【文章內容簡介】 a表示至少 90%的準確度 表 5 懸架沖壓 皺紋 特性的方差分析表 參數(shù) 平方和 自由度 均方 F 比率 壓邊力 3 a 空白偏移距離 3 a 錯誤 9 總計 15 a表示 至少 99％的 準確 度 圖 11 指 出可行的成形性圖 由 上述 程序確定 。 在 圖 11中可以觀察到 ， 隨著坯料偏移距離和壓邊力的增加， 斷裂區(qū)域增大，皺紋 區(qū)域減少 。 原因是 由于 隨著坯料偏移距離和壓邊力增加，摩擦力增加，導致 過度拉伸應力 發(fā)生在 坯料 的 邊緣 。 圖 11 懸架沖壓的可行的 成形性圖 輪罩 輪罩 的沖壓過程 被認為是第二個案例 的 研究 。 輪罩 的結構 和剖面圖 見 圖 12。圖 13 顯示了 輪罩 沖壓過程分析的有限元模型 。 這項研究 使用的材料是冷軋鋼板， 即 毫米厚度 CQ 級的 高檔斯佩克 鋼 。 這種材料 的 性質研究 總結 在 表 6中 。 圖 12 駕駛室 的結構和 剖面圖 圖 13 輪罩 沖壓的 有限元建模 表 6 斯佩克 的物理 性能 特性 值 板料厚度， 噸 （毫米） 屈服強度， YS（兆帕） 拉伸強度的 TS（兆帕） 剛度系數(shù) ， K（兆帕） 加工硬化系數(shù)， 241。 蘭克福德 值， ? ? 0 = ， ? 45 = ， ? 90 = 摩擦系數(shù)， μ 壓邊力， BHF（噸） 40 可以預見的是， 160 毫米大拉的深度和厚度小的材料可能導致 最終產(chǎn)品的皺 紋 。 因此，工藝 流程 設計 集中于工藝參數(shù)的決斷上去生產(chǎn) 沒有缺陷的 健全的產(chǎn)品 。 該 斯佩克 的 熒光檢測 是 從一個類似 的實驗中獲得的 。其結果繪制 在 圖14 中。 圖 14 斯佩克 的 成形極限圖 圖 15 輪罩 沖壓的初始坯料設計 根據(jù) 圖 4的流程 ， 一個 860 610 毫米長方形 坯料 是用來設計 初始坯料的。在最終產(chǎn)品 輪廓上， 目標輪廓被定義為一個統(tǒng)一修剪寬度 為 30 毫米 的外形 。 有限元仿真 在 表 4 所列條件下進行 。在 該 有限元仿真 中 ， 坯料 壓邊力和摩擦系數(shù) 分別 假定為 40 噸和 。 圖 15 顯示了輪廓變形和目標 的比較。如圖 15b 所示，當形狀誤差 在 修改后的 坯料公差范圍之內 ， 這個 形狀 就作為初始坯料形狀。 要估計是否會出現(xiàn) 褶皺 ， 在有 限元仿真首先執(zhí)行 的 條件下，其中 的初始坯料按 形成一個最大偏移力距離為 30 mm，最大壓邊 力 70噸的能力范圍內給予 。 在圖 16a中可以看出 拉延筋被用來 提供 給坯料 一個附加約束力 ，因為 由于嚴重扭曲坯料 元素在 邊緣 皺紋。 圖 16b顯示了 拉延筋對產(chǎn)品的破壞形狀 。這個數(shù)字表明，除了對 發(fā)生 破裂 的預測 ， 皺紋 的 風險 消除了。 因此， 工藝參數(shù) ，如 坯料 壓邊力，坯料 偏移距離， 拉延筋的形狀， 應選擇 適當 ，以 生產(chǎn)沒 有 皺紋 和裂紋的 完善 的 產(chǎn)品。 圖 16 輪罩 有限元分析 （壓邊力： 70 噸， 坯料 偏移距離： 30毫米） 坯料 壓邊力， 偏移距離， 以及拉延筋形狀 被認為是 駕駛室沖壓的工藝參數(shù)。