基于數值模擬的沖壓件板坯形狀與尺寸優化(二)

基于數值模擬的沖壓件板坯形狀與尺寸優化(二)

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基于數值模擬的沖壓件板坯形狀與尺寸優化(二)

2022-05-20


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來源:工程管理與技術

作者:王 玥

(重慶長征重工有限責任公司,重慶400083)


其成形狀態分析結果如圖6所示。

在Y軸方向可能受到不均勻拉應力F使得開口處板料在成形時候向Y軸縮進,經測量縮進量約為30mm,未能達到拉深件的尺寸要求,所以需要在開口處延伸板料長度,又因不能控制其縮進長度,為確保開口處的精確尺寸,需要再留出一定的修邊余量。


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圖6 拉深模型圖

3.3.2A2方案及實驗結果

在A1板坯的基礎上,在開口處將板料向外延伸50mm,30mm作為板料向內縮進的補償,20mm作為切邊余量,同時凸凹模以及壓邊圈也相應向外延伸50mm,A2板坯外形如圖7所示,其尺寸為:409mm×496mm。

圖8所示為A2矩形板料拉深成形后的拉深狀態以及其成形極限圖,由圖知,開口處的尺寸問題已解決,但仍存在嚴重起皺現象,以及未充分拉深現象。

由于該拉深件的拉深高度不同,且拉深高度較高一側開口,而拉深高度較淺一端封閉,容易沿斜面方向產生拉應力,造成開口處板料沿切向流動,造成切向壓縮失穩起皺。

同時,矩形板料前后寬度一樣,在變形過程中前端拉深高度較小部分由于壓邊面積相對開口處拉深高度較大部分壓邊面積大,所以前端板料的進料阻力較大,同時造成沿斜面的不均勻拉應力增大,因此前端成形質量較好,而開口處成形質量較差。


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3.3.3A3方案及實驗結果

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,同樣在開口邊向處延伸50mm,其余三邊向外擴展45mm,如圖9中輪廓2所示,其尺寸為:332mm×435mm×496mm。

圖10所示為A3梯形板料拉深成形后的拉深狀態以及其成形極限圖。

如圖所示,開口處嚴重起皺區域以及未充分拉深區域已明顯減小,但仍然存在,同時在臺階處處出現少量未拉深。

梯形板料改善了矩形板料在成形過程中由于拉深高度不同而造成的前后壓邊面積相差較大的缺陷,同時上述不均勻拉應力也因前端壓邊面積的減少而減少,進而優化了開口處的起皺缺陷,但同時由于壓邊面積的減少使板料流動的摩擦阻力減少,使得臺階處出現未拉深缺陷。

3.3.4A4方案及實驗結果

A4是在上述梯形板料A3以及展開板料的基礎上切角,如圖11所示,切角尺寸為(74mm×105mm)。

圖12所示為A4切角板料拉深成形后的拉深狀態以及其成形極限圖。

由圖可知,開口處的嚴重起皺現象已經完全消失,未充分拉深區域較前兩種方案也有所減少,臺階處仍存在少量未充分拉深區域。

A4板料在A3梯形板料切角,進一步縮小了前后變形過程中的壓邊面積差,最終選擇A4板料,并進一步優化。

3.3.5優化A4方案

增加摩擦系數為0.13,進一步增大開口處板料的進料摩擦力,其拉深結果如圖13所示,開口處以及臺階處的未充分拉深部分已經消失,僅在開口處有少許起皺趨勢并由其成形極限圖可知各部位的應變只均在FLD的成形安全區內。

4 結論

(1) 以反向模擬法展開板料原理為基礎,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坯外形尺寸并為拉深件的初始板料形狀設計提供參考。

板料形狀尺寸對拉深件成形質量有著重要影響,板料的壓邊面積的大小決定板料流動阻力的大小,進而決定最終成形質量。

對于拉深高度不同且高度較高一端開口的拉深件,沿坡度方向板坯出現縮回現象,需在其開口部分增加補縮量,并盡量縮小拉深高度較小一端的板料壓邊面積,減小沿斜面的不均勻拉應力進而避免其引起的開口處的嚴重起皺現象,最終選用A4板料方案。

適當增加摩擦系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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