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(wǎng)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(shù)。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“?/span>

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:

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(xiàn)大量的未充分變形區(qū),調(diào)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(shù)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(nèi)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(shù)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(zhì)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(shù)不 變的情況下,摩擦因數(shù)對隔熱板成形的影響,所選取的摩擦因數(shù)分別為 0. 10,0. 125,0. 15。模擬結(jié)果顯示,零件最佳的摩擦因數(shù)值為 0. 125。通過調(diào)整工藝參數(shù)得到優(yōu)化后的成形參數(shù),成形極限圖如圖 4 所示。工藝參數(shù)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(shù)為 45% ,摩擦因數(shù)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(shù)等。文中根據(jù)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(shù) 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(shù)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(shù) 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(xiàn)零件發(fā)生了較明顯的變形,即產(chǎn)生了回彈,回彈前后數(shù)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(shù)這幾個參數(shù)進行調(diào)整,調(diào)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(nèi)、夾角差△a在 1°以內(nèi)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(shù)u,每個因素選取 3 個水平, 在不斷調(diào)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(shù) 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(jié)果如表 2 及表 3 所示。 

對正交試驗結(jié)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(shù) 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(jù)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(diào)整各個工藝參數(shù),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(jié)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(shù)u 的影響作用最小。綜合考慮關(guān)于 △d 和 △a 正交試驗結(jié)果,可以得出一組較好的參數(shù)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(shù)取 0. 125時,成形過后零件的回彈量是在合理范圍內(nèi)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(shù)組合:凹凸模間隙 Z = 0. 805 mm、凹模圓角半徑 r = 12 mm、摩擦因數(shù) 滋 = 0. 125。 

3 工藝試驗研究 

以模擬分析結(jié)果為指導,結(jié)合生產(chǎn)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(chǎn)實驗結(jié)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(chǎn)實際。

4 結(jié)論 

文中針對當前隔熱板的研究狀況,利用有限元模擬技術(shù)對隔熱板沖壓成形工藝進行分析研究,獲得了合格的產(chǎn)品。 

1) 通過對隔熱板零件的工藝性進行分析,得到 了可能的成形方案,并對這些方案進行對比,確定了合理的成形方案。 

2) 針對凹凸模間隙、凹模圓角半徑和摩擦因數(shù) 3 個主要影響回彈的因素進行了正交試驗,通過試驗結(jié)果的對比,得到優(yōu)化后的回彈量分別為 △d = 0. 918 mm,△a = 0. 340°,有效控制了回彈。