第一章 绪论
1.1 引言
在现代工业中，60%~90%的产品需要依靠模具加工完成，没有高水平的模具就没有高水平的工业产品，模具工业水平已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标准，也是一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证。中国厨卫行业市场前景广阔，市场规模巨大，是一个可以迅速做大规模，成就大企业的行业，未来 3-5 年仍然保持在年均 10%以上的增长速度。2011 年，中国厨卫家电市场规模将超过 500 个亿，海外市场规模将超过 150 亿美元，未来 20 年都将保持稳健增长。
目前，厨卫行业利润空间大，但行业品牌集中度低，尚未形成大规模的领导品牌。随着市场竞争的日益激烈，各大厨卫企业都面临着巨大的发展机遇，在厨卫产品中，盆体属于一大类产品，包括水槽、洗盆、沥水篮等，随着厨卫市场竞争的日趋激烈，盆体产品的高端化趋势日益明显。有关专家也表示，随着人们消费水平的提高，他们需要品质更为优异、更具时尚化、人性化的产品，因此，对盆体的生产模具也提出了更高的要求，但是，在我国一些厨卫产品企业里面，由于模具技术水平相对较低，造成我国厨卫产品的产品质量很难与国外的产品进行竞争，因此，如何提高盆体的模具设计制造水平已经是提高产品质量的先决条件。近年来，一些大型的 3D 软件如 UG、Cimatron 等，都相继开发了级进模模具设计系统，提高了级进模设计的技术水平和生产效率。但是由于冲压模具的多样性及特殊性，目前，还没有一套通用的单工序模具设计系统。因此，开发专用的盆体模具设计系统，对提高盆体模具的设计制造水平有重要的意义。
在模具型面的设计过程中，特别是对于一些结构复杂的模具型面，都必须经过多次调模、试模，才能制造出合格的模具，造成设计周期的延长，效益不明显。CAE技术的发展，越来越多的工程人员开始使用CAE软件来进行模具型面的分析与优化设计。对于盆体的落料模具设计，由于是为后续的拉深工艺提供合适的拉深毛坯，因此，落料模具中凸凹模刃口形状的设计必须结合拉深毛坯形状。在盆体的拉深成形工艺中，毛坯形状是影响拉深性能的一个重要的因素，合理的毛坯形状能改善拉深件的应力应变状态和侧壁各部位的受力状态，减少拉深件的起皱和破裂等缺陷，提高极限拉延率，获得厚度变化均匀的高质量拉深件。而由于盆体落料模具是为后续的拉深工艺提供合适的下料毛坯，因此，在设计盆体落料模具的时候，必须要考虑拉深毛坯形状。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 模具 CAD/CAE 技术及支持软件
模具 CAD/CAE 是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺及生产治理进行设计和优化，模具CAD/CAE 技术能明显缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和改善产品质量。在模具设计制造行业，比较常用的模具 CAD/CAE 软件有如下几种：
1、 Unigraphics NX(UG)的介绍
UG 是一个集 CAD/CAM/CAE 于一体的机械工程辅助系统，适用于航空、航天、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。UG 将优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，还提供了二次开发工具 GRIP、UFUNG 等，允许用户根据需要扩展 UG 的功能。
2、 Pro/E 的介绍
Pro/E 是一款集 CAD/CAM/CAE 功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广，广泛用于模具的设计和制造，是比较成功的 CAD/CAM 软件之一。
第二章 盆体落料模具设计总体方案
2.1 引言
