家电产品“U形件”弯曲回弹有限元分析.pdf

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1、２０１５年１１月机床与液压Ｎｏｖ?２０１５第４３卷第２２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４３Ｎｏ?２２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１５?２２?０１９家电产品“Ｕ形件”弯曲回弹有限元分析冯安平，原红玲（佛山职业技术学院机电工程系，广东佛山５２８１３７）摘要：对家电产品中常用的碳素结构钢Ｑ２１５Ａ“Ｕ形件”弯曲回弹进行有限元数值模拟，分析出凹模圆角半径，凸、凹模间隙，摩擦因数和凸模速度等与弯曲回弹量的关系，为模具制造和冲压生产从业人员提供有益的参考。关键词：Ｕ形件；弯曲回弹；有限

2、元模拟中图分类号：ＴＧ３８６?３１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１５）２２－０５４－３ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＢｅｎｄｉｎｇＳｐｒｉｎｇｂａｃｋｏｆＵ⁃ｓｈａｐｅｄＰａｒｔｉｎＨｏｕｓｅｈｏｌｄＡｐｐｌｉａｎｃｅＦＥＮＧＡｎｐｉｎｇ，ＹＵＡＮＨｏｎｇｌｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，ＦｏｓｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，ＦｏｓｈａｎＧｕａｎｇｄｏｎｇ５２８１３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｌｅｎｄｉｎｇｓｐｒｉｎｇｂａｃｋｏｆＵ⁃ｓｈａｐｅｄｐａｒｔｏｆｃａｒ

3、ｂｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｅｅｌＱ２１５ｗｈｉｃｈｗａｓｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄｉｎｈｏｕｓｅｈｏｌｄａｐｐｌｉａｎｃｅｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｂｅａｄｒａｄｉｕｓｏｆｃａｖｉｔｙｄｉｅ，ｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｐｕｎｃｈａｎｄｄｉｅ，ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｐｕｎｃｈｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｓｐｒｉｎｇｂａｃｋｑｕａｎｔｉｔｙｗｅ

4、ｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｕｓｅｆｕｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐｅｒｓｏｎｎｅｌｏｆｍｏｌｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕ⁃ｓｈａｐｅｄｐａｒｔ；Ｂｅｎｄｉｎｇｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ家电产品在整个制造业领域占有举足轻重的地产品质量、降低制造成本和缩短开发周期有着重要的位。在家电产品的设计、制造上，除了制冷、电器控作用。制系统上的难点之外，复杂冲压件的成形也是家电产ＤＹＮＡＦＯＲＭ⁃ＰＣ软件是美国ＥＴＡ公司与ＬＳＴＣ公品

5、制造中的难点之一。冰箱竖梁等零件都是“Ｕ形司合作推出针对板料成形数值模拟的专业化软件，能件”结构件，其弯曲成形过程中的回弹量控制，将提供丰富高效的单元类型，能模拟弯曲、翻边、拉直接影响到家电产品开发的成败。伸、成形、压筋和扩（缩）口等绝大部分成形工艺１家电产品“Ｕ形件”弯曲回弹分析以及多工序冲压成形，能确定冲压件的最大应力对于“Ｕ形件”来说，回弹包含两方面的容：（变）部位、输出厚向应变图、ＶｏｎＭｉｓｅｓ等效应力分［２］角部角度的回弹和侧壁卷曲。角度回弹是指板料经过布图和具有真实感的成形过程动画。目前ＤＹ⁃弯曲，零件中的弹性变形释

6、放导致的最终弯曲角度的ＮＡＦＯＲＭ己在世界各大汽车、航空、钢铁公司以及［３］变化。而侧壁卷曲则是毛坯料在拉力的作用下，经过众多的大学和科研单位得到了广泛的应用。凹模圆角，弯曲、展开变形的结果。由于残余应力的下面以家电产品上常用的碳素结构钢Ｑ２１５Ａ为［１］例，试样尺寸为１００ｍｍ×３０ｍｍ×０?２ｍｍ，采用ＤＹ⁃释放，导致相应区域的卷曲。回弹效果如图１所示。ＮＡＦＯＲＭ⁃ＰＣ软件对“Ｕ形件”弯曲回弹进行模拟。试样“Ｕ形件”弯曲工艺如图２所示。图１“Ｕ形件”角度回弹与侧壁卷曲示意图２家电产品“Ｕ形件”弯曲回弹模拟过程形状复杂的冲压零

7、件，由于冲压时材料流动极其复杂，利用板料冲压的有限元数值模拟技术，确定合理的毛坯外形尺寸和优化各种模具结构参数，对提高图２“Ｕ形件”弯曲简图收稿日期：２０１５－０５－２０基金项目：佛山市工业产品精密检测科研基础平台项目资金支持项目（２０１３ＡＧ１００１０）作者简介：冯安平（１９７６—），男，本科，实验师，主要研究方向为现代制造技术应用。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｐ７６＠１６３?ｃｏｍ。第２２期冯安平等：家电产品“Ｕ形件”弯曲回弹有限元分析·５５·该试样“Ｕ形件”弯曲模拟过程及分析如下：（２）凸模运动速度曲线和压边力曲线（１）有限元数值模型

8、经过网格划分，坯料展开，毛坯网格设定，模型图３为二维对称有限元数值模型，图３（ａ）给检查，确定凸模、毛坯、凹模、压料板的相对位置等出了零件的主要几何参数。零件处于平面应变状态。步骤，得到凸模位移曲线（图４）和压边力曲线（图有限元网格如图３（ｂ）所示