論文-新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)制動片模具設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計說明書新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)制動片模具設(shè)計院（系）名稱工學(xué)院機(jī)械系專業(yè)名稱材料成型及控制工程新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)制動片模具設(shè)計摘要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，粉末冶金技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有模具加工生產(chǎn)，它不僅與整個機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。由于粉末冶金工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、輕工、電機(jī)電器、家用電器，航天航空，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，粉末冶金模具作為現(xiàn)代高速成型技術(shù)在工藝裝備中起到越來越大的作用。本設(shè)計的依托項目是采用粉末冶金法研制新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)制動器襯墊。本設(shè)計內(nèi)容粉末冶金模具，是制備制動器襯墊的必要設(shè)備，制品的尺寸精度與成型或精整模具尺寸精度密切相關(guān)，特別是異型復(fù)雜、集合尺寸精度高地零件，其精度主要靠模具保證。因此，本設(shè)計主要解決制動器襯墊的模具設(shè)計。關(guān)鍵字粉末冶金；制動片；模具設(shè)計。THENEWWINDTURBINEBRAKEPADSMOLDDESIGNABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFECONOMY,POWDERMETALLURGICALTECHNOLOGYISWIDELYUSEDINNATIONALECONOMICSECTORS,ALMOSTALLMOLDPROCESSINGPRODUCTION,ITISNOTONLYCLOSELYRELATEDWITHTHEMACHINERYINDUSTRY,BUTALSOCLOSELYCONNECTEDWITHPEOPLESLIFEBECAUSEOFPOWDERMETALLURGYPROCESSWITHHIGHEFFICIENCY,STABLEQUALITY,LOWCOSTANDCANBEPROCESSEDWITHCOMPLICATEDSHAPESADVANTAGES,SUCHASCARS,LIGHTINDUSTRY,MOTORINELECTRICALAPPLIANCES,HOUSEHOLDAPPLIANCES,AEROSPACE,ANDDAILYNECESSITIES,ETCWITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFINDUSTRIALPRODUCTS,ANDCONSTANTLYIMPROVETHELEVELOFPRODUCTIONTECHNOLOGY,POWDERMETALLURGYMOULDASMODERNHIGHSPEEDMOLDINGTECHNOLOGYINTHEPROCESSOFEQUIPMENTHAVEPLAYEDMOREANDMOREIMPORTANTROLETHEDESIGNOFAHOLE,BLANKINGMOULDAFTERDATAACCESS,FIRSTTOPRESSBEFORESUPPRESSEDPROCESSANALYSIS,THEPROCESSANALYSISANDCONTRAST,USINGONEWAYPRESSINGPROCESS,BASEDONTHEQUALITY,DENSITY,PRESSWITHDIAMETEROFSUCHHEIGHT,PRELIMINARYDETERMINATIONOFRODS,YINMOLDANDDIETOANALYSISTHEPRESSPROCESSINGMACHINETYPESELECTIONFORTHEDESIGNOFTHEMOULDTHEDESIGNTHATWILLDIEAFTEREACHTYPEOFWORKWILLDIEPARTSDESIGNPROCESS,DRAWTHEPARTOFASSEMBLYANDDIEKEYWORDSPOWDERMETALLURGY,ECCENTRIC,MOULDDESIGN目錄1緒論111模具技術(shù)的發(fā)展1111模具1112模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位112模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位213粉末冶金模具現(xiàn)狀22粉末冶金模具設(shè)計及方法321新風(fēng)力發(fā)電機(jī)制動片概述322粉末冶金模具設(shè)計概述4221粉末冶金模具設(shè)計基本原則4222粉末冶金模具設(shè)計基本方法5223壓坯設(shè)計62231壓坯形狀設(shè)計62232壓坯精度設(shè)計6224壓坯形狀的分類9225壓坯密度分布與壓制方式選擇103模具結(jié)構(gòu)設(shè)計1231成型模結(jié)構(gòu)基本方案1232成型模零件尺寸計算及材料選擇13321陰模及模套尺寸確定及結(jié)構(gòu)13322上沖模尺寸確定及結(jié)構(gòu)15323送料機(jī)構(gòu)16324料倉結(jié)構(gòu)1633彈簧浮動18331陰模浮動18332模沖及壓套浮動1834成型模主要零件連接19341陰模與模板的連接19342上模沖的連接19343導(dǎo)柱與模板的連接20344模具裝配圖214其他輔助零件設(shè)計及模具校核2241其他輔助零件及材料選擇2242模具的強(qiáng)度校核235工藝參數(shù)及其影響因素2451金屬粉末松裝密度及其影響因素2452壓坯的回彈率及影響因素246模具有限元分析2661有限元分析理論概述2662制動片模腔模型2763ANSYS有限元分析進(jìn)程27631ANSYS環(huán)境簡介27632ANSYS建模過程28總結(jié)32致謝33參考文獻(xiàn)341緒論11模具技術(shù)的發(fā)展111模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是重要的工藝裝備之一，它在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產(chǎn)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。由于采用模具進(jìn)行生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約原材料、降低成本，并保證一定的加工質(zhì)量要求，所以，汽車、飛機(jī)、拖拉機(jī)、電器、儀表、玩具和日常品等產(chǎn)品的零部件很多都采用模具進(jìn)行加工。據(jù)國際技術(shù)協(xié)會統(tǒng)計，2000年產(chǎn)品零件粗加工的75，精加工的50都由模具加工完成。在世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，模具工業(yè)的發(fā)展是很迅速的，據(jù)有關(guān)資料介紹，某些國家的模具總產(chǎn)值已超過了機(jī)床工業(yè)的總產(chǎn)值，其發(fā)展速度超過了機(jī)床、汽車、電子等工業(yè)。模具工業(yè)在這些國家已擺脫了從屬地位而發(fā)展成為獨(dú)立的行業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一1。112模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓或鍛造方式使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的金屬壓鑄件、粉末冶金零件以及塑料、陶瓷、橡膠、玻璃等非金屬制品，絕大多數(shù)也是用模具成形的。由于模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和低成本等特點(diǎn)，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟(jì)各個部門，特別是汽車、拖拉機(jī)、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，利用模具制造的零件，在飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占6070；在電視機(jī)、錄音機(jī)、計算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占85以上。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，到2000年，機(jī)械零件粗加工的75和精加工的50都將由模具成形來完成。