[分享]補(bǔ)償回彈的沖壓件模具設(shè)計(jì)方法 [復(fù)制鏈接]

    1 引言 v PJ=~*P=  
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    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(yàn)，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(bǔ)償回彈的修模時間就需半年多，所以，傳統(tǒng)的"試錯法"耗費(fèi)了大量的財(cái)力和時間。 &*\-4)Tf  
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    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)償過程的時間少于現(xiàn)在實(shí)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。 6?(Z f  
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    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。 U4.-{.  
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  2 基于數(shù)值模擬補(bǔ)償回彈的循環(huán)位移補(bǔ)償法 HX`>" ?{  
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  “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。 l`b%imX  
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    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。 z]V%&f  
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    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算例。 qrLE1b 1$  
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    3 數(shù)值模擬補(bǔ)償回彈的模具型面設(shè)計(jì)算例 k3-7Vyg  
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    3.1 有限元模型 + 2j]  
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    模擬的沖壓工件如圖1所示，具有以下特點(diǎn)：(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(jì)算過程迭代時間，便于在配置低的微機(jī)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。 ~]l T>|X  
    由于工件形狀對稱，在工件截面A-B(x=0)處和裁面A-C(z=D)處的二維形狀可代表整個三維形狀，如圖2和圖3所示，且有限元模型取整體的1/4，如圖4所示。 "b6ew2\  
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