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轉發自：專題報道

作者（zhě）：文/羅（luó）丞，屈亞（yà）奇，張祥林，華中科技大學材料科學與工程學院

減小精衝齒形件（尖角處）的塌角是業界十分關注的工作，本文（wén）通過成形流（liú）速（sù）仿真形象說明了塌角的形成機理，即條料上（shàng）壓邊部（bù）分對零件部分的牽扯力，導致零件塌角部分材料向下運動的速度小於其他部分的（de）材料。目前減小塌角的改進方（fāng）法（fǎ）有增（zēng）大反頂力、對向凹模精衝、負間隙精衝、修整、預壓以（yǐ）及級進分步切（qiē）角等方法。揚州鍛壓\揚州衝床\揚鍛\yadon\衝床廠家\壓力機廠家\鍛造廠家\

題

羅丞，碩（shuò）士研究生，主要從（cóng）事精衝工藝設計及模具開（kāi）發方向的研究。

本文對（duì）這些方（fāng）法進行了（le）一一分析對比（bǐ）。

丶 用精衝工藝（yì）生產齒形件（可引申為

表（biǎo）1精衝工（gōng）藝參數

厶帶尖角零件）越來越成為一種趨勢，但若塌角過大會使零件的（de）工作麵積顯著減小，進而削弱零件的（de）使用性能。本文通過（guò）有限（xiàn）元方法，探索（suǒ）了塌（tā）角產生的機理，並比較了幾種方法的優缺占

精衝塌（tā）角成（chéng）形機理有限（xiàn）元（yuán）分析

有限元型建立表（biǎo）結栗為了說明塌角的形成機（jī）理，運用有（yǒu）限元模擬軟件DEFORM—2D對衝裁過（guò）程進行數值模擬。采（cǎi）用二維軸對稱模型，精衝工藝參數見（jiàn）表1，板料為彈塑性體，凸模、凹模、壓邊圈、反頂器（qì）皆為剛性體，模擬中不考慮溫度變化（huà）對材料的影響。有限元模型及網格劃（huá）分，如圖1所（suǒ）示 劃分10000個（gè）網格，為防止網格畸變，整（zhěng）體網（wǎng）格每計算5步進行一次網格重劃分，以保證運算（suàn）順利進行。

項（xiàng）目 工藝參（cān）數

材料 AIS141 37

衝裁間（jiān）隙 o，025mm

凹模圓角 o，3mm

壓邊力 280kN

反頂力 1 10kN

材料厚度 5mm

圖1精衝有限元模型

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專題報道 Features

在零件的中間和邊緣產生塌角的位置各取一占進行點跡跟蹤（zōng），根據模擬（nǐ）結果觀察它們的速度變化。圖（tú）2a為塌角產（chǎn）生的初始時刻，材（cái）料的運動速度圖，圖2b為塌角產生之後，材料的運動速度圖。可通（tōng）過顏色（sè）分布觀察到在（zài）塌角開始產（chǎn）生的時候，零件由內向外的運（yùn）動速度是逐漸減小（xiǎo）的，在零件邊緣速度最小，圖中的（de）速度曲線分別為（wéi）靠近零件中心部分的PI點和零件邊緣（yuán）處的P2點的（de）速度曲線。精衝的塌角大部分（fèn）是在衝頭剛（gāng）進入零件的前一小（xiǎo）段時間內產生，這段時間（jiān）零（líng）件中心和零（líng）件邊緣的速度差較大，故導（dǎo）致產生了相應的高度差。圖2b中（zhōng）標記的時刻為塌角產（chǎn）生過（guò）程（chéng）結束的時（shí）刻，此時零件邊緣的（de）速度和零（líng）件（jiàn）中心的速度相等，塌角不再（zài）增大。在此之後零件邊緣產生一定（dìng）的回彈

時間/s

圄塌角產生的初始時刻

悶塌角產生之後（hòu）圖2速度模擬結果

30 鍛造與衝壓2016 / 2

速度（dù）會稍稍大於（yú）零件（jiàn）中心的速度，此時塌烏（wū）會有細微的減小。

在衝裁塑性變形（xíng）區（qū）域中的（de）廢料側從上到下選取三個點（diǎn），P3、P4、P50這三點的速（sù）度（dù）曲線起伏情況（kuàng）接近（jìn），主要在0一0．13s內有較大的速度，這個區間剛（gāng）好是（shì）塌角產（chǎn）生的區（qū）間，如圖 3所示。理想狀態下，零件部分的材料向下運動的速度應該相等，而事實上在（zài）零件邊緣會出現塌角的部分，材料的運（yùn）動速（sù）度是小於零件中心部分的速度。在大致忽略材料衝壓過（guò）程發生彈性形變產生的勢（shì）能的情況下，根據（jù）能量守恒原理，此時塌（tā）角部分材料所損失的動能（néng）應該等於廢料部分產生的動能，所以廢料區域（yù）速度較大的時間段（duàn）也就是塌角產生的時間段。

圖3廢料區域的材（cái）料速度（dù）狀態

減小精衝塌角的改進方法增大反壓力（lì）法

精衝過程（chéng）中施加反壓力可以使零件（jiàn）擁有較好的平麵（miàn）度，同時反壓力使變形區的靜水壓增大，變形區材料的塑性（xìng）得以提高。反壓力（lì）模擬參數見表2，經過數值模擬得（dé）到，不同（tóng）反壓力參數下的塌角大小，如圖4所示。可以看出，隨著反壓力的（de）增大，塌角逐漸減小，所以可以通過增大反壓力來減小塌角。反壓力的（de）增大可以使得零件中心部分的（de）運動速度減小，變相的使塌角部分的速度接近零件中心的速度，導致塌角（jiǎo）的減小，但是反壓力使塌角減小的同時會導致能耗增多，並（bìng）且會一定程度上減小零件（jiàn）的（de）厚度，導致零件精度得不到保障，此外，其對塌角的減小也有一定的極限，並不適合在（zài）精衝工藝設計中（zhōng）當作解決（jué）塌角的獨立（lì）方法，可（kě）以和其（qí）他方法進行（háng）組合，在（zài）其他方案中將反壓力調整到一個合適的大小來進一步的減小塌角的大（dà）

表2反壓力模擬參數

o，03 8