如 圖 2所示 ， 一個臺肩的拉延筋受制于 這項研究 中 ，并 且 各種 不同 高度 （ h）和肩半徑（ r） 的 拉延筋 是多種多樣的 。被 審議過 的工藝參數(shù)及 他們的 等級 列于 表7 中 。 該工藝參數(shù) 被分配在 L27(313)正交陣列（ OA）的 試驗設計 表中， 見 表 8。 OA表中 每個組合 的有限元被 執(zhí)行。 破裂 和皺紋的特征值 在 熒光檢測 和 有限元仿真 的基礎上被計算出 。結果列于 表 8 的 第 6 和第 7欄 。 進行 變量 分析，以確定 輪罩 破裂和 皺紋 特征值的工藝參數(shù) 。 坯料壓邊力和 拉延筋 高度 (BHFH) 與半徑之間的 相互作用被 考慮在內 是因為壓邊 和拉延筋的變化有關 。 如 表 9和 表 10 所列出的 ，該相互作用對破裂和起皺有一些 小的影響 被 集中在錯誤 欄里 。進一步 的 影響匯集列表明，只有三個 工藝參數(shù) 是真的 對 車輪斷裂 和 皺紋的變化特征 起主要作用 。應用神經(jīng)網(wǎng)絡訓練，以便 在全部工藝參數(shù)變化范圍內 找到一個特征值的所有組合?？尚械某尚涡詧D可在 神經(jīng)網(wǎng)絡 培訓 結果 的基礎上確定，如 圖 17。 自從 四個 工藝參數(shù) 被認 可為 可行的成形性 圖 描述 后 ，該圖 就 由一個立體 結構所描述 ，其中一個工藝參數(shù) ， 例如拉延筋的 肩 半徑 ，在 圖 17a 中被確定 。 圖 17bd顯示了 在 高度 不變的拉延筋下的 可行的成形 性 圖。 表 7 輪罩 沖壓的工藝參數(shù)等級 等級 變量 壓邊力（噸） 坯料 偏移距離（毫 米） 拉延 高度（毫米） 拉延 半徑（ mm） 1 50 0 3 2 2 60 15 4 4 3 70 30 5 6 表 8 輪罩 沖壓的 L27(313)正交表 和有限元仿真 結果 試用號 工藝參數(shù) 有限元仿真 壓邊 力 坯料 偏移距離 拉延 高度 拉延 半徑 斷裂（ Ff） 皺 紋 （ Fw） 1 1 1 1 1 2 1 1 2 2 3 1 1 3 3 4 1 2 1 2 5 1 2 2 3 6 1 2 3 1 7 1 3 1 3 8 1 3 2 1 9 1 3 3 2 10 2 1 1 1 11 2 1 2 2 12 2 1 3 3 13 2 2 1 2 14 2 2 2 3 15 2 2 3 1 16 2 3 1 3 17 2 3 2 1 18 2 3 3 2 19 3 1 1 1 20 3 1 2 2 21 3 1 3 3 22 3 2 1 2 23 3 2 2 3 試用號 工藝參數(shù) 有限元仿真 壓邊 力 坯料 偏移距離 拉延 高度 拉延 半徑 斷裂（ Ff） 皺 紋 （ Fw） 24 3 2 3 1 25 3 3 1 3 26 3 3 2 1 27 3 3 3 2 表 9 輪罩 沖壓 斷裂特性 的 方差分析表 參數(shù) 平方和 自由 度 均方 F 比率 壓邊力 2 b 坯料 偏移距離 2 b 拉延 高度 2 b 拉延 半徑 2 交互作用 壓邊力 x ?a 4 壓邊力 x ?a 4 錯誤 錯誤 10 Ep. 20 總計 26 注： 示匯集錯誤 a表示輪流檢測 b 意味著至少 99％的 準確度 表 10 輪罩 沖壓 皺紋 特性 的 方差分析表 參數(shù) 平方和 自由度 均方 F 比率 壓邊力 2 坯料 