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1、拉深工艺变压边力控制数值模拟研究——谭晶孙胜赵振铎等文章编号:1004-132Ⅹ(2003)04-0287-03拉深工艺变压边力控制数值模拟研究谭晶孙胜赵振铎黄文斌摘要:根据实际生产中压边力的控制状况和理论分析确定了几种压边力变化曲线,以非轴对称抛物面车灯反光罩的成形为例,采用Dynaform软件对多种变压边力控制的成形工艺分别进行了数值模拟计算,分析了各种变压边力控制对成形的影响,并确定了对成形最为有利的压边力的变化趋势。关键词:数值模拟;拉深;变压边力控制;板料成形中图分类号:TG311文献标识码:A谭晶讲师板料拉深
2、成形过程中,变形材料的流动可通2数值模拟分析过调整压边力大小、改变坯料形状和接触面的摩擦润滑状况或设置拉延筋来控制。实际变形过程2.1压边力控制曲线的确定中,板料在各阶段对压边力的需求是变化的,确预测拉深成形压边力优化控制曲线的传统方定随拉深过程板料所需求压边力的变化规律,可法主要有试验法和理论计算方法,由于板料拉深实现更合理的压边力控制,对诸如汽车覆盖件等成形机理的复杂性,各种工艺因素及试验毛坯、加复杂曲面拉深件的成形尤为有利,近年来已成为载历史或变形路径的差异导致经验结论存在一些一些汽车工业发达国家在拉深工艺研究方面
3、的新差异,采用塑性力学公式,通过理论计算方法预[1～3][4,5]热点,国内也有学者开始进行初步研究。测压边力的优化控制曲线只适用于相对简单的轴对称曲面件及方盒件的成形。近年来,国内外一1有限元分析模型的建立些学者开始将人工智能技术和模糊控制理论用于汽车前照灯拉深件为非轴对称抛物面形状,压边力的预测和优化控制,目前还只是处于起步阶段,有待进一步的深入研究。采用数值模拟方整个拉深件轮廓的长、宽、高尺寸分别为160mm、2法对不同的压边力控制方式进行计算,通过比较80mm和37mm,抛物面方程为z=x/128,坯料成形效果的
4、优劣确定优化的压边力,这种方法不为长220mm、宽140mm的矩形板。考虑到零件的受试验条件的限制,而且适用于任意复杂形状的对称性,有限元分析取其1/4建立模型CAMEO凯模CAE案例库,共划分零件。了5010个节点和4746个单元。板料采用弹塑性www.cameo.org.cn传统理论认为压边力应取能够防止法兰起皱材料模型,考虑板料的厚向各向异性,选用材料的最小值,工艺设计中由经验公式或数表确定单库中的materialtype36,材质为08钢,其弹性模量5位压边力的数值,压边力的大小为2.07×10MPa,泊松比为0
5、.28,屈服应力es=F=Aq648MPa,Lankford系数r0=1.87、r45=1.27,r90式中,A为压边面积;q为单位压边力。=2.17,硬化指数n=0.22。板料厚度为0.8mm,模实际生产中的压边控制方式根据所用设备不具与板料之间的库仑摩擦系数均取为0.125。同可分为刚性压边和弹性压边。在双动压床上一Dynaform计算程序采用动力显式算法,求般采用刚性压边,压解稳定性条件的限制使计算时间步长不能取得太边力不随凸模行程变大,时间步长成为影响计算效率的关键因素。板化,见图1中的1。在单动压床上一般采用料
6、冲压成形为准静态过程,采用动力显式算法模弹性压边,又分为气拟计算时需要引入虚拟冲压速度或虚拟质量,本垫、弹簧垫和橡皮垫文计算参照文献[6]取值,凸模运动速度定义为三种,其压边力变化1000mm/s,虚拟质量对时间的缩放步长系数取分别见图1中的1～1.气垫2.弹簧垫3.橡皮垫-610s。3。据此确定模拟计算图1传统压边力控制曲线的定常压边力控制曲线见图2a,取单位压边力q收稿日期:2001—07—16·287·中国机械工程第14卷第4期2003年2月下半月2为2.5MPa,初始压边面积为5460mm,则定常压证,变形余裕度
7、越大,冲压件的成形质量越高。边力为13.65kN,各种变压边力均以此为初始表1列出了图2所示各工况计算的部分结值。上升的压边力控制曲线见图2b,最大值为果,其中e1、e2和e3为最小壁厚所对应节点的主27.3kN。应力值,emax为该节点的最大等效应力。拉深过程中随板料不断流入凹摸圆角,压边表1各工况计算结果面积也越来越小,按式(1)确定的压边力也应随行程的增加而减小,即压边力控制曲线应为下降工最小壁厚厚向应e1e2e3emax变形余裕况tmin(mm)变Xt(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)度(%)变化。虽然对于
8、复杂形状的拉深件,由于其压边10.6755715.554484.36337.83-16.542489.4414.44面积随行程的变化规律不能精确确定而难以由式20.6711216.11096.34379.91-17.657500.3214.01(1)确定优化的压边力,但可以通过数值模拟手30.6914513.5684