模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。12模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位盡管我國的模具工業(yè)這些年來發(fā)展較快，模具制造的水平也在逐步提高，但和工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍存在較大差距，主要表現(xiàn)在模具品種少、精度差、壽命短、生產(chǎn)周期長等方面。為了促進(jìn)我國沖壓模具技術(shù)的發(fā)展,從計算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)加工技術(shù)及裝備、其它新技術(shù)與沖壓模具等方面分析了我國沖壓模具的技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)果表明經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國的沖壓模具總量位居世界第三位,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進(jìn)水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模,用CAD/CAM/CAE軟件進(jìn)行三維設(shè)計和模擬,靠高速、精密的加工設(shè)備生產(chǎn),用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢1。13粉末冶金模具現(xiàn)狀80年代后，我國的一些主要粉末冶金機(jī)械零件生產(chǎn)企業(yè)，先后從日本、歐洲及美國引進(jìn)了高壓縮性霧化鐵粉成套霧化裝備，鐵粉精還原爐，臥式霧化銅粉裝置，機(jī)械式與液壓式粉末冶金壓機(jī)，網(wǎng)帶式、推進(jìn)式及步移梁式燒結(jié)爐，氮基氣氛裝置，水蒸汽處理爐，連續(xù)式雙金屬帶材和CMDU帶材生產(chǎn)線，噴撒法生產(chǎn)銅基摩擦片生產(chǎn)線，以及鐵基結(jié)構(gòu)零件、微型精密銅基含油軸承，電機(jī)車受電弓滑板，銅基過濾元件，銅基摩擦材料，雙金屬帶材和CMDU帶材等的制造技術(shù)。通過消化、吸收這些引進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，有力地推動了我國粉末冶金機(jī)械零件工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，使其生產(chǎn)技術(shù)水平有了明顯提高。例如含油軸承洗衣機(jī)、電機(jī)用含油軸承1983年以前全部從日本進(jìn)口，1987年北京粉末冶金工業(yè)公司實(shí)驗廠試制成這種軸承后，擋住了進(jìn)口。現(xiàn)在該廠年產(chǎn)量數(shù)以百萬計，微型精密含油軸承是音像機(jī)器和微小型電機(jī)不可替代的關(guān)鍵零件。我國生產(chǎn)這種含油軸承的能力已超過2億件/年，材料有銅基、鐵基及鐵銅合金等。飛速發(fā)展的粉末冶金制品，也給模具制造帶來了飛速的發(fā)展。有單一的整體式的模具到復(fù)雜的組合式的模具一應(yīng)俱全，產(chǎn)品數(shù)量直線上升。這就為現(xiàn)在的模具設(shè)計提出了新的要求高的壽命，高的強(qiáng)度，高的耐磨性，高的韌性，高的耐熱性等。這就給設(shè)計工作者提出了更高的要求。這不僅要求對模具制造工藝了如指掌，而且要對材料的性能及特點(diǎn)非常熟悉。國外在偏心輪模具制造方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動化，我國也已向這方面邁進(jìn)。不久的將來我們可完全掌握全自動化加工工序1。2粉末冶金模具設(shè)計及方法21新風(fēng)力發(fā)電機(jī)制動片概述制動襯墊是制動器的一個重要零部件，制動性能好、壞對其有直接的關(guān)系。風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用的制動襯墊與普通的工業(yè)制動器有很大區(qū)別風(fēng)力發(fā)電制動襯墊要求產(chǎn)品能在風(fēng)沙、雨雪、鹽霧等惡劣的氣候條件下保持穩(wěn)定的性能；要求產(chǎn)品壽命能達(dá)到10年以上的工作周期；要求產(chǎn)品保證良好的耐磨性同時對被動盤的損傷?。灰蟊ＷC適中穩(wěn)定的摩擦系數(shù)等。零件材質(zhì)為AZ91，壓坯密度為181G/CM2,原料粉末的松裝密度為084G/CM2。