基于广义成形理论的冲压翘曲缺陷的消除方法

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冲压修边模具的缺陷分析及整改措施

冲压修边模具的缺陷分析及整改措施

冲压修边模具的缺陷分析及整改措施在当前汽车工业的生产条件下,因开发技术、加工精度以及生产成本等缘由导致冲压模具所生产的车身钣金件或多或少的存在冲压缺陷,本文将针对缺陷进行分析并提出整改措施。

冲压模具所生产的车身板金件或多或少的存在冲压缺陷是众多企业面临的问题,R丰田公司的直通率也不过96%,而国内厂家则更低一些,仅80%左右。

由此造成的停线与返工返修,不仅限制生产效率,更是提高了生产成本,降低了整车的市场竞争力。

而上述缺陷50%以上是由修边序模具造成的。

修边序模具造成的缺陷主要表现为:毛刺、变形、废料不下滑及料渣硌伤等,本文将对其进行具体分析。

冲压件毛刺冲压件毛刺指板料冲裁时留在冲压成品件断面口上的尖角,如图1所示:毛刺是板料分别时必定产生的,不能消退,只能减小,故冲压件毛刺缺陷有肯定的接受原则,即:长度不超过料厚的1/3,且不影响本工序、下工序及最终使用者的平安。

判定标准见表1。

毛刺产生缘由:修边刀块崩刃;凸、凹模刃口间隙大;凸、凹模刃口间隙小以及立刃修边等。

整改措施:对产品可以通过钣金打磨、抛光消退毛刺问题。

对模具来讲可以修边刀块崩刃,包括对崩刃处进行补焊,对刀口崩刃补焊进行打磨以及对打磨后的刃口进行研配;也可以调整修边刃口间隙,通过调试看制件断面光亮带所占比例,大约为制件断面的1/3较为合适。

一般间隙小的进行打磨,间隙大的进行补焊,然后进行研配。

间隙取在凸模上。

修边、冲孔变形该缺陷表现形式为修边、冲孔完毕后修边翘边、孔变形等,主要缘由分析如下:1.压料芯的压料力不足.依据板厚、外形的不同而变化,一般为冲裁力的5%~20%,如间隙为板厚的10%以下时,退料力将增大。

当t2mm时,Ps=0.05P(外形简洁),Ps=0.06P(外形简单);当t=2~4.5mm 时,Ps=0.07P(外形简洁),Ps=0.08P(外形简单);当t4.6mm时,Ps=(0.10~0.20)P。

其中,P 为冲裁力,Ps为压料力。

冲压件缺陷及消除方法

冲压件缺陷及消除方法

冲压件缺陷及消除方法冲压件是一种常见的零部件加工方式,用于制作各种金属零部件和产品。

在冲压过程中,由于材料的性质、模具设计、设备运行等多种因素的影响,可能出现各种缺陷。

以下是常见的冲压件缺陷及其消除方法:1.塑性变形缺陷:塑性变形缺陷主要包括裂纹、皱折、起皮等问题。

缺陷产生的原因可能是材料的强度不足、模具设计不合理、设备问题等。

解决方法包括调整冲压工艺参数,优化模具设计,选择合适的材料等。

2.尺寸偏差缺陷:尺寸偏差缺陷指的是冲压件的尺寸与设计要求不符,包括尺寸过大、过小、不平整等问题。

尺寸偏差缺陷的原因可能是模具磨损、设备不稳定、材料变形等。

解决方法包括定期检查和更换模具、调整冲压工艺参数,加强设备维护等。

3.表面质量缺陷:表面质量缺陷指的是冲压件表面出现划痕、氧化、凹凸不平等问题。

表面质量缺陷的原因可能是模具表面粗糙、模具损坏、冷却液不足等。

解决方法包括修复模具表面、更换损坏的模具部件、增加冷却液供给等。

4.偏色缺陷:偏色缺陷指的是冲压件表面出现色彩不均匀、色泽不符等问题。

偏色缺陷的原因可能是材料的成分不均匀、模具表面污染、涂装工艺不当等。

解决方法包括调整材料成分、优化模具表面处理,加强涂装过程的控制等。

5.强度不足缺陷:强度不足缺陷指的是冲压件在使用过程中出现断裂、变形、失效等问题。

强度不足缺陷的原因可能是材料选择不当、工艺参数不合理等。

解决方法包括选择合适的材料、优化工艺参数,加强质量控制等。

综上所述,冲压件缺陷的消除方法包括优化材料选择、调整冲压工艺参数、优化模具设计、加强设备维护和质量控制等。

在实际生产中,还需要对冲压工艺进行不断地调整和改进,以提高冲压件的质量和市场竞争力。

冲压件缺陷及消除方法

冲压件缺陷及消除方法

冲压件缺陷及消除方法
冲压件的缺陷主要包括以下几个方面:
1.断裂或开裂:这种缺陷主要是由应力集中、钢材强度不够、误操作等原因引起的,解决方法主要是优化冲裁工艺、选用高强度钢材、严格控制操作质量等。

2.堆样:这种缺陷主要是由冲裁刀具不正确、材料变形过度、切口不光滑等原因引起的,解决方法主要是更换合适的刀具、减少材料变形、加强打磨等。

3.侧扭、歪斜、波形:这些缺陷主要是由冲裁机床、冲裁刀具、冲裁材料、冲裁操作等多方面原因引起的,解决方法主要是维修机床、更换刀具、选用适合材料、优化操作等。

4.喷粉、氧化、起皱:这些缺陷主要是由模具表面状态不良、模具维护不当、压力、温度等因素引起的,解决方法主要是清洗模具表面、加强维护、调整压力和温度等。

5.毛刺、裂纹:这些缺陷主要是由模具断裂、擦伤等原因引起的,解决方法主要是修补模具、更换模具等。

综上所述,消除冲压件缺陷需要从多个方面出发,包括冲裁工艺的优化、选材、刀具维护和更换、模具维护和更换、加强操作质量等。

如何处理冲压件裂纹和翘曲?

如何处理冲压件裂纹和翘曲?

五金冲压模具加工厂,如何处理冲压件裂纹和翘曲?
冲压件的供应属于五金冲压模具加工厂的业务之一,在实际生产中会遇到各种问题,其中裂纹和翘曲是最常见的两种,诚瑞丰冲压厂为您提供处理办法。

以下是就标题中的疑问进行分类整理:
(一)处理冲压件的裂纹:
1.在弯曲半径固定的时候,尤其是电解板材质,半径越大越容易产生裂纹,
注意r/t的比值,想要避免出现裂纹,标准r/t值应大于0.5.
2.材质中有纤维角度,其方向要与弯曲线成90°,当接近弯曲极限时,要
及其注意两者的关系。

3.将有毛刺的一边放在弯曲内部,及时去除毛刺,并且及时退火,对剪断
面进行45°压缩处理再弯曲。

4.附加反压适用于厚板,采用自由弯曲模使用强力顶料板,在弯曲中使板
材压缩变形,可有效减小极限压缩半径。

(二)处理冲压件的翘曲:
1.翘曲是板材在压缩变形时受到拉伸应力的作用,翘曲率(H/t)与材质的压
缩延伸方向和材质没有太大关系,在加工薄板时,要紧贴弯曲线的中间
位置。

2.在要求相对高的场景,要测量翘曲量来设计冲头,这种弯曲方法最好在
冲头和模座之间进行。

以上就是五金冲压模具加工厂处理冲压件裂纹和翘曲的方式,希望对你有帮助。

诚瑞丰提供冲压五金件的开模下料,组装成型和软硬件配套服务,欢迎联系合作。

翘曲变形(Warping)缺陷分析及排除方法

翘曲变形(Warping)缺陷分析及排除方法

翘曲变形(Warping)缺陷分析及排除方法什么是翘曲变形(Warping)?翘曲变形(Warping)是注塑制品的形状偏离了模具形腔的形状,如图所示,它是塑料制品常见的缺陷之一。

