沖壓回彈產生因素有哪些，哪個因素最大

2024-06-04 08:20:36· 來源：沖壓幫

汽車隔熱板,也稱熱屏蔽板,一般布置在發(fā)動機兩側和車身底部排氣管通道上方。沖壓成形工藝是影響汽車隔熱板成形性能的主要因素。隔熱板在沖壓成形過程中,會產生很多缺陷,如拉裂、起皺及回彈等,其中回彈問題最為復雜。控制覆蓋件成形過程中的回彈主要有 2 種方法 :

一是修正模具型面;二是制定合理的沖壓成形工藝。文中以隔熱板為研究對象,利用 Dynaform 軟件對隔熱板成形性及回彈進行模擬研究,分析了隔熱板的成形工藝,對其進行優(yōu)化,并進行回彈控制。

1 汽車 U 形隔熱板有限元模型的建立

通過導入零件模型,并對其進行網格劃分與修補檢查,定義成形工具,創(chuàng)建毛坯以及定義拉延筋,并設置成形參數。零件如圖 1 所示,零件厚度為0. 7 mm。

材料采用 SPCE(36)———深沖用冷軋?zhí)妓劁摫“?

為了更好地保證拉延成形,模具之間的最終閉合間隙全部選取為 1. 1 t,在文中取 0. 77 mm。利用 Dynaform 模擬軟件計算出壓邊面積約為 101 250 mm 2 ,壓邊力計算公式為:圖片

由于隔熱板材料為 SPCE(36),Q 值一般取在 2 ~ 2. 5 之間。計算得到壓邊力大概為 200 kN,但零件出現大量的未充分變形區(qū),調整壓邊力至 400 kN。有限元模型如圖 2 所示。

通過 Dynaform 對隔熱板進行數值模擬,得到零件的成形極限圖。當壓邊力設置為 400 kN,對起皺部位布置合理的拉延筋(拉延筋由壓料面的內輪廓向外偏置 25 mm 后編輯得到),并確定鎖模力及鎖模程度。拉延筋設置如圖 3 所示。

在工藝參數不變的情況下,對不加拉延筋的情況作了模擬對比分析。不設拉延筋時,零件中存在著較大面積的未充分變形區(qū)和起皺區(qū),而且起皺比較嚴重,成形質量較差,而添加拉延筋后成形效果得到很大程度上的改善。由于零件的對稱性,由前期探索模擬得到一號和二號拉延筋的較佳鎖死率均為 45% ,得到的鎖模力為315 N/ m。其他工藝參數不變的情況下,摩擦因數對隔熱板成形的影響,所選取的摩擦因數分別為 0. 10,0. 125,0. 15。模擬結果顯示,零件最佳的摩擦因數值為 0. 125。通過調整工藝參數得到優(yōu)化后的成形參數,成形極限圖如圖 4 所示。工藝參數為:坯料尺寸 760 mmx550 mm,壓邊力為 400 kN,1 號和 2 號拉延筋阻力系數為 45% ,摩擦因數為 0. 125。

2 回彈的分析與控制

影響板料回彈的因素主要有:材料力學性能、凹模圓角半徑、凹凸模間隙、壓邊力以及摩擦因數等。文中根據零件特點,主要從 3 個主要因素進行分析。即通過凹凸模間隙 Z、凹模圓角半徑 r、摩擦因數滋來控制回彈量。截面線的選取位置如圖 5 所示。

在截面線圖中,選取零件開口處的兩點,通過測量兩點在回彈前后的距離來分析回彈。在截面線上標出 4 個點,左右 2 個點確定一條直線,分別測量出零件回彈前后這 2 條直線間的夾角,如圖 6 所示。

首先,對以上所得的成形最佳參數組合:凹凸模間隙 Z = 110% t = 0. 77 mm,凹模圓角半徑 r = 10 mm,摩擦因數滋u= 0. 125 這個條件下的回彈量進行了計算和分析。通過比較回彈前后開口距離和夾角的變化情況,從兩幀圖中,可以發(fā)現零件發(fā)生了較明顯的變形,即產生了回彈,回彈前后數值變化見表 1。

由于回彈量較大,需要對凹凸模間隙、凹模圓角半徑以及摩擦因數這幾個參數進行調整,調整至最優(yōu)化的組合,達到回彈前后開口距離差 △d 在 1 mm 以內、夾角差△a在 1°以內的效果。正交試驗設計是研究多因素多水平的一種設計方法 ?；谶@一點,選取三因素:凹凸模間隙 Z、凹模圓角半徑 r、摩擦因數u,每個因素選取 3 個水平, 在不斷調整模具間隙和凹模圓角半徑、合理設定潤滑條件之后進行回彈正交試驗,各因素的水平值如下。

A 因素(凹凸模間隙 Z)A1 = 110% t = 0. 77 mm,

A2 = 115% t = 0. 805 mm,

A3 = 120% t = 0. 84 mm。

B 因素(凹模圓角半徑 r) B1 = 12 mm, B2 = 10 mm,B3 = 14 mm。

C 因素(摩擦因數 u) C1 = 0. 1,C2 = 0. 125,C3 = 0. 135。

其中:t 為板料的厚度。試驗設計及回彈結果如表 2 及表 3 所示。

對正交試驗結果進行分析,計算出均值和極差,可以得到各個因素對該零件回彈量△d的影響的作用順序:C>A>B。即模具間的摩擦因數 u 對回彈距離 △d 的影響最大,凹凸模之間的間隙 Z 的影響作用次之,凹模圓角半徑 r 的影響作用最小。根據各個因素對回彈量 △d 的影響作用大小順序,可以有針對性地調整各個工藝參數,以有效控制回彈量 △d。由于該零件回彈的衡量不僅僅有回彈距離 △d,同時還需考慮回彈量 △a 的影響因素。對正交試驗結果進行分析,計算出均值和極差,可以得到各個因素對該零件回彈量 △a的影響的作用順序:A>B>C。即凹凸模之間的間隙 Z 對回彈夾角 △a的影響最大,凹模圓角半徑 r 的影響作用次之,模具間的摩擦因數u 的影響作用最小。綜合考慮關于 △d 和 △a 正交試驗結果,可以得出一組較好的參數組合,當凹凸模間隙

取 0. 805 (1. 15 t) 、凹模圓角半徑取 12 mm、摩擦因數取 0. 125時,成形過后零件的回彈量是在合理范圍內的,此時優(yōu)化后的回彈量分別為 △d = 0. 918 mm, △a= 0. 340°,回彈得到非常有效的控制。

綜上所述,最終得到最佳的一組參數組合:凹凸模間隙 Z = 0. 805 mm、凹模圓角半徑 r = 12 mm、摩擦因數滋 = 0. 125。

3 工藝試驗研究

以模擬分析結果為指導,結合生產實際條件,制作了相應模具,材料為深沖用冷軋?zhí)妓劁?厚度為 0. 7 mm,在 315 t 液壓機上進行拉延試驗,完成的工件見圖 7。生產實驗結果與模擬分析相吻合,證明優(yōu)化設計的工藝方案滿足生產實際。