目前，厨卫行业市场前景广阔，市场规模巨大，未来 3-5 年仍然保持年均 10%以上的增长速度，由于厨卫行业利润空间大，但行业品牌集中度低，尚未形成大规模的领导品牌，随着市场竞争的日益激烈，各大厨卫企业都面临着巨大的发展机遇。厨卫产品中，盆体属于一大类产品，包括水槽、洗盆、沥水篮等，随着厨卫市场竞争的日趋激烈，盆体产品的高端化趋势日益明显，特别是随着人们消费水平的提高，他们需要品质更为优异、更具时尚化、人性化的产品，因此，对盆体的生产以及模具制造提出了更高的要求。盆体产品模具主要包括以下几类：1、落料模具；2、拉深模具；3、整形模具；4、切边模具等。从盆体的生产工艺先后顺序看，落料工艺是为后续的加工提供合适的毛坯，是盆体生产的第一道工序，因此，落料模具的对其他类型模具的设计以及生产影响极大。盆体落料模具的设计并不是孤立的，它必须与后续的生产工艺联系起来，而最重要的是拉深工艺。拉深是盆体生产最重要的工艺之一，拉深成形性能的好坏，直接影响到产品的性能和后续表面处理工艺，而影响拉深成形性能的一个重要的因素是毛坯形状，合理的拉深毛坯是得到优良拉深件的保证，但是，由于部分盆体产品毛坯尺寸比较大，现阶段，企业所采用的拉深毛坯形状大多还只是简单的圆角毛坯或者方形毛坯，从而在很大程度上限制了盆体产品的拉深性能。
第三章 盆体模具参数化设计系统开发.................. 27-42
3.1 引言.................. 27
3.2 二次开发概述.................. 27-28
3.2.1 系统开发平台的选择 ..................27-28
3.2.2 系统开发工具的选择 ..................28
3.3 盆体模具参数化设计系统.................. 28-40
3.4 本章小结 ..................40-42
第四章 盒形件拉深成形的研究及毛坯优.................. 42-72
4.1 引言 ..................42
4.2 盒形件拉深成形的研究.................. 42-48
4.2.1 盒形件拉深成形特点 ..................42-43
4.2.2 盒形件成形的应力状态分析 ..................43-46
4.2.3 盒形件法兰变形区剪应力.................. 46-48
4.3 毛坯尺寸对材料流动位移的影响.................. 48-60
4.4 基于正反向模拟的盒形件毛坯.................. 60-70
4.5 本章小结.................. 70-72
第五章 基于CAD/CAE 的盆体落料模具优.................. 72-86
5.1 引言.................. 72-74
5.2 盆体拉深模具和毛坯形状的CAE ..................74-79
5.2.1 盆体拉深模具型面的优化设计.................. 74-75
5.2.2 盆体拉深毛坯形状的优化设计.................. 75-79
5.3 盆体落料模具的参数化设计.................. 79-84
5.4 本章小结.................. 84-86
结论
1、本文通过对盆体产品生产与模具设计制造中遇到的问题进行分析，针对盆体落料模具，提出了一种基于 CAD/CAE 的模具参数化设计方法，规范了模具设计流程，并简单介绍了参数化标准库的结构与功能以及 CAE 技术在模具设计中的运用。
2、开发了模具参数化设计系统的几大模块，其中包括毛坯计算模块、模板库系统模块、标准件系统模块等，并分别介绍了它们的建立方法及其功能，形成了一整套的模具参数化设计系统。
3、通过研究盒形件拉深成形规律，提出来一种基于有限元正反向模拟的毛坯设计方法，在该设计方法中，创造性的提出来一个权值的概念，并形成了一种带权修正方法，该方法能够比较准确的对毛坯形状进行修正，然后结合本文提出的基于正反向模拟的毛坯设计方法，能够快速的设计出盆体的毛坯形状，提高盆体产品的拉深性能以及毛坯的利用率。
4、对一种矩形盆产品落料模具进行规划分析，并对该产品的拉深毛坯进行优化设计，比较了不同毛坯形状的拉深成形性能。同时，运用模具参数化设计系统对矩形盆落料模具进行结构设计，根据毛坯形状快速设计落料模具凸凹模的刃口形状，并充分的利用了参数化标准库，展示了该系统在模具设计方面的特点与优势。
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