零件圖基本尺寸如下533409231333318圖21零件圖由上述條件知壓縮比K181/084215裝分高度H粉21518387MM22粉末冶金模具設(shè)計概述粉末冶金是制取金屬粉末并通過成型和燒結(jié)等工藝將金屬粉末或與非金屬粉末混合成制品的加工方法，既可制取普通熔煉方法難以制取的特殊材料，又可制造各種精密的機(jī)械零件，省工省料。但其模具和金屬粉末成本較高，批量小或制品尺寸過大時不宜采用。粉末冶金材料和工藝與傳統(tǒng)材料相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)（1）材料利用率高。用一般切削加工方法制造機(jī)械零件時，材料利用率約為40到50，甚至更低，而粉末冶金方法的材料利用率可達(dá)95以上。（2）生產(chǎn)效率高。隨著粉末冶金壓制設(shè)備和燒結(jié)設(shè)備的自動化程度提高，一臺粉末冶金專用壓機(jī)，產(chǎn)量通常為1000至10000件。（3）節(jié)約有色金屬。由于粉末冶金的幾何形狀非常接近實(shí)際產(chǎn)品的要求，因此后續(xù)加工少，甚至不需要加工；同時在減摩材料領(lǐng)域多孔鐵可替代青銅等。（4）節(jié)省機(jī)床。節(jié)約切削加工機(jī)床及其占地面積。粉末冶金機(jī)械零件是目前粉末冶金工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，其主要包括燒結(jié)金屬含油軸承、燒結(jié)金屬結(jié)構(gòu)零件及燒結(jié)金屬摩擦材料制品等。粉末冶金機(jī)械零件先后經(jīng)過了形狀簡單且力學(xué)性能較低的含油軸承等制品，隨著溫壓、等靜壓等新技術(shù)的開發(fā)，制造的粉末冶金結(jié)構(gòu)零件形狀越來越復(fù)雜，力學(xué)性能也越來越高2。221粉末冶金模具設(shè)計基本原則為了發(fā)揮粉末冶金工藝具有的材料消耗低、少、無、切削，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，形成了眾多的粉末成型方法，其模具種類也多種多樣，應(yīng)用最廣泛的是壓模、精整模、鍛模。粉末冶金模具設(shè)計關(guān)系到制品生產(chǎn)的質(zhì)量、成本、安全、生產(chǎn)率和自動化等問題，從而提出了對模具設(shè)計的基本原則（1）保證坯件達(dá)到幾何形狀、精度、和表面粗糙度、坯件密度及其分布等三項基本要求。（2）合理設(shè)計模具結(jié)構(gòu)和選擇模具材料。保證模具零件具有足夠高的強(qiáng)度、剛度、硬度、高耐磨性和使用壽命，便于操作調(diào)節(jié)，安全可靠，盡可能實(shí)現(xiàn)模具自動化。（3）注意模具結(jié)構(gòu)和零件制造的可加工性和成本問題。逐步實(shí)現(xiàn)模具的通用化、系統(tǒng)化、采用通用模架和通用零件，提高設(shè)計效率，實(shí)現(xiàn)部分模架零件的批量生產(chǎn)，提高模架質(zhì)量，降低模具總成本3。222粉末冶金模具設(shè)計基本方法粉末冶金模具設(shè)計的基本方法（1）掌握有關(guān)設(shè)計資料，作為模具設(shè)計依據(jù)。包括制品圖紙及技術(shù)要求，制品生產(chǎn)批量及工藝流程、工藝參數(shù)、壓機(jī)類型及技術(shù)參數(shù)；模具加工設(shè)備及能力；了解模具在使用中曾出現(xiàn)的問題等。（2）根據(jù)制品圖紙進(jìn)行壓坯設(shè)計，選擇壓機(jī)和壓制方式，設(shè)計模具結(jié)構(gòu)圖紙，分析是否用于粉末冶金方法生產(chǎn)。（3）模具材料選擇及要求，由于壓模、精整模、鍛模都是在較高壓力下工作，模具工作表面要承受嚴(yán)重的粉末摩擦，特別是鍛模在較高溫度下工作，承受沖擊載荷。因此，主要模具零件材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度和高耐磨性；高的剛度和小的膨脹系數(shù)；優(yōu)良的熱處理性能和一定韌性；較好的機(jī)加工性能。粉末冶金模具的主要零件為陰模、芯模、模沖。陰模材料一般選用工具鋼、高速鋼和硬質(zhì)合金。芯桿材料可選擇與陰模材料大致相同。只是熱處理硬度低與陰模，特別對細(xì)長芯桿更具有較高韌性。模沖的工作條件主要要求材料具有良好的韌性，一般選擇低合金工具鋼、炭素工具鋼、青銅等。輔助零件模套、壓墊、模座、頂桿、控制桿、模板等選用45號、50號或40CR、GCR15。鍛模材料要求高溫強(qiáng)度高，熱處理后硬度比壓模低。一般采用3CR2W8V、4CR5W2VSI、5CR4W5MOV等模具鋼。