各个部位的表面积或体积计算都十分繁琐，往往需要对零件进行结构形状分析，然后进行相关的数学近似计算，进而得到零件的面积或体积，最后确定出毛坯或半成品的尺寸。显然，这一过程有时要耗费较多的时间和精力。更不合理之处是，这些方法均是基于假定拉伸过程中坯料厚度不变条件下而给出的。实际上，拉伸过程中，坯料各部分的壁厚均发生了变化，与坯料的原始厚度是不相等的。因此，这种假设前提与拉伸变形实质不相符，其结果也是一种概略的估算。最近文献1提出用一种考虑其料厚有变化的体积法求拉伸坯料尺寸，并给出具体计算公式。该研究在理论上较合理、科学，但对于拉伸坯料变形过程中各部分材料的增厚系数、变薄系数的认定尚欠细致与准确，且要按计算公式进行繁琐的编程计算，尚不能尽如人意。在计算机技术高速发展的今天，利用日益广泛 收稿日期：2006-01-13。作者简介：杨安（1973-），女，江西铅山人，副教授，主要从事模具教学与科研工作，地址：江西省南昌市八一大道 418 号 36 栋1 单元 6 号信箱，（电话）0791-8751548，（电子信箱）。27模具工业 2006 年第 32 卷第 8 期应用的 CAD/CAM 软件 Pro/E 软件的模型分析功能2，能快速获得所绘零件的体积。并依据塑性变形的体积不变原则，可快速计算出旋转零件毛坯或半成品的尺寸。现针对文献1中存在的问题，并利用 Pro/E 软件的模型分析功能,对拉伸坯料等体积法计算问题进行更深入的研究，提出一个关于筒形拉伸件坯料尺寸计算的新方法。2拉伸筒形件的料厚变化在拉伸变形过程中，变形区材料因切向压应力绝对值最大而产生切向压缩变形，料厚增大；传力区因受单向拉应力作用而产生拉伸变形，材料减薄，尤其是凸模转角处；筒底部分不变形区实际上在双向拉应力作用下也有变薄，变薄量很小3。公认的圆筒形拉伸件厚度变化一般规律如下4：以筒形件壁部上边缘处增厚最大，增厚率可达 20%30%；在圆筒形底部圆角区的材料的厚度有所减薄，且在刚进入直壁段的局部位置上板料厚度变得最小，减薄率可达 5%10%；筒底部分材料也有少量减薄，最大减薄量可达 4%；对于带法兰的圆筒形件，法兰部分和凹模圆角部分也均有较大增厚，其余部分厚度变化规律与筒形件相似。上述认识表明，筒形拉伸件材料的厚度变化是很明显的，这是拉伸变形的一种客观规律。不应该被忽视或因防止计算较繁杂而视而不计，尤其是在计算机技术已相当发达的时代。现设定筒形拉伸件材料的厚度变化按其部位计算，圆筒形拉伸件材料的厚度变化表示成如图 1所示：对于筒底部分，取平均厚度为 t1，平均增厚系数为1=t1/t0；凸模圆角区的平均厚度为 t2，平均增厚系数为2=t2/t0；取筒壁部分的平均壁厚为 t3，平均增厚系数为3=t3/t0。图 1筒形拉伸件厚度示意对于带法兰筒形件，如图 2 所示，在圆筒形件基础上增加两部分：凹模圆角部分平均料厚 t4，取4=t4/t0；法兰部分，其平均厚度为 t5，平均增厚系数为5=t5/t0。因拉伸件各处的材料增厚（变薄）大小受拉伸图 2带法兰筒形拉伸件厚度示意变形程度，即拉伸系数或零件的相对拉伸高度 H/d的影响，故遵照普遍规律和实践经验并依据不同变形程度，较仔细、合理地将其增厚系数值取定如表 1和表 2 所给。表 1筒形拉伸件各部分增厚系数H/d0.250.25 0.50.5 0.750.7511.01.0 0.990.99 0.980.98 0.9620.94 1.000.87 0.940.81 0.870.77 0.8131.00 1.041.04 1.071.07 1.101.10 1.15表 2带法兰筒形拉伸件各部分增厚系数H/d0.30.3 0.40.4 0.50.511.01.0 0.990.99 0.980.98 0.9620.93 1.000.87 0.930.81 0.870.77 0.8131.00 1.021.02 1.071.07 1.091.09 1.1241.00 1.031.04 1.091.09 1.111.11 1.1351.00 1.061.06 1.101.10 1.141.14 1.173利用 Pro/E模型分析功能的拉伸坯料直径计算Pro/E模型分析功能在求筒形件拉伸坯料直径时的具体应用是：首先把筒形零件分解为 3部分，带法兰的圆筒形件分解为 5部分；按照表 1、表 2选定各部分的平均增厚系数，计算各部位的平均壁厚；然后采用 Pro/E软件分别绘出圆筒形件的各部分，如图 3、图 4所示。