影响注塑产品翘曲变形的因素有很多,模具的结构、塑料材料的热物理性能以及注塑成型过程的条件和参数均对制品翘曲变形有不同程度的影响。

因此,对注塑制品翘曲变形机理的研究必须综合考虑整个成型过程和材料性能等多方面的因素。

随着人们对塑料制品的外观和使用性能要求越来越高,翘曲变形程度作为评定产品质量的重要指标之一也越来越受到关注与重视。

翘曲变形(Warping)缺陷成因分析(1)分子取向不均衡热塑性塑料的翘曲变形很大程度上取决于塑件径向和切向收缩的差值,而这一差值是由分子取向产生的。

通常,塑件在成型过程中,沿熔料流动方向上的分子取向大于垂直流动方向上的分子取向,这是由于充模时大部分聚合物分子沿着流动方向排列造成的,充模结束后,被取向的分子形态总是力图恢复原有的卷曲状态,导致塑件在此方向上的长度缩短。

因此,塑件沿熔料流动方向上的收缩也就大于垂直流动方向上的收缩。

由于在两个垂直方向上的收缩不均衡,塑件必然产生翘曲变形。

为了尽量减少由于分子取向差异产生的翘曲变形,应创造条件减少流动取向及缓和取向应力的松驰,其中最为有效的方法是降低熔料温度和模具温度。

在采用这一方法时,最好与塑件的热处理结合起来,否则,减小分子取向差异的效果往往是暂时性的。

因为料温及模温较低时,熔料冷却很快,塑件内会残留大量的内应力,使塑件在今后使用过程中或环境温度升高时仍旧出现翘曲变形。

如果塑件脱模后立即进行热处理,将其置于较高温度下保持一定时间再缓冷至室温,即可大量消除塑件内的取向应力,热处理的方法为;脱模后将塑件立即置于37.5~43度温水中任其缓慢冷却。

(2)冷却不当如果模具的冷却系统设计不合理或模具温度控制不当,塑件冷却不足,都会引起塑件翘曲变形。

特别是当塑件壁厚的厚薄差异较大时,由于塑件各部分的冷却收缩不一致,塑件特别容易翘曲。

钣金冲压件的缺陷及其预防措施

钣金冲压件的缺陷及其预防措施

钣金冲压件的缺陷及其预防措施钣金冲压件是一种常用的金属加工工艺,广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等领域。

然而,由于材料性能、工艺设备、操作技能等方面的限制,钣金冲压件在生产过程中可能出现一些缺陷。

本文将从钣金冲压件的常见缺陷出发,分析其产生原因,并提出相应的预防措施。

1.翘曲缺陷翘曲是指冲压件出口或凸起,不符合尺寸要求的情况。

它通常由以下原因导致:(1)材料硬度不一致:材料硬度不均匀导致局部形变差异,引起翘曲。

(2)模具不合理:模具设计不合理、过大或使用寿命过长导致翘曲。

预防措施:(1)使用硬度均匀的材料,并确保有一定的韧性。

(2)优化模具设计,合理选择模具材料,并定期进行磨损检查和维护。

2.咬缺陷咬是指冲压件边缘出现重叠或折叠的情况,通常由以下原因导致:(1)材料过厚:过厚的材料在冲压过程中难以完全变形,导致重叠或折叠。

(2)模具间隙过小:模具间隙不合理或使用寿命过长导致咬缺陷。

预防措施:(1)选择合适厚度的材料。

(2)合理设置模具间隙,确保冲压过程中材料能够完全变形。

3.裂纹缺陷裂纹是指冲压件表面或内部出现裂纹的情况,通常由以下原因导致:(1)材料硬度过高:材料的硬度超过其抗拉强度极限,导致裂纹。

(2)模具设计不合理:模具设计缺乏合理的孔隙排气系统,导致冲压过程中产生过大的内应力,引发裂纹。

预防措施:(1)选择硬度适中的材料。

(2)合理设计模具,考虑孔隙排气系统,并控制冲压过程中的应力分布。

4.崩边缺陷崩边是指冲压件边缘出现断裂或破损的情况,通常由以下原因导致:(1)材料强度不足:材料的抗拉强度不够,在冲压过程中容易发生崩边。

(2)模具不适合:模具设计不合理或过于磨损导致崩边。

预防措施:(1)选择足够强度的材料,确保其能够承受冲压过程中的载荷。

(2)定期检查和维护模具,确保其质量和几何形状。

综上所述,钣金冲压件的缺陷主要包括翘曲、咬、裂纹和崩边等。

这些缺陷的产生原因各不相同,可以通过选材、模具设计和检修等措施来预防。

第四课:冲压模具调试及制件缺陷解决对策

第四课:冲压模具调试及制件缺陷解决对策

9.修整凸、凹模成正确尺寸及形状。
1.顶出力不均匀,顶出时将产品顶 1.增加顶出杆数量,使顶出力分布均匀。
弯。
2.增加压料力。
2.压料力不足。
1.凹模圆角太小或表面粗糙度差。 1.加大凹模圆角半径并抛光。
2.板料粘附在凹模上。
2.凹模表面镀铬。
3.凸、凹模间隙小,挤压变薄。
3.加大凸、凹模间隙。
4.压料压力太大。
1.减小打板尺寸至合适。 2.增大打板弹簧弹力。 3.修整或更换打杆。 1.在凸模上增加顶出销或做有气孔。 2.减少润滑剂使用量。
凸凹模崩刃或断裂
1. 凸 凹 模 与 凸 模 不 在 一 条 中 心 线 上。 2.材料太硬。 3.凸凹漏料孔锥度太大。
1.重新调整凸模、凸凹模相对位置。 2.更换材料或将材料退火。 3.减小凸凹模漏料斜度。
1.减小凸凹模刃口直壁高度;增大漏料斜度;
2. 凸模强度不够。
改善凹模板、下垫板、下模座的落料条件。
3.坯料上有异物。
2.改变凸模外形设计,增加凸模强度;适当增
大凸、凹模冲裁、弯曲、拉伸或成型间隙。
3.清理坯料上的异物。
凸凹模卸料不畅, 坯料包在凸凹模上 (冲裁) 产品弹性定位销活 动不畅
1.卸料板型孔与凸凹模间隙过小或 卸料板型孔变形。 2.弹簧(或橡胶)弹力不足。 1.定位销与之配合孔间隙过小。 2.定位销弹簧弹力过小。 3.定位销弯曲。
5.凸模圆角过小。
1.产品因回弹造成。
1.改变凸模角度、形状。
2.坯料定位不准。
2.加大凹模模槽深度。
3.凸、凹模形状不正确或尺寸不准。 3.减小凸模及凹模制件的间隙。
4.增加矫正力,使矫正力集中在变形部位。
5.坯料先退火再弯曲。

冲压成形常见的缺陷及解决办法

冲压成形常见的缺陷及解决办法

冲压成形常见的缺陷及解决办法 板料冲压成形是⼀种⼗分重要的⾦属塑性成形⽅法,⼴泛应⽤于航空航天、汽车机车、电机电器、⾷品包装、⽇⽤五⾦、建筑、包装等⼯业领域。

在实际的冲压⽣产过程中经常出现的各种成形缺陷,严重影响了冲压件的⼏何精度、机械性能以及表⾯质量。

由于与冲压成形质量相关的⼯艺参数众多,且各因素之间⼜相互关联,这对现场的模具⼯程师修模、试模带来了极⼤的困难和挑战。

本⽂将对冲压成形过程中常见的三种质量缺陷:破裂、起皱和回弹现象产⽣的原因进⾏分析,并分别介绍了⼀般的解决办法,只有找准病根,对症下药,才能不⾄于盲⽬修模,费时费财。

