基于數(shù)值模擬的沖壓件板坯形狀與尺寸優(yōu)化(二)

基于數(shù)值模擬的沖壓件板坯形狀與尺寸優(yōu)化(二)

Mar 30, 2022

其成形狀態(tài)分析結(jié)果如圖6所示。在Y軸方向可能受到不均勻拉應(yīng)力F使得開口處板料在成形時(shí)候向Y軸縮進(jìn),經(jīng)測(cè)量縮進(jìn)量約為30mm,未能達(dá)到拉深件的尺寸要求,所以需要在開口處延伸板料長(zhǎng)度,又因不能控制其縮進(jìn)長(zhǎng)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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3.3.2 A2方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在A1板坯的基礎(chǔ)上,在開口處將板料向外延伸50mm,30mm作為板料向內(nèi)縮進(jìn)的補(bǔ)償,20mm作為切邊余量,同時(shí)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矩形板料拉深成形后的拉深狀態(tài)以及其成形極限圖,由圖知,開口處的尺寸問(wèn)題已解決,但仍存在嚴(yán)重起皺現(xiàn)象,以及未充分拉深現(xiàn)象。

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

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

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3.3.3?。粒撤桨讣皩?shí)驗(yàn)結(jié)果

在圖3所示展開板坯的基礎(chǔ)上通過(guò)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(kuò)展45mm,如圖9中輪廓2所示,其尺寸為:332mm×435mm×496mm。

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圖10所示為A3梯形板料拉深成形后的拉深狀態(tài)以及其成形極限圖。如圖所示,開口處嚴(yán)重起皺區(qū)域以及未充分拉深區(qū)域已明顯減小,但仍然存在,同時(shí)在臺(tái)階處處出現(xiàn)少量未拉深。

梯形板料改善了矩形板料在成形過(guò)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(shí)上述不均勻拉應(yīng)力也因前端壓邊面積的減少而減少,進(jìn)而優(yōu)化了開口處的起皺缺陷,但同時(shí)由于壓邊面積的減少使板料流動(dòng)的摩擦阻力減少,使得臺(tái)階處出現(xiàn)未拉深缺陷。

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3.3.4?。粒捶桨讣皩?shí)驗(yàn)結(jié)果

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

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圖12所示為A4切角板料拉深成形后的拉深狀態(tài)以及其成形極限圖。由圖可知,開口處的嚴(yán)重起皺現(xiàn)象已經(jīng)完全消失,未充分拉深區(qū)域較前兩種方案也有所減少,臺(tái)階處仍存在少量未充分拉深區(qū)域。A4板料在A3梯形板料切角,進(jìn)一步縮小了前后變形過(guò)程中的壓邊面積差,最終選擇A4板料,并進(jìn)一步優(yōu)化。

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3.3.5 優(yōu)化A4方案

增加摩擦系數(shù)為0.13,進(jìn)一步增大開口處板料的進(jìn)料摩擦力,其拉深結(jié)果如圖13所示,開口處以及臺(tái)階處的未充分拉深部分已經(jīng)消失,僅在開口處有少許起皺趨勢(shì)并由其成形極限圖可知各部位的應(yīng)變只均在FLD的成形安全區(qū)內(nèi)。

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4 結(jié)論

(1) 以反向模擬法展開板料原理為基礎(chǔ),利用eta/DYNAFORM軟件中MSTEP模塊將零件展開可較準(zhǔn)確的計(jì)算出其板坯外形尺寸并為拉深件的初始板料形狀設(shè)計(jì)提供參考。

(2) 板料形狀尺寸對(duì)拉深件成形質(zhì)量有著重要影響,板料的壓邊面積的大小決定板料流動(dòng)阻力的大小,進(jìn)而決定最終成形質(zhì)量。

對(duì)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(xiàn)縮回現(xiàn)象,需在其開口部分增加補(bǔ)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(yīng)力進(jìn)而避免其引起的開口處的嚴(yán)重起皺現(xiàn)象,最終選用A4板料方案。

(3) 適當(dāng)增加摩擦系數(shù)可有效去除拉深深度較高處的未充分拉深現(xiàn)象。

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