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1、中文4320字j.上海交通大学。(Sci),2010,15(3):313-318DOI:10.1007/s12204-010-1009-z一种可重构的冲压模具和冲压工艺宋爱平,吴伟伟,张军(机械工程学院、扬州大学、扬州225009、江苏、中国)©上海交通大学和柏林海德堡斯普林格出版社2010摘要:可重构的杆系柔性成形模具的发展。这种模具可以应用在多点成形薄板冲压,在冲压过程中金属板受到施板上、下表面的弹性压力。这是一种有效的提高屈曲临界压力,减少起皱的方法。测试结果表明,该模具可以实现“一模带来多用”和抑制板料的起皱。这种多点冲压成形板的过程提供了一个实用和有效的方式弯曲板料成形
2、方式。关键词:冲压工艺,皱纹,可重构,模具CLC号码:TG386文档代码:A1介绍金属板料起皱严重影响成形质量和模具的生命。它可能使成形过程无法进行。所以有效地抑制皱纹似乎是非常重要的。[1]近年来,为了满足金属板轻和强度的需求,薄板金属零件广泛应用于各个领域。起皱的研究成为最热门的研究主题。[2]近世纪以来,许多学者对板料的不稳定性进行了大量的研究和讨论。这些研究涉及范围从实验研究和理论分析,数值模拟,从薄板拉伸和弯曲成形的液压成形,从皱纹预测到屈曲控制等等。[1-3]最近,一个成形过程的数值模拟应用于研究皱纹。根据现代先进的研究方法,几十年来基于有限元方法的数值模拟已经成为研
3、究起皱的主要研究工具。[4]然而,目前多数研究只是围绕分叉钣金的起皱和起皱的情况。这些不能对冲压中控制起皱带来任何可行的方法。目前,可重构模具技术研究和应用的代表是多点成形技术。基本的原理是利用一系列的常规和可调的基本体(杆)构建模具的结构。因此,重建模具可以实现,但在板料起皱现象没有被抑制。[5]本文强调如何控制板料的起皱成形。本文主要的两个思想是:一是提高支持条件的金属片和增加其屈曲临界应力。因此,“多点冲压成形板”技术将被提出。另一个是探索一种结合“多点冲压成形板”技术的可重构模具。2杆系柔性成形模具为了减少板料的起皱,一种在冲压过程中利用弹性压力挤压板料表面的方法被提出,
4、这种方法可以提高金属薄板的稳定性。一个新的可重构模具被开发。这种模具重新配置的效率很高,,这样就可以实现多用途使用。同时模具可实现“多点冲压成形板”的应用。弯曲金属板材零件被用在许多产品上,如航空航天产品、军工产品、船舶、工程机械、零件的批量很小。不同的形状需要不同的模具成形金属板。它会导致高成本和长周期[6-7]。为了满足这种情况,可重构冲压模具被发明。这种模具可通过重构用于形成各种不同板料零件上。这种新奇的模具被命名为“杆系柔性模”。杆柔性模是一种可重构的冲压模具。图1显示了结构。模具结合了聚集在一个组里的离散的可调杆。杆的长度可以调整。在分析板材零件三维模型的数据后,每个杆
5、的长度可以准确调整[8]1框架,2螺旋杆,3调节套筒,4挡板,5连接器,6冲头,7压边圈,8金属板图1.杆系柔性模的结构位于杆末端的冲头可以根据有关形状冲头更换。所有的冲头构成了模具的表面,以便符合板间的形状。模具是由柔性杆组成的。为了实现多点冲压和板料成形过程,可调杆被设计为一个具有“压料”和“形成板料”功能的柔性杆,图2显示了该柔性杆的方案。1步进电机,2框架,3螺旋杆架,4压力弹簧、5调整螺母,6可调节套筒7冲头,8冲压距离图2，柔性杆的原理图可以从图2中看出,套筒的位置被柔性杆上的可调螺母限制。旋转螺旋杆可以控制套筒的位置。套筒被调整螺母的压力弹簧紧紧地锁住。图3显示了具
6、体的柔性杆。1螺旋杆,2压力弹簧,3可调节螺母,4压距离槽,5可调节套筒,6冲压头图3柔性杆在金属板料成形过程中,上、下模上相应柔性杆首先被压力弹簧压入“压板”。随着上模的下行,冲孔头和套筒向内收缩。在弹簧的作用下冲压头压力逐步增加。当所有冲头和套筒收缩到一定的距离(压距),调节螺母会抵住套筒定位套筒。因此,冲头和套筒不能缩回，所有冲压头将被组合起来以形成模表面,这样一个金属板可以被迫形成。压距槽的长度大小有不同的尺寸。压紧行程槽的长度可用于构建压边。压在金属板的压力是由模具内压力弹簧产生的。改变相应的弹簧弹性系数可以生成所需的压力。压在金属板上的压力远远小于金属薄板成形力，应用
7、于金属板上的压力从50到600。图4显示了固定在冲压机上工作台的上模。模具的表面是由冲头组成的球形面。模具外围的杆是压边圈杆。1压边圈，2模具表面图4球形表面的上模3多点冲压和板料成型的冲压过程柔性杆可以实现“多点冲压成形”冲压工艺。离散柔性杆的冲压工艺可以在图5看出。它必须经历四个步骤,是“坯料压紧”、“压板料”、“成形板料”和“塑造板料”。在成形的第一阶段,模具的压边圈实现“压紧坯料”见图5(a)。然后上下模冲头成形板料,这个过程被称为“多点压板”,见图5(b)。在冲压的过程
