轉發自：製造技（jì）術/工藝裝備 現（xiàn）代製造工程（Modern Manufacturing Engineering) 2013年第11期

作者：謝秉順1，朱健軍1，魯萬彪1，唐晶晶1，艾國平2，盧文壯2 （1南車南京浦鎮車輛有限（xiàn）公司工業化部，南（nán）京210031；2南京航空航天大學（xué）機電學院（yuàn），南京（jīng）210016）

況

謝秉順，等：彎梁板材衝壓成形仿真分（fèn）析及工藝（yì）改進（jìn） 2013年第11期

2．2等效應力應變

彎（wān）梁衝壓成形過程中彎梁（liáng）板（bǎn）材與模具相互作用，應力分（fèn）布規律（lǜ）非常複雜，其中等效應力、應變是衡量板材是否拉裂的一個重要依據4，如果超過材料臨界（jiè）值，在成形過程中板（bǎn）材有可能被破壞。應用（yòng）Dynaform 軟件（jiàn）仿真得到的彎梁（liáng）板材成（chéng）形等效應力分布圖和（hé）彎梁板材成形等效（xiào）應變分布圖分別如圖5和圖6所（suǒ）示（shì） 從圖5和圖6中可以看出，等效應力、應變（biàn）分布不均（jun1）勻（yún），等（děng）效應力最大值（zhí）為632園MPa，等（děng）效應變最大值為 4，346 × 10 5，最小值為（wéi）3，402 × 10一（yī）5等效應力與應變在分布規律上具有一（yī）致性，它們的最大值（zhí）主要分布在壓（yā）延（yán）邊與側麵筋板交界位置。該位置如果有直口，將會出現拉裂現象。采用工藝圓角可有效避免直口產生的應力（lì）集中，避免在壓延邊與側麵筋板交界（jiè）位置被（bèi）拉裂

圖5彎梁板材成形等效應力（lì）分布圖

圖6彎梁板材成形等效應變分布圖

2．3成形厚度減薄率

彎梁板材成形過程中通過模具與板材相互作用使板材由（yóu）彈性變形向塑（sù）性變形急劇轉變，金屬流動規（guī）律複雜，成形（xíng）後的（de）板厚出現了不均勻。厚度減薄率分布可為彎梁毛坯展開修正（zhèng）和模（mó）具約（yuē）束方（fāng）麵的設計提供參考。

圖7所示為彎梁板材成形厚度減薄率分（fèn）布，從圖7中可以看出，成形後板材厚度分布規律不規則（zé），彎梁的側麵筋板厚度變薄，最大減薄率（lǜ）為24．03％，最小減薄率為0，300 4％。

彎梁上圓弧（hú）曲麵和下部壓延（yán）邊等（děng）彎曲部位部分區域增（zēng）厚，增厚率為2，336％，對上圓弧曲麵和下（xià）部壓延邊部（bù）位進行充（chōng）分約束，增大模具壓延力，可以防止在（zài）這些部位出現褶皺

圖7彎（wān）梁板材成形厚度減薄率（lǜ）分布

2，4模具與彎梁板材接觸力分析

彎梁板材衝（chōng）壓成形過程中衝壓力的（即接觸力）大小是決定板材能否順利成形的關鍵因素。

板材成形過程中模具與板材相互作用使板材發生大變形，需要衝壓機提供足（zú）夠的壓力。凸模與彎梁板材接觸（chù）力分布（bù）圖和凹（āo）模與彎（wān）梁板（bǎn）材接觸（chù）力分布圖分別如圖8和圖9所示，從圖8和圖9中可以看出，彎梁板材成形（xíng）過程中模具與板材接觸力曲線先是逐步增大，到一定階段時（shí）接觸力迅速增（zēng）大，然（rán）後下降，最終在一定的接觸力範圍內波動（dòng），彎梁板材與凸模中間接觸力（lì）最大值為 235，24kN，彎梁板（bǎn）材與凸模兩邊接觸（chù）力最（zuì）大值（zhí）為

556．7kN，彎梁板（bǎn）材與（yǔ）凹模中（zhōng）間接觸力最大值（zhí）為

40 17 kN，彎梁板材與凹模兩邊接觸力最（zuì）大值為 298kN。當摩擦因數設定為0．10時，板材與凸模的接觸（chù）力最大值將由556．7kN降低（dī）為51 & 3kN，通過改變板材與模具之間的潤滑條（tiáo）件，可以降低接觸力。

板材與凸模兩（liǎng） 邊接觸力

圖8凸模與（yǔ）彎梁板材接（jiē）觸力（lì）分布圖

板材與凹模中（zhōng）間接觸（chù）

板材與凹（āo）模兩（liǎng）邊接觸力

圖9 凹模與彎（wān）梁板材接觸（chù）力分布圖

2013年（nián）第11期 現代製造工程（Modern Manufactunng Engineenng)

3成形工（gōng）藝改進

根據上述（shù）有限元數值模擬結果，對現有成形工藝進行了改進

1） 針（zhēn）對彎梁的彎曲麵部分區域有褶皺趨勢的問（wèn）題，新（xīn）工藝增加上圓弧曲麵和下圓弧曲麵的模具壓延力（lì），上圓弧曲麵壓延力（lì）由原來的5kN增（zēng）加到10kN，下圓弧曲麵壓延力由原來（lái）的2kN增加到5kN0

2） 針對等效（xiào）應力與應變最大（dà）值主要分布在壓延邊與側麵筋板交界位置（zhì）的問題，為避免應力集中造成的板材（cái）拉裂，新工藝在壓（yā）延邊與側麵筋板交（jiāo）界位置采用半徑大於R6mm的工藝（yì）過渡（dù）圓角。

3） 根據摩擦因數的降低可以降低板料與模具之間接觸力的結論，新工藝對板料毛坯采用雙（shuāng）麵預塗刷 20號機油潤滑（huá）措施，降低板材（cái）與模具之間的摩擦因數（shù）。

通過以上的工藝改進，05CuPCrNi高耐侯（hóu）結構鋼彎梁成形質（zhì）量大大提高，在模具使用壽命期限內產品不合格率由（yóu）原來的5％降低到1％以下。圖10所示為工藝改進後（hòu）衝壓（yā）成（chéng）形的彎（wān）梁零件實物圖。

圖10工藝改進後衝（chōng）壓成形的彎梁零（líng）件實物圖

（上接第75頁）

四川電子音像出（chū）版中心，2 5．

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4結語

本文利用有限元數值模擬對彎梁板（bǎn）材衝壓成形過程進行了仿真研究，得到了彎梁板材成形極限圖（tú）、厚度減薄率分布（bù）圖、應力及應變分布（bù）圖。根據有限元數值模擬結果對（duì）現有成形工藝進行了改進（jìn），新工藝大大降低了（le）產品（pǐn）的不合格率。

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作者簡介（jiè）：謝秉順，工程師。

通訊作者：盧（lú）文壯，教授，博士生導師。

E-mail：meewzlu@ nuaa. edu. cn 收（shōu）稿日期：2013幻3 ·26

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作者簡介：劉勇，從事企業信息化（huà）方向的研究工作 E-mail•chsdlygyf@ sina. com 收稿日期：2013 £ 1q4

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