⼀、破裂 板材变薄是板材拉伸导致的结果,从⼯程实际的⾓度来看,板料的厚度减少4 %~20 %,⼀般都是可以接受的,然⽽,若减薄的太多,则不仅将削弱零件的刚度,严重者,甚⾄直接导致板料破裂,沦为废品,因此,破裂现象是严重影响冲压成形件质量的重要缺陷之⼀。

我们知道,在材料拉伸试验中,随着变形的不断加深,材料的承载⾯积不断缩减,同时其硬化效应也不断增强,当硬化效应的增加能够补偿承载⾯积的缩减时,变形是稳定的;当越过某⼀极限值以后,材料将⾸先在承载能⼒最薄弱的位置发⽣颈缩,最终被拉断。

对于板料来讲,材料变形的过程与拉伸实验是基本相同的,当应变超过某⼀极限值的时候将引起板材破裂。

根据破裂程度的不同,可将破裂分为微观破裂和宏观破裂两种情况。

微观破裂指在板料中产⽣⾁眼难以看清的裂纹,尽管裂纹深度很浅,但其实⼀部分材料已然失效。

宏观破裂是指板料中出现了⾁眼可见的裂纹和断裂。

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宏观破裂通常主要由薄板平⾯内的过度拉胀所造成的,⽽微观破裂既可由单纯的拉胀引起,也可由单纯的弯曲引起,⽆论是微观破裂还是宏观破裂归根结底都是由于材料局部拉应变过⼤所致。

破裂产⽣的场合⼀般有:深冲⼯艺中⼩半径区域、凸模圆⾓处、侧壁中⼼以及材料通过拉延筋进⼊凹模导致流动受阻的区域。

冲压常见缺陷及措施

冲压常见缺陷及措施

解决措施: 以校正弯曲代替自 由弯曲,以预定的 弹复角度来修正凸 凹模的角度。
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弯曲端鼓起:
弯曲时中性层内侧的 金属层、纵向被压缩 而缩短,宽度方向则 伸长,故宽度方向边 缘出现突起,厚板小 角度弯曲为明显
解决措施: 在弯曲部位两端预先做 成圆弧切口将毛坯毛刺 一边放在弯曲内侧。
拉伸件的质量缺陷形式
侧壁松弛: 直边材料流入比转角部 分材料流入大,由多余 材料形成侧壁的松弛
侧壁凹陷: 圆角部位切向压缩变形 大,角部材料有向直边 侧壁移动的倾向,硬化 严重的材料更易产生侧 壁凹陷
解决措施: 1.压紧直边部, 2. 减 弱 转 角 部 位 压 料 面 的 压 力 , 3.采用良好的润滑 4. 使 转 角 处 的 凹 模 圆 角 半 径 比 直边加大50%左右。 5.外移转角处的托杆 6.直边部采用拉深筋
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剪切终端表层剥落: 凸模和凹模的间隙太大
解决措施: 减小凸模或凹模的间隙
剪切面呈现不正常锥形: 1.凸模圆角半径太大 2.凹模弹性变形
解决措施: 1.重磨凹模半径,减小圆角 半径 2.镶拼凹模增加预压量,整 体凹模增加预紧套
工件靠凸模侧面有毛边剪切 面呈锥形: 凸模与凹模的间隙太小
解决措施: 增加凸模与凹模的间隙(加 工特殊性质的材料时,即使 间隙合适也可能出现一定程 度的毛边)
解决措施: 1.直边部位的压料面上加 拉深筋 2.增加整形工序
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精冲件的质量缺陷形式
表面质量差: 1.材料不合适 2.凹模孔表面粗糙 3.润滑不充分 4.润滑剂不合适 5.凹模圆角半径太小
解决措施: 1.球化退火或更换材料 2.当凸、凹模间隙允许时 研磨凹模孔 3.改进润滑结构 4.更换润滑剂 5.适当增大凹模圆角半径

基于广义成形理论的汽车覆盖件起皱缺陷的分析与消除

基于广义成形理论的汽车覆盖件起皱缺陷的分析与消除

论 引入有 限元环境的可行性 。
关键词 :广义成 型理论 ;汽车覆盖件 ;起皱 ;有 限元法 中图分 类号 :u 4 6 6 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 9 -0 1 3 4 ( 2 0 1 3 ) 0 6 ( 上) -O O l 0 -0 4
D o i : 1 0 . 3 9 6 9 / J . i s s n . 1 0 0 9 -0 1 3 4 . 2 0 1 3 . 0 6 ( 上) . 0 4
程 需 要 ,冲 压 工 程 师 必 须 利 用 试 错 法 弥 补 此 分 析 缺 陷 ,通 过 重 复 测 试 仿 真 方 法 达 到 冲 压 件 表 面 质 量 要 求 ’ 】 。在 本 文 中 ,利 用 广 义 成 形 理 论

属 流 动 的 不 稳 定 造 成 的 。 由于 近 年 来 高 强 度 钢 材
的 广 泛 应 用 ,冲 压 件 起 皱 缺 陷 的 预 测 和 预 防研 究
越来 越 受到 重视 。
分 析 方 法 是 早期 研 究 冲 压 件 起 皱 缺 陷 的主 要
方 法 。H u t c h i n s o n 依据 分 叉 准则 计算 出板料 由平 面
( Un i v e r s a l F o r ma b i l i t y T h e o r y ,简称UF T)提 供 了 种 对 表面 质量 成形 状 态准 确全 面 的描述 。
( 1 . 大连理工大学 汽车工程学院 ,大连 1 1 6 0 2 4 ;2 . 大连 迪克斯科技有限公司 ,大连 1 1 6 0 2 4 ) 摘 要 :起皱是汽车覆盖件成形过程 中的一种主要缺陷 。本文主要 实现 利用广义成形理论对汽车覆盖件 的起 皱缺陷进 行分析 和消除 。本文 利用相关 算法和 软件模块将 广义成 形理论 引入到有 限元环 境中 ,并 以汽车翼 子板为模 型对翼 子板表面 的起皱缺 陷进行 分析 ,并提出消 除起皱的 具体方 法。 分析 结果证 明了利用 广义成 形理论分 析起皱缺 陷的有 效性 ,同时也证 明了广义 成形理

常见冲压质量问题及解决产生冲压件质量缺陷的分析

常见冲压质量问题及解决产生冲压件质量缺陷的分析
3.2 冲裁过程中的回弹、上道工序的制件形状与下道工序模具工 作部分的支承面形状不一致,使制件在冲裁过程中发生变形,冲 裁完毕后产生弹性回复,因而影响尺寸精度。
3.3 板形不好。
3.4 多工序的制件由于上道工序调整不当或圆角磨损,破坏了变 形时体积均等的原则,引起了冲裁后尺寸的变化。
3.5 由于操作时定位不好,或者定位机构设计得不 好,冲裁过 程中毛坯发生了窜动。或者由于剪切件的缺陷(棱形度、缺边等 )而引起定位的不准,均能引起尺寸超差。
2.1材料塑性差。 2.2弯曲线与板料轧纹方向夹角不符合规定
排样时,单向V形弯曲时,弯曲线应垂直于轧纹方向;双向弯曲 时,弯曲线与轧纹方向最好成45度。 2.3弯曲半径过小。 2.4毛坯剪切和冲裁断面质量差——毛刺、裂纹。 2.5凸凹模圆角半径磨损或间隙过小——进料阻力增大。 2.6润滑不够——摩擦力较大 2.7料厚尺寸严重超差——进料困难 2.8酸洗质量差
b 模具装配误差-导向部分间隙大、凸凹模装配不同心等;
c 压力机精度差—如压力机导轨间隙过大,滑块底面与工作台表 面的平行度不好 ,或是滑块行程与压力机台面的垂直度不好 ,工作台刚性差,在冲裁时产生挠度,均能引起间隙的变化;
d 安装误差—如冲模上下底板表面在安装时未擦干净或对大型冲 模上模的紧固方法不当,冲模上下模安装不同心(尤其是无导 柱模)而引起工作部分倾斜;
在板料冲裁中,产生不同程度的毛刺 ,一般来讲是很难避免的,但是提高制件 的工艺性,改善冲压条件,就能减小毛刺 。..
产生毛刺的原因主要有以下几方面:
1.1 间隙
冲裁间隙过大、过小或不均匀均可产生毛刺。影响间隙过大、过 小或不均匀的有如下因素:
a 模具制造误差-冲模零件加工不符合图纸、底板平行度不好等 ;

