3
二、模具母体结构强度分析及优化方法
模具强度分析及优化原则
1. 本分析只对HT300部分的模具母体材料进行，而其上的刀块和标准件 均按照刚体来计算，因此整形刀块结构及尺寸未进行优化和改进设计； 2. 分析时材料的抗拉强度许用值为300MPa，抗压强度取为900MPa； 3. 模具结构优化主要考虑强度、刚度和稳定性三个方面； 4. 由于稳定性分析到目前为止仍是一个世界性难题，本研究考虑上述模 具多种受力状态的复杂性，取强度的安全系数均不小于3. 即最大拉应力不 大于100MPa，最大压应力不大于300MPa。工作时的关键部位最大变形量 不超过允许的变形 0.5 mm,其他部位最大变形量不超过允许的变形 0.2mm 。
下模变形量云图
下模变形量云图
6
❖ 模具二受、力模情况具分母析体结构强度分析及优化方法
2. 起吊运输：自重、1g加速度、2g加速度（分别对应于不同工况的冲击力）
下模应力图 下模变形图
下模应力图 下模变形图
模具自重状况下在运输、起吊时
的吊耳上的最大拉应力为
7.67MPa，周边部分端头区域
最大应力为：4.15Mpa,加强筋
上模应力图
下模应力图
下模Z向变形量（刚度）
16
四、方案比较及分析
❖ 起吊分析：自重、1g加速度、2g加速度
下模拉应力图
下模压应力图
下模Z向变形图
下模Y向变形图
17
❖ 改进方案二：加四强、筋方板案结比构布较局及调分整析
１. 下模座（整体改进和标准件均保持 原貌，对主要三大件的 加强筋板进行重新设计。
汇报提纲
模具基本情况 模具母体结构强度分析及优化方法 强度分析和优. 化的工程验证 方案比较及分析 优化改进结果
1
一、模具基本情况：
2
❖ 强度二分、析模所考具虑母的体模结具构主强要受度力分析及优化方法
1. 冲压正压力：800T； 2. 冲压时的侧向压力（模具型面上倾斜区域传递的侧向力，随 模具型面的不同而不同）； 3. 冲压时由非均匀分布承载导致的多种局部受力工况； 4. 调整或冲压时由于装配误差导致的导板上过大的侧向力； 5. 模具起吊时的重力和冲击力、运输时的冲击力； 6. 模具多层堆放时的受力；
8
❖ 模具二受力、情模况具分母析体结构强度分析及优化方法
4. 端头分析：分析导板受较大的侧向力时，端头部分的强度。
下模端头最大拉应力 上模端头最大拉应力
下模变形量图 上模变形量图
模具在X方向的两个导板上加载
10吨载荷，Y方向一侧导板上加
载20吨载荷。加载模具端头在
承受较大侧向力时，主要传力区
应力最大为：135.3Mpa，变形
上模应力图
下模应力图
return
13
❖ 实验测量三—、—强对度55分个不析同和位优置化点的进工行测程量验证
47个点的应力测试值与仿真计算一致，可以用于指导模具设计； 误差来源主要是模具实际整形冲压状态与仿真计算的理想状态存在差异；
8个点的应力值偏差较大，已经将其排除，原因为两个点数据线在测试过程中压断， 另外6个点测试过程中应变片接线端与模具接触，产生干扰信号。
39.6Mpa ，加强筋部分最大拉应力
为77.7Mpa，最大压应力为
171.3Mpa，模具拉应力安全系数为4，
模具压应力安全系数为5，有较大的
减重空间。
5
❖ 模具受力二情、况模分具析母体结构强度分析及优化方法
下模应力图
下模应力图
模具在工作状态时，根据分析 来看，下模主要承力部位（整 形区以内）的最大拉应力为 10Mpa，最大压应力为 118.5Mpa；周边部分端头区 域最大拉应力为50.7Mpa，最 大压应力为37.8Mpa,加强筋 部分最大拉应力为48.4Mpa， 最大压应力为101.8Mpa，模 具拉应力安全系数为6，模具 压应力安全系数为7，有较大 的减重空间。
❖ 验证流程
选择验证模具模型 仿真计算 实验验证
轮罩整形翻边模 有限元分析
现场应力应变测试
11
三、强度分析和优化的工程验证
❖ 轮罩整形翻边模
选取原则：基本尺寸与SSDT整形模接近；受力对称；整形力接近；
尺寸参数：1700×1400×650mm； 整形力： 600T；
return
12
❖ 仿真计算三、强度分析和优化的工程验证
从整体来看测试的应力分布规律与仿真计算应力分布规律一致，从而可以判
断仿真计算方法是有效的。
14
❖ 改进方案一：在四原、有方设案计比布局较的及基分础析上进行改进
通过进一步增加减轻 孔数量和增大尺寸达 到轻量化的目的
285×85 235×160 285×120
15
❖ 改进方案一的强四度、和方刚案度比分析较及分析
部分应力最大为：2.75Mpa，
安全系数为：39，仍有较大的
减重空间。
7
二、模具母体结构强度分析及优化方法
❖ 模具受力情况分析
3.模具堆放时的受力及强度分析：（50T）
下模应力图
下模变形量图
多层模具叠放情况，最大拉应力31.88Mpa，最大压应力59.9Mpa （出现在枕木部位），Z向最大变形量0.065mm，安全裕度为5，满足 强度要求。
根据形状扩大减轻孔
１） 主肋板形状沿整形 刀块上下主要传力位置布 局，厚度采用30ｍｍ；
２） 其上减轻孔，按照 强度分析结果，在受力较 小的部位增加了和加大减 轻孔。
18
❖ 改进方案二：加四强、筋方板案结比构布较局及调分整析
下模座局部放大图
减轻孔330×65改至： 增加减轻孔，尺寸
280×140
4
❖ 模具二受、力模情况具分母析体结构强度分析及优化方法
1. 正向冲压力：800T
上模应力图
上模应力图
上模变形量云图
上模变形量云图
模具在工作状态时，根据分析来看，
上模主要承力部位（整形区以内）的
最大拉应力为53.1Mpa，最大压应力
为133.2Mpa；周边部分端头区域最
大拉应力为25.6Mpa，最大压应力为
量：0.181mm，但变形区域位
于非关键部位，不影响模具的整
体精度，可以适当减重。
9
二、模具母体结构强度分析及优化方法
❖ 优化方法——拓扑优化
目标：根据模具工作状态的受力，对主 要受力区的支撑部分结构进行结构拓扑 优化，然后依据优化结果进行加强筋的 改进设计。
依据受力区域和边界 轮廓建立模型
10
三、强度分析和优化的工程验证