基於數(shù)值模(mó)擬的衝壓件(jiàn)板坯形狀(zhuàng)與尺寸優化(二)

基於數值模擬的衝壓件(jiàn)板坯形狀與尺寸優化(二)

Mar 30, 2022

其成形狀態分析結(jié)果(guǒ)如圖6所示。在Y軸方向可能受到不均勻拉應力F使得開(kāi)口處板料在成形時候向Y軸縮進,經測量(liàng)縮進量約為30mm,未能(néng)達到拉(lā)深件的尺(chǐ)寸要(yào)求,所以(yǐ)需要在開口處延伸板料(liào)長度(dù),又因(yīn)不(bú)能控製其縮進長度,為確保開(kāi)口處的精確尺寸,需要再留出一定的修邊餘量(liàng)。

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3.3.2 A2方案(àn)及實驗結果

在A1板坯的基礎上,在開口處將板料向(xiàng)外延(yán)伸50mm,30mm作為板料向內縮(suō)進的(de)補償,20mm作(zuò)為切邊餘量(liàng),同時凸凹模以及壓邊圈也相應(yīng)向外延伸50mm,A2板坯外形如圖7所(suǒ)示,其尺寸為:409mm×496mm。

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圖8所示為A2矩形板料拉深成形後的拉(lā)深狀態以及其成形極限圖,由圖知,開口處的尺(chǐ)寸問題已解(jiě)決,但仍存在嚴重起皺(zhòu)現象,以(yǐ)及未充分拉深現(xiàn)象。

由於該(gāi)拉深件(jiàn)的拉深高度不同(tóng),且拉深高度較高一側開口,而拉(lā)深(shēn)高度較淺一(yī)端封閉(bì),容(róng)易沿斜麵方向產(chǎn)生拉應力,造成開(kāi)口處板(bǎn)料沿切向流動,造(zào)成切向壓縮失穩起皺。

同時,矩形(xíng)板料前後寬度一樣(yàng),在(zài)變形過程中前端拉深高度較小部(bù)分由於壓(yā)邊麵積相對開口處拉深(shēn)高度較大部分壓邊麵積(jī)大,所以前端板料的進料阻力較大,同時造成沿斜麵的不均勻拉應力增大,因此前端成形質量較好,而(ér)開口處成形質量較差(chà)。

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3.3.3 A3方案及實驗結果(guǒ)

在圖3所示展開板坯的基礎上通過相切生成等腰梯形板坯如圖9中輪廓1所示(shì),同樣在開口邊向處(chù)延伸50mm,其餘三邊(biān)向外擴展45mm,如圖9中輪廓2所示,其尺(chǐ)寸為:332mm×435mm×496mm。

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圖10所示為A3梯形板料拉深成形後的拉深狀態以及其成形極限圖。如圖所(suǒ)示,開口(kǒu)處嚴重起皺(zhòu)區域以及未充分拉深區域已明顯減小,但仍然存在,同時在台階處處出(chū)現少(shǎo)量未拉深。

梯形板料改善了矩形板料在成形過程中由於拉深高度不同而造成的前後壓邊麵積相差較大的缺陷,同時上述不(bú)均勻拉應力也因前端壓邊麵積(jī)的減少而減少,進而優化了開口處的起皺缺陷,但同時由於壓邊麵積的減少使板(bǎn)料流動的摩(mó)擦阻力減少,使得台階處出現未拉深缺陷(xiàn)。

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3.3.4 A4方案及實(shí)驗結果

A4是在上(shàng)述梯形板料A3以(yǐ)及(jí)展開板料的基礎上切角,如圖(tú)11所示,切角尺寸為(74mm×105mm)。

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圖12所示(shì)為A4切角板料拉深成形後(hòu)的拉深狀態以(yǐ)及其成形極限圖。由圖可知,開口處(chù)的嚴(yán)重起皺現象(xiàng)已經完全消失,未(wèi)充分拉深區域較前兩種方案也有所減少,台(tái)階處仍存在(zài)少(shǎo)量未充分拉深區域(yù)。A4板料在(zài)A3梯形板料切(qiē)角,進一步縮小了前後變形過程(chéng)中的壓邊麵積差,最終選擇A4板料(liào),並進一步優(yōu)化。

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3.3.5 優化A4方案

增加摩擦係數為0.13,進一步增大開(kāi)口處板料的(de)進料摩擦力,其拉深(shēn)結果如圖13所示,開口處以及(jí)台階處的未充分拉深部分已經消失,僅在開口處有少許(xǔ)起皺(zhòu)趨勢並由其成形極限圖可知各部位的應變隻均在FLD的成形安全(quán)區內(nèi)。

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4 結論

(1) 以反向模擬法展開(kāi)板料原理為基礎,利用eta/DYNAFORM軟件中MSTEP模塊將零件展開可較準確的計算出其板(bǎn)坯外形尺寸並為拉深件的初始板(bǎn)料形狀設計提(tí)供參考(kǎo)。

(2) 板料形狀(zhuàng)尺寸對拉深件成形(xíng)質量有著重要影響,板料的(de)壓邊麵(miàn)積的(de)大小決定(dìng)板料流動阻力的大小,進而決定最終成形質量。

對(duì)於拉深(shēn)高度不同且高度較高一端開口的拉深件,沿坡度(dù)方向板坯(pī)出(chū)現(xiàn)縮回現象,需在其開口部分增加補縮量,並盡量縮小拉深高度較小一端的板料壓邊麵積,減小沿(yán)斜麵的(de)不均勻拉應力進而避免其引起(qǐ)的開口處(chù)的嚴重起皺現象,最終選用A4板料方案。

(3) 適當增加摩擦係(xì)數可有效去除拉深深度較高處的未充分拉深現象。

參考文獻

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