冲压件常见的缺陷类型及处理方案

冲压件常见的缺陷类型及处理方案

冲压件常见的缺陷类型及处理⽅案当前汽车市场的竞争愈演愈烈, 消费者在选择产品时不仅限于⼀个合适的价格, ⽽且更加注重汽车的质量和品质。

冲压是汽车四⼤⼯艺之⾸,冲压件的质量问题不仅影响车⾝美观,还会降低制件的抗腐蚀性和产品使⽤寿命,因此对冲压件的质量缺陷控制⾄关重要。

冲压件成形过程中常见的质量问题主要有起皱、开裂、回弹、表⾯质量(塌陷、滑移、冲击)等缺陷。

以上问题占冲压件质量整改的85% 以上,模具的反复整改、维修造成使⽤寿命降低,停机时间剧增,产品的返⼯甚⾄报废造成⽣产成本增加,因此探讨冲压件重点缺陷问题的产⽣和解决⽅法对提⾼产品的成形质量和⽣产效率具有重要的实⽤价值。

起皱和叠料缺陷描述:由于板料厚度⽅向的尺⼨和平⾯⽅向的尺⼨相差较⼤,造成厚度⽅向不稳定,当平⾯⽅向的应⼒达到⼀定程度时,厚度⽅向失稳,从⽽产⽣起皱现象,如图1 所⽰。

图1 起皱缺陷起皱产⽣的原因⑴材料堆积起皱,进⼊凹模腔内材料过多,产⽣起皱。

⑵失稳起皱:1) 板料厚度⽅向的约束⼒弱,导致压缩凸缘失稳产⽣起皱;2) 在不均匀的拉深部位易出现受⼒不均,导致失稳产⽣起皱。

⑶制件R ⾓过⼤,导致拉深过程中凸模⽆法压住料、材料流动过快进⽽产⽣起皱。

⑷制件压料筋设置不合理,或者压料筋过⼩,不能有效阻⽌材料过快的流动。

⑸产品需要增加吸皱筋的地⽅未加吸皱筋,或者吸皱筋过⼩,进⽽导致制件在拉深过程中起皱。

⑹上、下模之间的间隙过⼤,导致制件在拉深过程中模具⽆法压住料,产⽣起皱。

起皱的解决⽅法⑴产品设计⽅⾯:1) 检查原始产品模型设计的合理性;2) 避免产品出现鞍形形状;3) 产品易起皱部位增加吸料筋等。

⑵冲压⼯艺⽅⾯:1) 合理安排⼯序;2) 检查压料⾯和拉延补充⾯的合理性;3) 检查拉延⽑坯、压料⼒、局部材料流动情况的合理性;4) ⽤内筋⽅式舒皱;5) 提⾼压料⼒,调整拉延筋、冲压⽅向,增加成形⼯序、板料厚度,改变产品及⼯艺造型以吸收多余材料等⽅法。

分析冲压件成型存在的缺陷及解决对策

分析冲压件成型存在的缺陷及解决对策

分析冲压件成型存在的缺陷及解决对策摘要:目前,汽车行业在加工制造冲压件中均能够使用冷冲压技术,但就具体而言,在冲压件的成型过程中会出现起皱、回弹以及毛刺等多种缺陷。

这些问题的出现会严重影响到生产的效益。

因此一旦在冲压件的成型中发生缺陷,就需要根据不同的情况针对性给予解决。

我国的重卡汽车行业得到了快速发展,其产销量也呈现出上升趋势,而且对于这一类型的汽车要求也愈发增高,其不但需要能够多拉和快跑,还在一定程度上对驾驶室的要求提出了美观大方的需求。

所以在冲压件的成型中更要注意存在的缺陷,从而及时给予解决,以便让重卡汽车行业得到进一步的发展。

关键词:冲压件成型;缺陷;解决对策汽车行业作为一个较大的制造产业,由于经济的快速发展,使得汽车需求量也在逐渐增长,尤其是重卡汽车这一类型。

其中钢铁以及化工等行业均能够到重卡汽车。

就冲压件来说,在汽车构成件中占比较大,如汽车外壳以及底盘等等。

同时因从车身功能性以及美观性等方面的需要,许多覆盖件的轮廓内部中具备局部形状的特点,这在一定程度上对冲压件的成型提出了较高的要求。

因此需要分期其成型中的缺陷,给予有效的解决对策。

一、冲压件的应用和成型过程第一,应用方面。

就冲压件成型来说,其是一种较为悠久的加工工艺,存在效率高和零件具备一致性等多种优势,引起了汽车行业的重视。

研究表明,大部分的汽车零件是采用板材冲压进行制造而来的。

在冲压件的成型中通过使用仿真技术,可以有效分析模具中的可行性,而且还可借助模拟来获取冲压件,但是会在一定程度上出现缺陷。

这时通过借助有关技术来解决存在的缺陷,可以显著提高冲压件质量,并且还可以对制造材料的等级进行明显提高。

所以,就需要提升冲压件成型的工艺水平,这样可以将重卡汽车部件的质量进行增强,确保其整体质量[1]。

第二,成型过程。

就实际情况来说,冲压件作为一种裁剪板材,通过采用拉伸以及成形等来获取想要的形状和规格等,是重卡汽车中一种非常重要的汽车零件和重要组成,而且还会在一定程度上能够影响到整体车辆的装配质量。

冲压缺陷及处置共35页

冲压缺陷及处置共35页
冲压缺陷及处置
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律,就难以成功。
3、道德行为训练,不是通过语言影响 ,而是 让儿童 练习良 好道德 行为, 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体,养 成儿童 自觉的 纪律性 ,这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
41、学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间,才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话,只需要教育; 而要挑战别人所说的话,则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是:在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联

冲压生产中的扭曲现象解决

冲压生产中的扭曲现象解决

金匠冲压生产中的扭曲现象解决
1、集体模具临产中,应留神护卫冲切凸、凹模刃口的敏锐度。

当冲切刃口磨损时,资料所受拉应力将增大,然后冲压件孕育发作生机翻料、歪曲的趋势加大。

2、冲裁空隙一致理或空隙不均也是发生冲压件翻料、诬蔑的缘由,需加以压抑。

3、凸模刃口端部修出斜面或弧形。

这是缓解冲裁力的无效设备。

缓解冲裁力,便可加重对凹模侧资料的拉伸力,然后抵达抑制冲压件发生翻料、歪曲的效果。

4、增设强压屈就。

即对卸料镶块压料部加厚尺度(正常的卸料镶块厚H+0.03),以增加对凹模侧资料的压力,然后抑制冲切时冲压件发作翻料、歪曲变形。

5、合理的模具计划。

在级进模中,下料办法的放置有或许影响到冲压件成形的精度。

对于冲压件眇小部位的下料,1般先放置较大面积之冲切下料,再放置较小面积的冲切下料,以加重冲裁力对冲压件成形的影响。

6、重视资料,打败保存的模具经管规划。

在卸料板上开出容料空隙(即模具闭合时,卸料板与凹模贴合,而包容资料处卸料板与凹模的空隙为资料厚t-0.03~0.05mm)。

如斯,冲压中卸料板运动平稳,而资料又可被压紧。

要害成形部位,卸料板1定做成镶块式规划,以便利规画时间短冲压所引起卸料板压料部位的磨(压)损,而无法重视资料。

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冲压件成型存在的缺陷及解决对策分析

冲压件成型存在的缺陷及解决对策分析

冲压件成型存在的缺陷及解决对策分析摘要:冷冲压技术被广泛的应用在汽车行业中,尤其是钣金制作与加工环节,为人们提供高质量的服务,提升生产效率。

但在实际应用过程中,经常出现钣金冲压件质量问题,造成资源的浪费,本文从汽车冲压件概述入手,深入进行分析,结合实际情况明确冲压件成型存在的缺陷,提出合理的解决策略,以供参考。