（4）模具主要零件尺寸的計算方法，關(guān)鍵在于正確選擇設(shè)計參數(shù)（如彈性后效、燒結(jié)收縮率、精證余量、機(jī)加工余量）。由于粉末成分和性能、工藝條件和設(shè)備不同，實(shí)際生產(chǎn)中會引起設(shè)計參數(shù)的一定變化，要求在選擇時留有可調(diào)節(jié)的余地才能保證模具零件尺寸計算準(zhǔn)確。（5）繪制模具裝配圖和零件圖，合理提出模具加工技術(shù)要求3。223壓坯設(shè)計壓坯設(shè)計定著一種零件能否采用粉末冶金方法壓制成型。它是粉末冶金模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)之一，而且是推廣粉末冶金制品的重要環(huán)節(jié)。壓坯設(shè)計主要包括壓坯形狀設(shè)計、壓坯精度設(shè)計和密度設(shè)計。2231壓坯形狀設(shè)計采用粉末冶金零件代替普通機(jī)加工零件時，除了技術(shù)上滿足原零件的設(shè)計和使用要求外，還要考慮零件外形能否由粉末壓制成形，這就需要把零件設(shè)計成適于壓制的粉末壓坯。粉末壓坯形狀設(shè)計，一般是從以下五個方面考慮進(jìn)行設(shè)計的粉末均勻充填程度；粉末壓制難易程度；脫模難易程度；壓模結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度耐用性；能否簡化壓模結(jié)構(gòu)和制造。2232壓坯精度設(shè)計壓坯精度設(shè)計主要是尺寸精度和位置精度的確定由于粉末壓制成形特點(diǎn)，在尺寸精度確定時，我們把粉末冶金零件不同位置尺寸分為A、B兩個尺寸級別如圖21所示；這兩個不同尺寸級別的零件在通過不同最終工序處理后所獲得的精度極限值分別如表221所示。圖22關(guān)于粉末冶金零件兩種不同級別尺寸的示意A表示依賴與模具的尺寸B表示依賴于壓力和模具的尺寸表22按圖22所確定的尺寸級別A和B的精度（尺寸為1830MM）通常獲得精度等級極限值（UM）最終工序按圖21的尺寸精度高精度中等精度較低精度A1352精整、整形和某些沉淀硬化處理B33130A52210燒結(jié)B84520A52520淬火B(yǎng)130520表22各種工序的精度等級應(yīng)該指出，粉末冶金零件的徑向尺寸精度是比較容易達(dá)到高精度要求的，而軸向尺寸精度比較難控制，這與材料成分、粉末性能、壓制燒結(jié)條件、精整方式以及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)、模具材料等因素有關(guān)。復(fù)壓復(fù)燒態(tài)零件，徑向尺寸精度910級；經(jīng)自動全精整或復(fù)壓的小零件，軸向尺寸偏差約為003005買賣；在自動壓制壓坯的軸向高度偏差約為010015MM壓坯上依賴模具尺寸的A級尺寸精度，一般必須在模具設(shè)計尺寸精度高一級條件下才能達(dá)到。總之，采用粉末冶金的壓制燒結(jié)精整工藝制取的高精度零件比采用普通機(jī)加工方法來支取是很經(jīng)濟(jì)的。常見的粉末冶金零件的位置精度，有同軸度、平行度、垂直度和圓跳動等。采用全精整時，在平行于壓制方向的壓坯側(cè)面，其平行度可達(dá)78級，在垂直于壓制方向的壓坯上下端面，其平行度精度只能達(dá)910級。一般條件下，壓坯垂直精度為910級。壓坯的表面粗糙度主要取決于模具工作表面的粗糙度，也與粉末性能和工藝條件有關(guān)。平行于壓制方向壓坯側(cè)面的粗糙度較低，不精整時可達(dá)RA0416，精整后可達(dá)RA0104；壓坯的端面和錐形、球形側(cè)面，由于精整時它們與模壁之間玩明顯的相對移動，所以粗糙度仍為RA04164。2233壓坯密度設(shè)計壓坯密度設(shè)計關(guān)系到零件的物理和機(jī)械性能及使用性能，而且對壓坯形狀、精度設(shè)計產(chǎn)生很大影響，壓坯密度主要根據(jù)零件使用條件和物理、機(jī)械性能來確定。粉末冶金鐵基零件密度可分為下列四類4分類密度G/CM3孔隙度單位壓力MPA低密度零件20825高密度零件765661616565721276密度（G/CM3）粉末種類范圍常用值范圍常用值范圍常用值范圍常用值鐵基0102015015025010020030025鐵基005015020010020015015025020663青銅008012010010020015表51鐵、銅壓坯的回彈率（二）回彈率的影響因素（1）粉末的塑性，不僅與其成分有關(guān)，而且相同成分但加工工藝不同時，塑性差異易較大。如粉末破碎時的應(yīng)力大小，退火充分與否，粉末含氧量及其他因素等。塑性好，則回彈率小。（2）壓坯密度高，則壓制壓力大，側(cè)壓力亦大。模具型腔隨之增大，回彈率也就增大。