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    [分享]補償回彈的沖壓件模具設(shè)計方法 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2008-05-24
    — 本帖被 cyqdesign 從 機械加工與制造 移動到本區(qū)(2010-12-09) —
    關(guān)鍵詞: 沖壓件模具
        1 引言 o 7G> y#Y  
    Y X*0?S  
        板料沖壓成形后存在回彈,回彈是沖壓生產(chǎn)中的主要缺陷之一。合理地設(shè)計模具是減小回彈的有效方法。傳統(tǒng)的任意三維型面的成形,在補償回彈變形時一般仍采用"試錯法"(trial-and-errox)。這種方法需要操作者有很高的技能和豐富的經(jīng)驗,并且成功與否伴有一定的偶然性。對復(fù)雜的鋁車身覆蓋件,在模具試制階段僅為補償回彈的修模時間就需半年多,所以,傳統(tǒng)的"試錯法"耗費了大量的財力和時間。 4 \p -TPM  
    'S?;J ,/  
        隨著計算機硬件和軟件技術(shù)的提高,使有限元數(shù)值模擬技術(shù)成功地應(yīng)用到薄板成形領(lǐng)域,能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測沖壓件成形中的各種缺陷。如果板料成形回彈預(yù)測準(zhǔn)確,并巨采用數(shù)值迭代方法完成補償過程的時間少于現(xiàn)在實際生產(chǎn)中采用的"試錯法",那么采用數(shù)值模擬方法將大人節(jié)約模具開發(fā)資金和縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期。 hmZvIy(  
    3sFeP &  
        本文提出基于數(shù)值模擬迭代過程的"循環(huán)位移補償"設(shè)計模具方法,并將其應(yīng)用于一小型鋁合金三維板料成形的模具補償過程;通過多次循環(huán)計算得出合理的模具形狀,最終獲得形狀精度高的工件。 wVqd$nsY"  
    ,)h)5o(?  
      2 基于數(shù)值模擬補償回彈的循環(huán)位移補償法 }>&KUl  
    ~F w<eY  
      “循環(huán)位移補償”的模具設(shè)計力法就是利用有限元數(shù)值模擬計算回彈量來修正模具型面,其步驟是:從初定的模具型面的結(jié)點位移反向減去模擬計算的相應(yīng)結(jié)點回彈量,得到用于補償回彈的模具型面。金屬板料首先用試探模具(對于第一次循環(huán),試探模具形狀和工件相同)成形,計算成形回彈后的工件形狀。此工件與目標(biāo)工件比較,如果存在的形狀誤差超出容許值,就從模具形狀中減去形狀誤差,得到新的模具型面。在下一循環(huán)中,金屬板料將用這一新的試探模具型面成形。如果成形工件的形狀與目標(biāo)工件誤差仍超出容許值,將再次從試探模具型面反向減去這一循環(huán)的形狀誤差,得到更新的模具型面,進人下一循環(huán),直到成形的工件形狀滿足要求。 o9Sn*p-.  
      \&a.}t  
        具體計算過程為:首先按目標(biāo)工件形狀建立凸凹模型面,應(yīng)用軟件ANSYS/LS-DYNA動態(tài)顯式模擬簿板成形;把成形前板料的單元結(jié)點坐標(biāo)及成形分析得到的沖壓件成形后的結(jié)點位移分別存人數(shù)據(jù)文件、heel. dat和form. dal,把數(shù)據(jù)文件Loan. dat和數(shù)據(jù)文件sheet. dal相加可得到目標(biāo)工件的結(jié)點坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件part. dal;把動態(tài)顯式模擬得到的、保存有兒何形狀和應(yīng)力的成形工件用靜態(tài)隱式進行卸載過程模擬,得到的結(jié)點回彈位移存入數(shù)據(jù)文件springback. dat,把part. dat和springback. dal的相應(yīng)結(jié)點位移坐標(biāo)數(shù)據(jù)相加,得到成形回彈后的工件形狀結(jié)點坐標(biāo),存人數(shù)據(jù)文件newpart. dal;比較文件part. dat和newpart. dat,即可得出試沖工件與目標(biāo)工件的型面誤差;如果試沖工件與目標(biāo)工件的型面誤差較大,將從newpart. dat按一定比例減去springback. dat,得到考慮回彈后應(yīng)成形的工件形狀文件newform.dat。 KFDS q"j  
    z/1{OL  
        為建立新的沖壓模具形狀,在三維CAD軟件UG中利用newform.dat中工件坐標(biāo)點云生成有實際板厚的片體,拾取片體的部分表面通過偏移生成模具型面。把得到的新模具型面數(shù)據(jù)文件以IGES格式存儲轉(zhuǎn)人到分析軟件ANSYS/LS-DYNA中,進行新的成形-回彈-誤差分析過程。下面就這種基于回彈預(yù)測的模具型面設(shè)計的過程和效果給出一個算例。 aI(>]sWJ  
    gi]ZG  
        3 數(shù)值模擬補償回彈的模具型面設(shè)計算例 |;u}sX1t9  
    =Ikg.jYq&F  
        3.1 有限元模型 f-g1[!"F  
    R#(G%66   
        模擬的沖壓工件如圖1所示,具有以下特點:(1)工件曲率小,成形時塑性變形不充分,回彈較大;(2)工件尺寸小(坯料尺寸100 mm*80mm) ,可縮短數(shù)值模擬計算過程迭代時間,便于在配置低的微機上短時間內(nèi)完成;(3)金屬板料成形時,在壓邊區(qū)域不會出現(xiàn)褶皺,可避免分析褶皺問題;(4)YZ截面呈U型,沖壓件底部平面與壓料面曲率相同,側(cè)壁部分與XY平面有一定夾角。