关键词:冲压件;成型缺陷;质量引言:随着时代不断发展,我国经济水平逐渐提升,促使制造加工行业繁荣,相关的行业技术趋于完善,以满足生产需求。

但在实际的技术应用过程中,冲压成型工艺在应用过程中经常出现冲压件缺陷情况,如常见的回弹、毛刺、曡料、起皱等,影响产品质量。

一、汽车冲压件应用分析冲压是一种具有悠久历史的生产加工工艺,自身具有较强的技术优势,被广泛的应用在各个领域中,呈现出高效率、高质量、高性能以及一致性特点,为加工制造行业的发展奠定良好的基础。

例如,据相关数据显示,现阶段在汽车零件制造过程中,80%的零件均会应用到冲压技术,因此冲压成型技术的性能优势直接影响行业的发展,最终影响产品的质量、生产效率以及经济性。

在发展过程中,应积极对冲压技术进行创新,从整体上进行完善,灵活利用其技术优势进行创新,解决生产过程中存在的问题,明确潜在的缺陷,通过不断的调整,促使制造行业创新发展[1]。

二、冲压件成型存在的缺陷分析(一)起皱缺陷在生产过程中,拉伸是常见的施工工序,但在该环环节中,由于凸缘材料自身的性质因素影响,受切向的压应力作用,造成其自身的整体性降低,当其承受的力超过标准范围后,导致材料的切向稳定性降低,最终出现隆起情况,在该位置周围存在大量的波形浪纹,被称为起皱缺陷。

该情况常见于半圆形、球形或者圆锥形零件的制作过程,在拉伸处理环节中在侧壁容易出现起皱情况,影响其整体质量。

(二)拉裂缺陷拉裂也是现阶段冲压件生产过程中较为常见的问题,现有的缺陷拉裂主要分为两种,一种是宏观上的拉裂,另一种是微观上的拉裂,不同的种类产生的表现不同,对冲压件质量的影响的也存在不同。

注塑制品龟裂、翘曲变形等4种缺陷如何改善?

注塑制品龟裂、翘曲变形等4种缺陷如何改善?

注塑制品龟裂、翘曲变形等4种缺陷如何改善?一、龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷,产生的主要原因是由于应力变形所致。

主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。

残余应力残余应力引起的龟裂主要由于以下三种情况,即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。

其解决方法主要可在以下几方面入手:充填过剩:①由于直浇口压力损失最小,所以,如果龟裂主要产生在直浇口附近,可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。

②在保证树脂不分解、不劣化的前提下,适当提高树脂塑化温度可以降低熔融粘度,提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。

③一般情况下,模温较低时容易产生应力,应适当提高温度。

但当注射速度较高时,即使模温低一些,也可减低应力的产生。

④注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行多次保压切换效果较好。

⑤非结晶性树脂,如AS树脂、ABS树脂、PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力,应予以注意。

脱模推出:脱模推出时,由于脱模斜度小、模具型腔及凸模粗糙,使推出力过大,产生应力,有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。

只要仔细观察龟裂产生的位置,即可确定原因。

金属镶嵌件:在注射成型的同时嵌入金属件时,最容易产生应力,而且容易在经过一段时间后才产生龟裂,危害极大。

这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力,而且随着时间的推移,应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。

通用型聚苯乙烯基本上不适于加镶嵌件,而镶嵌件对尼龙的影响最小。

由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小,比较适合嵌入件。

另外,成型前对金属嵌件进行预热,也具有较好的效果。

外部应力这里的外部应力,主要是因设计不合理而造成应力集中,特别是在尖角处更需注意。

外部环境化学药品、吸潮引起的水降解,以及再生料的过多使用都会使物性劣化,产生龟裂。

二、充填不足充填不足的主要原因有以下几个方面:树脂容量不足、型腔内加压不足、树脂流动性不足、排气效果不好。

塑料翘曲变形分析及解决方案

塑料翘曲变形分析及解决方案

影响注塑制品翘曲变形的因素很多,根据现代塑料制品翘曲理论,分为四大类,包括塑料材料、制品形状、模具结构和成型工艺条件。

首先是塑料材料及添加剂。

塑料取向能力和结晶性能显著影响翘曲变形,取向材料比未取向材料更容易翘曲,结晶型聚合物翘曲变形倾向比无定型聚合物的要大,如果聚合物中有添加剂(如色料),则会加大注塑制品翘曲变形程度。

其次,塑料制品形状尺寸也能影响翘曲变形。

产品形状、壁厚、加强筋、表面装饰性浮雕等,能影响充模性能、冷却效果,导致制品取向、内应力、收缩等分布不均匀,翘曲变形也就无法避免。

另外,模具结构对翘曲变形很有影响。

浇注系统及冷却系统设置、排气性能好坏、模具顶出机构设计等都能影响制品取向与收缩,从而显著影响制品出模后的翘曲变形。

最后一个能显著影响翘曲的因素是工艺条件。

注塑熔体塑化质量、熔体温度、注塑压力、保压压力、保压时间、模具温度等许多工艺参数都影响制品翘曲变形。

对于这些影响因素,设计人员很难予以全面考虑,因此,有必要对翘曲变形进行数值模拟,预测制件变形大小,以指导实际生产过程。

自20世纪中叶以来,塑料流变学、材料学、数值计算方法和计算机技术的突飞猛进为塑料模CAE技术发展创造了有力条件。

塑料模CAE研究经历了从初级到高级、从简单到复杂、从理论研究到实际应用的发展历程。

流动过程的研究早在五十年代开始,至八十年代已经发展到实用化程度保压过程和冷却过程研究比流动过程研究要晚十年,直到九十年代才开始研制实用化软件,而纤维定向至今仍然集中于理论研究残余应力研究从七十年代开始,现正向实用化方向努力。

相比之下,翘曲变形的研究工作远不及流动、保压、冷却、应力等模拟研究那么早,而且进展较慢。

导致这种现象的原因有很多方面:(1)翘曲变形模拟与注塑流动、保压、冷却等阶段的研究发展状况有关。

只有在完成了流动、保压、冷却及应力分析的基础上,才可能进行翘曲变形的数值模拟研究。

(2)与注塑其他阶段不同,导致制品翘曲变形的因素太多,包括塑料材料、制品和模具结构、注塑成型工艺参数等,到目前为止,注塑成型翘曲变形机制仍然存有争议,有待进一步的深入研究。