利用 Pro/E软件的模型分析功能，可直接得到圆筒形件 3部分的体积 V1、V2、V3，计算出总体积为 V=V1+V2+V3；带法兰圆筒形件 5部分的体积 V1、V2、V3、V4、V5，总体积 V=V1+V2+V3+V4+V5。这样就可以按照考虑料厚变化的体积不变公式求拉伸坯料的直径，即有D0=4Vt0（2）4新方法的验证为了验证新方法的精度，用文献1中收集引用的 6 个筒形件和 7 个带法兰筒形件的生产实例，对28模具工业 2006 年第 32 卷第 8 期图 3筒形件分解为 3 部分计算结果与实际坯料进行比较，同时也与文献 1的计算结果进行比较，结果分别列于表 3、表 4。由表 3、4 可以看出，式（2）计算结果与实际值相差很小。按此计算出坯料直径经过较少次数的试模,图 4带法兰筒形件分解为 5 部分能较快地确定出圆筒形拉伸件坯料直径尺寸，具有更高的实用价值。表 3一些筒形拉伸件坯料直径比较实例号材料d/mmH/mmH/dt0/mmR/mm实际直径D0/mm按面积相等D0/mm按文献1D0/mm按本文方法D0/mm123131059.112.50.21377575.5674.8975.1610.961.0224不详27764.50.23112.5380377.04378.42378.0410.951.03351074310.4218.5116116.32116.49116.300.9950.91.0554608F5029.50.5916.587.588.4288.5788.360.980.841.0757st1474.146.80.63216130131.08130.03129.970.9850.841.0863不详43.534.250.791.56.759085.5786.4586.730.970.791.12表 4一些带法兰筒形拉伸件坯料直径比较实例号材料df/mmd/mmH/mmH/dt0/mmR/mmr/mm实际直径D0/mm按面积相等D0/mm按文献1D0/mm按本文方法D0/mm1234513089260.813.20.220.82.92.9105105.20105.83105.741.00.961.011.021.0329钢板170139400.29113.513.5213211.39211.94211.571.00.951.021.031.05533085436.512.30.341.54.755.756563.6664.1064.250.9950.91.0551.071.085441Cr18Ni912494.540.40.430.898.359.95168.3166.35168.67168.870.9850.851.081.051.1155808F1057233.50.472810136138.04138.04135.720.9850.841.081.111.126808F59.540210.5315.56.57879.5179.5179.280.970.801.101.121.1572088061370.6121010115115.45116.68116.390.970.781.101.115结束语（1）新方法较之传统等面积法更符合客观实际，比文献 1 更为细致和合理，符合塑性理论中体积不变原则，同时符合了拉伸坯料各部分有增厚及变薄事实，使结果更为科学合理。（2）通过实例试验验证，新方法的计算结果较原有计算公式更接近实际，表明基于 Pro/E 软件的模型分析功能，采用 Pro/E 软件求解拉伸件的体积，进而算出坯料直径，其计算量更小，计算更简便，精度也更高。参考文献：1褚亮，卢险峰，张朝阁.体积不变条件下的拉伸坯料计算J.江西科学,2003(4)339-342.2高广军.Pro/E 三维技术在冲压计算中的应用J.锻压技术,2003(5)42-43.3卢险峰.冲压工艺模具学M.北京 机械工业出版社,1998.4中国机械工程学会,中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典.冲压模具设计M.南昌 江西科学技术出版社,2003.5模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例M.