（3）陰模的剛性對回彈率影響較大，剛性差則變形大，回彈率也大。（4）壓坯高度大于一定值時，高度對回彈率影響不大。但當(dāng)高度小于一定值時，則高度對回彈率的影響逐漸明顯。當(dāng)壓坯高度小于35MM以下時，回彈率大大降低14。6模具有限元分析有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因為實(shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法15。61有限元分析理論概述有限元的基本思想是把連續(xù)的幾何結(jié)構(gòu)離散成有限個單元，并在沒一個單元中設(shè)定有限個節(jié)點(diǎn)，從而將連續(xù)體看作僅在節(jié)點(diǎn)處相連接的一組單元的集合體，同時選定場函數(shù)的節(jié)點(diǎn)值作為基本未知量，并在每一單元中假設(shè)一個近似插值以表示單元中場函數(shù)的分布規(guī)律，再建立用于求解節(jié)點(diǎn)未知量的有限元方程組，從而將一個連續(xù)域中的無限自由度問題轉(zhuǎn)化為離散域中的有限自由度問題，求解得到節(jié)點(diǎn)值后就可以通過設(shè)定的插值函數(shù)確定單元上以至整個集合體上的場函數(shù)。有限元離散過程中，相鄰單元在同一節(jié)點(diǎn)上的場變量相同達(dá)到連續(xù)，但未必在單元邊界上任何一點(diǎn)連續(xù)；在把載荷轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)載荷的過程中，只是考慮單元總體平衡，在單元內(nèi)部和邊界上不用保證每點(diǎn)都滿足控制方程。有限元分析基本步驟1簡歷求解域并將其離散轉(zhuǎn)化為有限單元，即將連續(xù)問題分解成節(jié)點(diǎn)和單元等個體問題；2假設(shè)代表單元物理行為的函數(shù)，即假設(shè)代表單位解的近似連續(xù)函數(shù)；3建立單元方程；4構(gòu)造單元整體剛度矩陣；5施加邊界條件、初始條件和載荷；6求解線性或非線性的微分方程組，得到節(jié)點(diǎn)求解結(jié)果16。62制動片模腔模型制動片模腔材料選硬質(zhì)合金，彈性模量E為206GPA，屈服極限為600MPA，泊松比為027。圖61制動片模腔模型底座長L底座寬D底座厚W孔直徑D孔高H120MM90MM20MM31MM40MM表61制動片模腔幾何尺寸63ANSYS有限元分析進(jìn)程631ANSYS環(huán)境簡介ANSYS有兩種模式一種是交互模式，另一個是非交互模式。交互模式是初學(xué)者和大多數(shù)使用者所采用，包括建模、保存文件、打印圖形及結(jié)果分析等，一般無特別原因皆用交互模式。但若分析問題要很長時間，可把分析問題的命令做成文件，利用它的非交互模式進(jìn)行分析。ANSYS可分為兩個基本過程，即起始狀態(tài)和處理狀態(tài)。起始狀態(tài)可用來控制某些全局性問題，如改變工作文件名、清楚數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)、復(fù)制二進(jìn)制文件等。632ANSYS建模過程在進(jìn)入ANSYS后，先確定工作文件名和定義工作標(biāo)題，并確保單位一致；PREP7是ANSYS的前處理模塊，用來建立三維模型和網(wǎng)格的劃分以及設(shè)定邊界條件。制動片模腔在ANSYS創(chuàng)建的網(wǎng)格如圖62所示。圖62制動片模腔在真空環(huán)境中進(jìn)行有限元分析，設(shè)定工作壓力為400MPA。經(jīng)過單位、材料、邊界條件的設(shè)置和求解器的選擇后，經(jīng)計算，得出模擬結(jié)果17。ANSYS可以很好的反應(yīng)出制動片模腔的壓力分布特性，得到制動片模腔在整個壓制過程的壓力分布云圖。如圖63,64,65,66,67。圖63制動片模腔內(nèi)部受力示意圖圖64制動片模腔內(nèi)部受力示意圖圖65制動片模腔內(nèi)部受力示意圖圖66制動片模腔內(nèi)部受力示意圖圖67制動片模腔內(nèi)部受力示意圖633計算結(jié)果分析總結(jié)如上圖的比較中發(fā)現(xiàn)，制動片模腔從內(nèi)到外，高壓區(qū)域和低壓區(qū)域有著明顯的差距，而且其達(dá)到的最高壓強(qiáng)也有所下降，這說明制動片模腔中心受力最大，隨著中心位置向外壓力依次遞減，由上圖分析知模腔在400MPA條件下沒有失效，因此我們在設(shè)計時應(yīng)該考慮到內(nèi)部受力的情況，取其最優(yōu)的組合，達(dá)到最高效、最經(jīng)濟(jì)的結(jié)果。