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第22卷㊀第3期2014年6月㊀材㊀料㊀科㊀学㊀与㊀工㊀艺MATERIALSSCIENCE&TECHNOLOGY㊀Vol 22No 3Jun.2014㊀㊀㊀㊀㊀㊀基于广义成形理论的冲压翘曲缺陷的消除方法张健伟1,2,胡㊀平1,2,张向奎1,2,许言午3(1.大连理工大学汽车工程学院,大连116024;2.大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,大连116024;3.福特汽车公司,密西根48121)摘㊀要:针对覆盖件冲压成形中的翘曲缺陷,阐述了翘曲产生的原因,在有限元环境下,从调节金属流动的角度出发,基于广义成形理论,提出一种通过调整金属流动使得应变分布均匀或对称,从而消除翘曲缺陷的方法,并编写针对性的有限元分析软件模块SFTShapeChange,通过算例验证了该方法的有效性㊂关键词:FEA;汽车覆盖件;冲压仿真;翘曲;消除方法中图分类号:TP391.9;TG386文献标志码:A文章编号:1005-0299(2014)03-00086-07EliminationmethodbasedonuniversalformabilitytheoryforwarpagedefectofstampingpartsZHANGJianwei1,2,HUPing1,2,ZHANGXiangkui1,2,XUYanwu3(1.SchoolofAutomotiveEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China;2.StateKeyLabofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China;3.FordMotorCompany,Michigan48121,U.S.A.)Abstract:Toeliminatewarpagedefectfastandaccuratelyinstampformingprocessofauto⁃bodypanels,themechanismofwarpagedefectisexplainedandamethodisproposedbasedonFEA.AuniversalformabilitytheorycalledUFTwasintroducedtoanalyzethedefect,andthestraindistributioncouldbesymmetricaloruniformbyadjustingthemetalflow.Themethodwasrealizedinthe ShapeChange moduleofindependentresearchanddevelopmentsoftware StampFormingTroubleshooting(SFT) ,andtheanalysisresultsdemonstratedthatthemethodwasfeasibilityandefficiency.Keywords:FEA;auto⁃bodypanel;stampingsimulation;warpage;eliminationmethod收稿日期:2012-11-29.基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(DUT11LK12).作者简介:张健伟(1980-),男,博士研究生;胡㊀平(1956-),男,教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者.通信作者:胡㊀平,E⁃mail:pinghu@dlut.edu.cn.㊀㊀汽车覆盖件冲压成形中主要的缺陷为破裂㊁皱曲㊁回弹㊁成形不足.其中,回弹问题最为复杂,因汽车覆盖件外形的复杂性,回弹缺陷通常属于翘曲回弹.目前,针对冲压件的回弹研究包括预示㊁评测㊁解决[1-3].其中,回弹预示研究相对深入㊁广泛[4-7],已有成熟的商业分析软件可以较为准确地预示回弹趋势,如Dynaform㊁Autoform和Pam⁃Stamp,但这些软件尚不能提供回弹消除方案,主要依靠CAE分析工程师的实际经验,对仿真工艺参数进行多次的㊁重复性的试探调整,其调节方向和目标的明确性无法得到保证,且效率低.回弹解决方面的研究多为针对性解决方案[7-11],如曹颖等针对卡车纵梁外板的回弹仿真分析[12],采用半解析㊁半实验的方法找出回弹规律,修正模具结构,李春光等通过实验法对B柱加强横梁作了回弹补偿[13],付泽民等采用实验㊁数值模拟和理论分析相结合的方法,分析出大尺度U形件翘曲原因,对折弯机床身进行反向补偿[14].这类方法针对性强㊁准确度高,但适用性较弱.为提高冲压件翘曲缺陷消除方法的适用性,本文将从金属流动的角度对翘曲回弹的仿真结果进行深入分析,获得金属流动调节方向与调节量,从而消除冲压件成形的翘曲缺陷.1㊀翘曲产生的原因当冲压卸载后,冲压件将发生弹性恢复.卸载后冲压件形状㊁尺寸发生与加载时变形方向相反变化的现象称为回弹.另一方面,由于冲压件应力分布不均匀或由于零件局部几何特征约束而使应力释放不均匀,从而引起卸载后冲压件整体形状的 扭曲 或 翘曲 ,即引起冲压件形状的变化.通常,把尺寸变化(回弹)和形状变化统称形状变化或畸变,如图1所示.图1㊀翘曲零件形状变化可分为总体与局部两种.对于大型平坦件(如顶盖类),总体形状变化可能很大,但这些形状变化可在总体或子装配中纠正过来.在这种情况下可能更关心的是其局部形状变化,因为它会影响装配质量.相反,对于中小型冲压件,无论是总体还是局部形状变化都须注意消除.2㊀消除方法广义成形理论是现代成形性工程试验分析的基础,可指导成形缺陷分析,提高冲压产品质量[15-16].文章基于广义成形理论,参考工程试验网格分析方法(CGA),在有限元环境下,针对翘曲缺陷进行仿真分析,从金属流动角度出发,给出金属流动调节方向,并计算出调节量,使得应变分布均匀㊁对称,进而应力分布均匀㊁对称,从而消除翘曲缺陷.2.1㊀方法流程翘曲缺陷的消除是一个闭环过程(见图2).首先利用成形分析软件的增量算法进行成形模拟,然后,将模拟结果(后处理文件)导入翘曲分析模块,经过针对性的精细分析后,如果未发现翘曲缺陷或者翘曲程度是可以接受㊁不影响装配的,将结束分析过程,否则,给出金属流动调节方向,计算出金属流动调节量,最后根据调节方向和调节量修改仿真工艺参数,重新运行增量算法进行成形模拟,形成一次循环.明确的调节方向和准确的调节量计算,使得翘曲缺陷可在约3次循环(如图3)分析过程中消除.翘曲分析模块流程如图4所示.其分为6个步骤:1)导入增量仿真计算的后处理数据(应力㊁应变㊁回弹位移),包括部分前处理数据(如材料㊁冲压方向㊁上下模行程等);2)选择关注区域,设置关注区相关属性(如内部零件㊁外部零件㊁点焊区㊁装配区等);3)根据关注区属性,选择相应的分析标准(不同属性对应不同的分析标准),计算成形性指数,并在关注区内显示成形性状态分布;4)根据成形性指数在所选分析标准中的位置进行成形性状态判定,如果判定成形性状态为安全的,则无需后续分析步骤,否则进入下一步分析;5)成形性分析,包括成形模式㊁变形历史㊁金属流动模式;6)金属流动调节,在关注区内构造多组参考线,根据参考线上的应变梯度状态,得到金属流动调节线,沿着该线方向即为金属流动调节方向,计算调节线上调节量.增量仿真翘曲分析输入物理量修改工艺模具消除图2㊀翘曲消除过程123图3㊀消除翘曲的调节路径开始(导入仿真物理量数据)设置零件属性&搜索关注区内缺陷计算成形性指数状态判定成形性分析金属流动调节结束Y e sN o图4㊀翘曲分析流程㊃78㊃第3期张健伟,等:基于广义成形理论的冲压翘曲缺陷的消除方法2.2㊀成形性指数成形指数用于判定成形状态,这里采用冲压件的法向位移量Δhs作为判定翘曲缺陷严重程度的成形性指数.翘曲的位移分布是不均匀㊁不对称的,Δhs通常是正负两个代数值,一个是沿法向正方向的最大位移量Δhs(max)(大于0),另一个是沿法向负方向的最小位移量Δhs(min)(小于0),如图5所示.N o r m a lT r u e S h a p e I d e a l S h a p eT u r e S h a p eΔh s (m i n )I d e a l S h a p eΔh s (m a x )N o r m a l图5㊀翘曲的最大与最小位移量针对不同类型的汽车覆盖件以及关注区的属性特点,如表面几何特征㊁位于车身部位以及连接特征等,采用不同的成形状态判定标准(见表1)来衡量成形性指数.