北京 机械工业出版社,1999.6李天佑.冲模图册M.北京 机械工业出版社,1998.7李硕本,卢险峰,于连仲.冲压加工技术最新进展(中国机械工程学会锻压学会第五届冲压学术年会论文集)29模具工业 2006 年第 32 卷第 8 期气辅注射工艺参数智能设定技术研究秦春节1，郑子军2，刘健1（1.浙江工业大学 之江学院，浙江 杭州310024;2.浙江工商职院 模具所，浙江 宁波315012）摘要：通过对气辅成型制品缺陷进行分析，给出了缺陷量化的具体方法，采集并处理 CAE 分析软件MPI/GAS 得到的数据作为神经网络的训练样本，并通过实例设计具体的神经网络，利用训练好的网络模型对气辅工艺参数进行智能设定。研究结果证明了神经网络智能设定气辅工艺参数的实用性。关键词：气辅；神经网络；智能设定中图分类号：TG241;TP39文献标识码 A文章编号 1001-2168(2006)08-0029-04Intelligent setting for air-assist injection technological parameters!#$%&()*+,-./0#1.*()&2-34 5*6,7,8.%*)*69$:;+9+-.%+)*69 4*?:A B+C%:;:9-/69D%:&-.%+)*69 E,FF2G-$%*6H28?*?&?+:A I:&;J I6&A6C?&=*9-.%+)*69 K&*+B+C%:;:9?*?&?+-#*9L:-.%+)*69 E,MF,2-$%*6NAbstractOP Q+C*A*C R6?:S&6?*A J+A+C?R6 9*:J+A+C?:A 6*=(6*?A:=T*9 Q=:J&C?8 U6?6:L?6*+J A=:T$P0 66;*:A?R6=+IV W1PX R+=+C:;+C?+J 6J Q=:(C+J-6J?%+R:=Y+J 6 6?=6*9 6TQ;+:A+&=6;+?8P Q=6C?*C6;+&=6;+?T:J+;R6J+*9+J 6J?=6*+J 6J&+J?:T6Y+*?+;*9+?+?*9 A:=6*=(6*?A:=T*9?+C%:;:9*C6;Q6=6T(+?+=8 B%+=+&;?%:R+J?%+Q=6C?*C6L*;*?:A?%*T+?%:J8Key wordsO 6*=(6*?A:=T*9H+&=6;+?H*?+;*9+?+?*9C.南昌 江西高校出版社,1998,98-99.8王同海,孙胜,肖白白.实用冲压技术M.北京 机械工业出版社,1995.9冯柄尧,韩泰荣,蒋文森.模具设计与制造简明手册,2版K.上海 上海科学技术出版社,1998.1引言气辅注射成型被称之为塑料加工业的未来技术。该项技术内容包括气体辅助成型设备、气辅制品与模具设计开发、注射工艺过程参数设定与控制三大部分，其中注射工艺过程参数设定最复杂、难度最大，也是决定气辅成型能否成功的关键所在。目前，国内很多企业试图采用气辅成型技术生产高要求的塑料制品，但过程参数设定技术成为扼制该技术广泛应用的最大瓶颈。实际生产中，气辅成型需要设定的过程参数比传统注射多，仅采用传统注射优化研究中“通过多次 CAE 预测来不断调整工艺参数直到制品缺陷满足要求”的方法比较繁琐。本研究解决了传统方法中“调整工艺参数预测缺陷再调整工艺参数不断循环”的不足，目的是通过对制品缺陷要求的分析后就可以得到相应的工艺参数，即输入一组符合要求的缺陷指标，通过分析计算得到一组合适的工艺过程参数设定值。2气辅制品缺陷分析气体辅助注射在理论上是为了解决普通注射无法解决的制品成型缺陷，但气体辅助注射的成型机理要比普通注射的机理复杂，在成型过程中影响制品质量的各种工艺参数也要比普通注射多，要很好地掌握这门技术有很大的难度。如果在应用中无法合理地控制各种对制品成型质量密切相关的各种因素，不仅无法消除普通注射无力解决的缺陷，还会产生由气体的引入而带来的新缺陷。从解决气辅成型缺陷角度出发，可把缺陷分为4类：收稿日期：2006-02-21。作者简介：秦春节(1969-),女,安徽芜湖人,实验师,主要从事CAD/CAM 等方面的教学与研究工作，地址：浙江工业大学之江学院机电系，（电话）0571-87313619，13957168468，（电子信箱）qcj1969 =。