4.5 模具间隙对U形弯轨件冲压成形及回弹的影响 22
4.6 本章小结 24
5 U形弯轨件冲压成形的正交试验 25
5.1 正交试验方案设计 25
5.2 正交试验的数据结果 26
5.3 正交试验的数据分析 28
5.4 正交试验结论 32
结 论 34
致 谢 35
参考文献36
1 绪论
1.1 本课题研究的目的与意义
板料成形是一种重要的金属塑性成形方法,在汽车、航空、家电、包装等工业领域有广泛的应用。随着工业对冲压件需求的不断增长,板材成形技术在世界各国,特别是工业发达国家得到高度重视[1]。板料冲压成形过程是一个大挠度、大变形的塑性变形过程,在零件冲压成形的过程中,涉及金属板在拉深和弯曲的复杂应力状态下塑性流动、塑性强化,弹性形变及其引起的回弹、起皱和破裂等问题[2]。在传统的冲压生产过程中,无论是覆盖件模具的设计制造、坯料形状和尺寸的确定,还是冲压工艺的规划,都要设计制造原型,经过多次试生产和多次调试修正才能确定,这种试错逼近的过程,造成人、财、物的大量消耗,生产周期长、成本高[3]。冲压回弹是冲压工艺中很难解决的成形缺陷,仅仅依靠经验对回弹做出预测是远远不够的,在高速发展的今天急需新的精确评测方式。随着计算机模拟技术的发展,CAE分析技术已日趋成熟,在指导板料成形件的开发与生产中产生了良好的效益。本文研究的U形弯轨件是一种基本且具代表性的形件,开展对此件的冲压回弹的研究,对于冲压成形模具的设计和加工具有较高的理论和应用价值。
1.2 国内外板材成形回弹研究现状
1.3 主要研究内容及目标
本课题选择U形弯轨件作为研究对象,利用Dynaform软件,采取有限元分析法探究U形弯轨件在冲压成形的过程中出现成形缺陷,特别是回弹的原因以及每个因素对于U形弯轨件回弹程度的影响。本课题对U型弯轨这个典型零件进行探究分析,得出这一类的U型件在冲压成形过程中控制各种缺陷的方法。
(1)分析复杂零件冲压成形工艺及回弹问题的国内外研究现状、回弹问题预测和控制的发展趋势。
(2)探讨U形弯轨件冲压成形中产生的不同缺陷及原因,设计U形弯轨件冲压成形及回弹的单因素试验以及正交试验方案。
(3)建立U形弯轨件冲压模具的CAD模型和CAE模型。
(4)基于有限元仿真分析法进行单因素试验和正交试验,研究板料参数、压边力、冲压速度、摩擦系数、模具间隙对U形弯轨件回弹的作用,提出有针对性的解决冲压成形及回弹问题的措施,
(5)最后提出该课题今后的研究方向和方法。
2 U形弯轨件冲压成形的基本理论及影响因素
2.1 U形弯轨件常见的成形缺陷
在板材冲压成形的过程中通常会出现起皱、破裂以及回弹等缺陷。
(1)起皱是板材冲压成形中常见的一种问题,如图2.1。在压应力的作用下板料发生变形就是起皱现象,主要影响产品的表面质量。起皱会使产品的表面留下皱痕,装配精度受到影响,而起皱严重的情况,会损伤模具。因此获得高质量的产品,应该严格控制在板料冲压成形过程中的起皱现象。
图2.1 零件起皱现象
(2)破裂情况多是出现在深冲工艺中,如图2.2。在成形工艺的过程中,由于零件的形状、结构复杂,板料变形区的变形程度不同,板材时常会出现因拉应力过大导致零件破裂,影响产品的性能甚至会使产品报废。消除减少零件的破裂现象,必须降低破裂变形区的拉应力。可以采取调整压边力、减小静摩擦系数即改善润滑条件 或是增加辅助工艺等途径。这些方法都是通过改变应力的分布,进而改变板材的流动状态。
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