与之相对应的,不同成形状态判定标准将产生不同的成形性图(见图6),根据成形性图中的各个关键数值对关注区中的每个单元进行对比,然后判定状态并附着代表相应成形状态的颜色,最终将在零件上形成成形性状态四色(红-失败㊁黄-警告㊁绿-通过㊁灰-非关注区)分布图(图7),这样可以直观地反映关注区内的成形性状态分布情况.表1㊀针对翘曲的不同特征的成形性标准关注区内冲压件警告区界限/mm外冲压件警告区界限/mm有特征线搭接部分ʃ0.5ʃ1.0无特征线搭接部分ʃ0.5ʃ2.5对接部分ʃ0.7ʃ1.4其他部分ʃ1.5ʃ1.5Δh s (m i n )Δh s (m a x )Δh sL S L L C L 0U C L U S L图6㊀成形性指数图2.3㊀成形性分析成形性分析包括:成形模式㊁变形历史和金属流动模式.成形模式是针对平面应力状态提出的用于表征板材的变形能力及变形特征的一种方法.在金属板冲压成形工艺中,大多数变形区域都处于平面应力状态,平面应力状态的判别与板材表面的应力(P)大小和冲压圆角半径(r)与板厚(t)的比值相关,通常认为表面应力Pɤ0.1σs(σs为板材的屈服应力)或r/tȡ25时[16],为平面应力状态.在与平面应力状态相对应的平面应变空间内,划分6个区间(见图8),分别代表不同变形特征,其中AB区的变形最充分,剩余变形能力最弱,冲压破裂多处于该区内,DE区和EF区的变形相对不充分,剩余变形能力最强,多发生皱曲缺陷.FG区为理论区,在实际板材冲压成形中不存在.根据单元应变路径所经成形模式分区,分析其受力状态及变形能力.如图8中a路径,跨AB区和BC区,一直处于双拉应力状态,变形充分.图7㊀成形性图ε1A Bε2B C C D D EE FF Gab 图8㊀成形模式与变形历史变形历史可以反映出单元从变形开始到结束整个过程的应力状态变化情况,将单元在增量模拟的每帧应变坐标点拟合成曲线,该曲线的路径即代表单元的变形历史,如图8中的a和b.金属流动模式用于分析关注区内的金属流动特征.金属流动模式图(图9)主要由代表关注区的特征点的等效应变(εe)随冲头行程(h)的变化曲线s构成,图中start与end分别为接触后拉延开始与拉延结束点.M为拉延开始到拉延结束的中点,MP将矩形区等分成两部分,在MP上取两点将其等分为3段,然后由两点分别结合s的起点和终点拟合成两条虚线.当特征点的等效应变路径完全落在虚线区上方区域时,说明特征点发生变形较早,变形量较大,且保持到拉延结束,其最㊃88㊃材㊀料㊀科㊀学㊀与㊀工㊀艺㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第22卷㊀终成形是拉延全阶段作用的结果,因此,本文将具有这种特征的等效应变路径定义为整体流动模式.当特征点的等效应变路径完全落在虚线区域时,特征点变形量大致是随着拉延行程的增加而增加的,其总体趋势与拉延行程可近似为比例关系,因此,本文定义这种特征为比例金属流动模式.当特征点的等效应变路径完全落在虚线区下方区域时,说明该点发生变形较晚,持续时间短,即在拉延后期成形,这里将这种特征定义为局部流动模式.εePshMaas t a r te n d比例整体局部图9㊀金属流动模式图2.4㊀金属流动调节金属流动调节的目的是使得应变分布均匀,减小形状变化的波动量,即减小翘曲的严重程度.在金属流动调节过程中需要考虑3个问题:1)因为汽车覆盖件外形是复杂的㊁不规则的,成形后其表面的应变分布情况与其外形特征的变化是相对应的,因此,采用什么样的方法才能准确的观测应变分布的均匀度是非常重要的;2)如何根据应变分布的不均匀情况来确定金属流动的调节方向;3)如何计算金属流动调节量.观测应变分布均匀度的方法.根据零件几何表面特征构造准轮廓线,主要的构造原则:1)主要轮廓特征线和零件表面的等距偏移线,如拉延台边线㊁零件边界线等;2)能明显反映出变形位移情况的截面线.准轮廓线的构造与经验有关,其构造的质量会影响到金属流动调节的精度.图10所示为S梁的两组准轮廓线,可通过计算准轮廓线上单元的应变梯度来衡量应变分布的均匀度.第一组第二组图10㊀准轮廓线应变梯度是用来分析沿准轮廓线上单元的应变波动量的,有两种计算方法可以表示应变梯度,一种是数值法,其计算公式为grad(i)(ε1)=(ε1(i)-ε1(i+1))Δl(i)grad(i)(ε2)=(ε2(i)-ε2(i+1))Δl(i)grad(i)(θ)=(θ(i)-θ(i+1))Δl(i)ìîíïïïïïïïï.(1)式中:i为单元编号,grad(i)ε1㊁grad(i)ε2与grad(i)θ分别为第i组相邻单元间的主应变梯度㊁次应变梯度和角度梯度,O(i)为准轮廓线在第i个单元内的中点,ε1(i)与ε2(i)为第i个单元上的主应变和次应变,θ(i)为准轮廓线上第i个单元的主应变ε1(i)与准轮廓线在O(i)点处切线的夹角,Δl(i)为相邻单元中O(i)与O(i+1)点间沿准轮廓线的长度,如图11所示.该方法源自工程试验中的圆形网格分析法(CircleGridAnalysis,CGA),在有限元环境下则用有限元网格来替代圆网格,优点是精度高,缺点是不直观;另一种是矢量法,该方法是针对有限元环境特点提出的,沿着准轮廓线可以显示各个位置在法向上的应变矢量,通过对比所有准轮廓线法向上的应变矢量大小和方向,能够直观㊁快速的判断出应变梯度状态,进而反映出应变分布的均匀度情况,其计算公式为ε(i)n=ε(i)1cosα(i)+ε(i)2cosβ(i).(2)εn(i)为第i个单元在准轮廓线法线上的应变分量,如图12所示,α(i)为法线正向到主应变ε1(i)的角度,β(i)为法线正向到次应变ε2(i)的角度.ε1(i )O(i )θ(i )ε2(i )Δl(i )O(i +1)θ(i +1)ε2(i +1)ε1(i +1)准轮廓线图11㊀应变梯度法线ε1(i )α(i )β(i )ε2(i )ε1(i +1)α(i +1)β(i +1)ε2(i +1)准轮廓线法线图12㊀应变梯度计算㊃98㊃第3期张健伟,等:基于广义成形理论的冲压翘曲缺陷的消除方法金属流动调节方向的确定.选择一条应变分布均匀度最差的准轮廓线或主轮廓线,通常为能够均匀分割翘曲区域的线,如图10中的I-2线.在选定的准轮廓线上,根据应变梯度情况,找到εn(max)和εn(min)两点处,金属流动调节方向便在两点处的法线上,如图13所示.最后,由过图13中调节方向的平面在冲压方向上切向零件,在关注区内所得的截面线即为金属流动调节线.u调节方向准轮廓线调节方向1图13㊀金属流动调节法向金属流动调节量的计算.首先计算εn(max)和εn(min)两点处的应变差值,计算公式为Δεn=εn(max)-εn(min).(3)然后,沿两个调节方向计算金属流动调节量,计算公式为Δu=ʃ12Δεnu.(4)式中:u为调节线长度;Δu为金属流动调节量.由式(4)可以看出金属流动量的调节范围是(-12Δεnu,+12Δεnu).根据金属流动调节方向以及调节量,调整增量成形仿真的工艺参数,如调整冲压速度,修改压边力,增加拉延筋,或调整拉延筋位置㊁类型等.仿真结果再次导入翘曲缺陷分析模块,进行再次分析判断解决,如此循环操作直至消除翘曲缺陷.3㊀应用实例本文以某汽车顶蓬为例,首先分析了正确设置拉延筋(如图14中A所示)时零件的成形性,然后通过施加非对称拉延筋(如图14中B所示)使其产生翘曲缺陷,运用文中消除翘曲缺陷的方法,分析其成形性与应变梯度分布状态,找到金属流动调节方向,计算出调节量,根据调节方向以及调节量调整拉延筋设置,结果与正确拉延筋设置情况符合,从而验证了该方法的有效性.图14㊀拉延筋设置正确设置拉延筋时的分析结果如图15㊁图16所示,从分析结果中可以看出:翘曲回弹缺量处于安全区域内(图15),准轮廓线上的应变梯度分布是均匀和对称的(图16).图15㊀无翘曲的成形性图与成形性指数图16㊀对称与均匀的应变梯度设置非对称拉延筋时的分析结果如图17㊁图18和图19所示.非对称拉延筋使得拉延成形出现翘曲缺陷,图17反映出零件的翘曲缺陷状态和严重程度.在本例中,由于位移最大点处于工艺补充区,因此,选取零件上相对位移最大点作为进行成形性分析的特征点,如图18所示,其变形历史曲线跨AB与BC模式区,表明特征点一直处于双向拉伸的应力状态下,但其最终等效应变值为0.10,距离材料的抗拉极限还有较大空间,即特征点处的剩余变形能力较强,因此,可以在其附近工艺补充区适当增大金属流动阻力,使其变形更加充分而不会破裂,对照图9可判断出特征点处属于局部金属流动模式,即调整特征点处的金属流动不会影响零件整体的金属流动.成形性分析的结果为后续修改工艺参数㊁调节金属流动提供了㊃09㊃材㊀料㊀科㊀学㊀与㊀工㊀艺㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第22卷㊀参照依据,避免无控制开放式的修改与调节,使得界限清晰㊁目标明确.