1 引言 {NK>9phoB i,")U)b 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(jì)
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(bǔ)償回彈變形時(shí)一般仍采用"試錯(cuò)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(yàn),并且成功與否伴有一定的偶然性。對(duì)復(fù)雜的鋁車身覆蓋件,在模具試制階段僅為補(bǔ)償回彈的修模時(shí)間就需半年多,所以,傳統(tǒng)的"試錯(cuò)法"耗費(fèi)了大量的財(cái)力和時(shí)間。
@`.u"@ >`NY[Mn 隨著計(jì)算機(jī)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(bǔ)償過程的時(shí)間少于現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中采用的"試錯(cuò)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。
-R'p^cMA w=e,gNO 本文提出基于數(shù)值模擬迭代過程的"循環(huán)位移補(bǔ)償"設(shè)計(jì)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(bǔ)償過程;通過多次循環(huán)計(jì)算得出合理的模具形狀,最終獲得形狀精度高的工件。
\ b9,> ,P"R.A 2 基于數(shù)值模擬補(bǔ)償回彈的循環(huán)位移補(bǔ)償法 \N#)e1.0P N/?MsrZw “循環(huán)位移補(bǔ)償”的模具設(shè)計(jì)力法就是利用有限元數(shù)值模擬計(jì)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(diǎn)位移反向減去模擬計(jì)算的相應(yīng)結(jié)點(diǎn)回彈量,得到用于補(bǔ)償回彈的模具型面。金屬板料首先用試探模具(對(duì)于第一次循環(huán),試探模具形狀和工件相同)成形,計(jì)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(jìn)人下一循環(huán),直到成形的工件形狀滿足要求。
0acY@_ L)nVNY@Mc 具體計(jì)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(dòng)態(tài)顯式模擬簿板成形;把成形前板料的單元結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及成形分析得到的沖壓件成形后的結(jié)點(diǎn)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(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件part. dal;把動(dòng)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(jìn)行卸載過程模擬,得到的結(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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。
]|`gTD6 Rg[e~## 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(diǎn)云生成有實(shí)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(chǔ)轉(zhuǎn)人到分析軟件ANSYS/LS-DYNA中,進(jìn)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(jì)的過程和效果給出一個(gè)算例。
^/n[5@6H V2FE|+R%g 3 數(shù)值模擬補(bǔ)償回彈的模具型面設(shè)計(jì)算例 ,t+ATaOF Mz++SPG7 3.1 有限元模型
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