總結(jié)通過本次畢業(yè)設(shè)計，在理論知識的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計的過程中，通過自己實(shí)際的操作計算，我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識，同時也認(rèn)識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學(xué)的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設(shè)計與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識。本次畢業(yè)設(shè)計歷時四個月左右，從最初的領(lǐng)會設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的壓坯性能的分析計算，諸如對壓坯結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，對制動片壓坯有了一個比較全面深刻的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后對排樣方式的選擇，直到模具總裝配圖的繪制，歷時近兩個月左右。在這段時間里，我進(jìn)行了大量的計算從材料的選擇，到零件的計算，再到工作部分模具尺寸及公差的計算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力?？傊?，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握。先后幾次不同的設(shè)計，從成型模的設(shè)計，到整形模設(shè)計，再到本次畢業(yè)設(shè)計的制動片主要模具的設(shè)計，使我接受了一個機(jī)械設(shè)計專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)最后也是最重要的一次設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位導(dǎo)師、各位教授批評指正，不勝感激。致謝首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝周老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計和說明書的寫作過程中，我始終得到老師的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識和實(shí)踐能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在她身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。她不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實(shí)驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學(xué)感謝學(xué)校對我的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝機(jī)電工程學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師這兩年如一日的諄諄教導(dǎo)參考文獻(xiàn)1王樹勛模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計綜合手冊M華南理工大學(xué)出版社,19958509862濮良貴，紀(jì)明剛機(jī)械設(shè)計M高等教育出版社,20011671863趙忠，周康，丁仁亮金屬材料及熱處理M機(jī)械工業(yè)出版社,2006951234孫桓，陳作模，葛文杰機(jī)械原理M高等教育出版社,20061561785張建中,何曉玲機(jī)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計M高等教育出版社,20091851946趙占西材料成形技術(shù)基礎(chǔ)M北京機(jī)械工業(yè)出版社出版,20011571867徐灝機(jī)械設(shè)計手冊第3,4卷M北京機(jī)械工業(yè)出版社，19912582918HYDROFROMINGCONGRESSHYDROFORMINGFORLARGEVOLUMEPRODUCTIONBOCHUMJSURFACEANDCOATINGSTECHNOLOGY,19971341429KEYES,KAPRESSWORKINGSTAMP