图17㊀翘曲的成形性图与成形性指数图18㊀特征点的成形模式、变形历史与金属流动模式带有翘曲缺陷零件的准轮廓线上的应变梯度分布是不均匀或不对称的,本例为对称零件,兼具这两种特征,图19中所示水平方向的准轮廓线上的应变梯度分布是不均匀的,左侧弧形准轮廓线上的应变梯度分布是不对称的.本例选择左侧弧形准轮廓线为参考线,软件检测出该线上的最大和最小应变梯度位置,生成两条金属流动调节线,其金属流动调节方向与调节线处的应变梯度方向相反,这里选择 调节线b 计算金属流动调节量,其调节范围(-55.32595,62.88907).为使参考线上的应变梯度分布对称,结合金属流动调节方向和调节量,调节方向决定拉延筋设置方位,调节量决定拉延筋阻力的大小,综合分析应该设置对称拉延筋,与图14中正确拉延筋的设置相吻合.图19㊀应变梯度与金属流动调节线4㊀结㊀论从应用实例中的分析结果可以看出,基于广义成形理论的冲压件翘曲缺陷的消除方法是有效可行的.需要说明的是:在构建用于观测应变梯度分布的准轮廓线时,需要借助于一定的冲压经验,因为准轮廓线选取的合适与否,直接影响到应变梯度分布的观测结果,进而影响到分析的准确性.经过进一步的努力和完善,如增加轮廓线构建向导,积累冲压翘曲解决案例数据库,可使其实用性更高,在CAE仿真分析中能起到良好的辅助作用,并能提高工作效率,缩短项目周期.参考文献:[1]㊀SUNP,GRᶄACIOJJ,FERREIRAJA.Controlsystemofaminihydraulicpressforevaluatingspringbackinsheetmetalforming[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2006,176:55-61.[2]㊀张德海.板料成形过程回弹的三维检测与评价方法研究[J].材料科学与工艺,2012,20(4):128-133.ZHANGDehai.3Dmeasuringandevaluatedmethodofspringbackinsheetmetalforming[J].MaterialsScienceandTechnology,2012,20(4):128-133.[3]㊀LIUHongsheng,XINGZhongwen,SUNZhenzhong,etal.Adaptivemultiplescalemeshlesssimulationonspringbackanalysisinsheetmetalforming[J].EngineeringAnalysiswithBoundaryElements,2011,35(03):436-451.[4]㊀李毅,王忠金,李延平.基于VPF工艺的铝合金覆盖件回弹研究[J].材料科学与工艺,2012,20(4):80-83.LIYi,WANGZhongjin,LIYanping.StudyonspringbackofaluminumalloypanelbasedonVPF[J].MaterialsScienceandTechnology,2012,20(04):80-83.[5]㊀王飞,游有鹏.钣金V形折弯成形的回弹控制研究[J].材料科学与工艺,2012,20(2):35-38.WANGFei,YOUYoupeng.StudyonspringbackcontrolofV⁃bendingprocessofmetalsheet[J].MaterialsScienceandTechnology,2012,20(2):35-38.[6]㊀刘伟,刘红生,邢忠文,等.高强钢板冲压成形的回弹规律与工艺参数研究[J].材料科学与工艺,2010,18(6):758-761.LIUWei,LIUHongsheng,XINGZhongwen,etal.Studyonprocessparametersandspringbackruleforstampingofhighstrengthsteelsheet[J].MaterialsScienceandTechnology,2010,18(6):758-761.[7]㊀石磊,肖华,陈军,等.先进高强度钢板弯曲类回弹特性的实验研究[J].材料科学与工艺,2009,17(5):672-679.SHILei,XIAOHua,CHENJun,etal.Experimental㊃19㊃第3期张健伟,等:基于广义成形理论的冲压翘曲缺陷的消除方法researchofthebendingspringbackpropertyonadvancedhighstrengthsteel[J].MaterialsScienceandTechnology,2009,17(5):672-679.[8]㊀胡康康,彭雄奇,陈军,等.基于Yoshida⁃Uemori材料模型的汽车结构件冲压回弹分析[J].材料科学与工艺,2011,19(6):43-47.HUKangkang,PENGXiongqi,CHENJun,etal.SpringbackpredictionofautomobilebodypanelbasedonYoshida⁃Uemorimaterialmodel[J].MaterialsScienceandTechnology,2011,19(6):43-47.[9]㊀陈靖芯,蔡兰,陈国民.基于BP神经网络的车身钣金件冲压成形回弹预测[J].农业机械学报,2005,36(7):135-139.CHENJingxin,CAILan,LUGuomin.Springbackpredictionintheautobodypanelstampingprocessbasedonthebpneuralnetwork[J].TransactionsoftheChineseSocietyforAgriculturalMachinery,2005,36(7):135-139.[10]周杰,阳德森,华俊杰,等.保险杠立柱成形回弹分析及其控制[J].塑性工程学报,2010,17(1):66-69.ZHOUJie,YANGDesen,HUAJunjie,etal.Analysisandcontrolofspringbackinformingthepillarofbumper[J].JournalofPlasticityEngineering,2010,17(01):66-69.[11]LIKP,CARDENWP,WAGONERRH,etal.Simulationofspringback[J].InternationalJournalofMechanicalSciences,2002,44:103-122.[12]曹颖,李峰,郭威,等.卡车纵梁外板纵向翘曲的仿真分析[J].吉林大学学报(工学版),2006,36:66-69.CAOYing,LIFeng,GUOWei,etal.Simulationanalysisofthelengthwayswarpoftruckcarlingoutsideboard[J].JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition),2006,36:66-69.[13]李春光,胡平,张向奎.汽车覆盖件深拉延有限元仿真过程中的回弹及补偿试验[J].吉林大学学报(工学版),2006,36:70-74.[14]付泽民,胡大华,莫健华,等.大尺度U形板材工件鼓形翘曲缺陷分析及消除[J].材料科学与工艺,2012,20(3):51-55.FUZemin,HUDachao,MOJianhua,etal.AnalysisandeliminationfordrumwarpageofU⁃shapedworkpiecewithsuperlengthandlargeopeningofsheetmetal[J].MaterialsScienceandTechnology,2012,20(03):51-55.[15]XUYanwu.Universalformabilitytechnologyandapplica⁃tions[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2004,151(1-3):119-125.[16]XUYanwu.Modernformability:measurement,analysisandapplications[M].Cincinnati:HanserGardnerPublications,2006.(编辑㊀吕雪梅)㊃29㊃材㊀料㊀科㊀学㊀与㊀工㊀艺㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第22卷㊀。

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