偏移距離 2 參數(shù) 平方和 自由度 均方 F 比率 拉延 高度 2 拉延 半徑 2 互動效應 壓邊力 x ? a 4 壓邊力 Ra 4 錯誤 錯誤 10 Ep. 20 總計 26 注： 示匯集錯誤 a 表示輪流檢測 b 意味著至少 99％的 準確度 圖 17 駕駛室沖壓的可行的 成形性圖（ 拉延筋 肩半徑： 4毫米） 圖 17 闡明隨著坯料偏移距離，壓邊力，拉延筋高度和拉延半徑的增加， 斷裂區(qū)域增大，皺紋 區(qū)域減少 。原因是過度拉伸應力發(fā)生在 坯料 的 邊緣 。 可以 從 圖11 和 圖 17看出 ，在 可行的成形 圖 的安全區(qū) 內選擇 工藝參數(shù) 是有效的，適合于 給定條件的 實際 沖壓 流程設計 ， 如 沖壓能力 ，工具磨損，修整寬度 等應 考慮 的因素 。 為了證明 通過可行的成形性圖 設計 的 工藝流程 的 正確 性，真正的產(chǎn)品，如 懸架和 輪罩 ，都 記錄 在斷裂和皺紋以及安全區(qū)域的 工藝條件下 。 實驗的 沖壓 工藝條件 作為 圖 11 和 圖 17ac 點被表示出， 300 噸和 1200 噸 位的壓力機被分別 用于 懸架和駕駛室的沖壓實驗 。 圖 18 和 圖 19 顯示的初始 坯料，以及懸架和 輪罩 的 上下 實驗 沖 模 。初始坯料被 直徑 毫米的圓形 方格圖 所標記 ， 以 便 通過 ARGUS軟件 [18]測量沖壓后的應變 ， 如 圖 18和 圖 19。 圖 18 用于懸架沖壓試驗的 初始毛坯和模具 圖 19 用于 輪罩 沖壓試驗的 初始毛坯和模具 懸架和 輪罩 的沖壓實驗結果 顯示在 圖 20 和 圖 21。這些數(shù)字表明，可行的成形性 圖很好地 預測 了最終產(chǎn)品的 皺紋和 破裂 。安全區(qū)域的 有限元仿真和 實驗結果定量比較 顯示在 圖 22 和 圖 23。從這些數(shù)字 中可以看出 ，有限元 仿真的結果與 試驗 得出的結果高度 一致 。 因此， 證 實 了通過可行的成形性圖的 進行的沖壓流程設計 是有效的， 與 實際 沖壓 過程 吻合 。 圖 20 懸架沖壓實驗結果 圖 21 輪罩沖壓實驗結果 圖 22 安全區(qū)內懸架沖壓的 圖 23 安全區(qū)內輪罩沖壓的 實驗和 實驗和有限元分析 之間的比較 有限 元分析 之間的比較 沖壓 實驗結果表明，可行的成形性圖表示 出 無缺陷 無 斷裂和挖角的 安全 區(qū)。這是重要的結論，特別是 對于實際的 沖壓 流程 設計，其中的 張力 受制于坯料尺寸 ，壓邊力和拉延筋的形狀。 坯料 壓邊力，偏移距離和 拉延筋 高度 越大 ， 坯料受到的壓力越大 。較高的 壓 力增加 了 主要 應變 ，減少 了 產(chǎn)品 邊緣的 起皺。這是，換句話說，表明較高的 壓力作用于 成形極限 引起了產(chǎn)品的 破 裂。 在實際過程中，這些 錯誤可能是發(fā)生在 可行的 成形性圖 安全區(qū) 與 皺紋斷裂區(qū)的 交界處 。 考慮到誤差的概率， 臨界 安全 受制于每一個破裂特性 。適宜的安全系數(shù)是必要的，因為它減少了可行的成形性圖的安全區(qū)。 該 沖壓 進程 會被 局部縮頸和撕裂 限制 。 對于柔軟薄板 它也有可 能在 頸縮 區(qū)或者之前確定 的。但這 在 CQ級鋼 [19]金屬 板材成形 中是 不常見的 。 在這項研究中，這些 破裂在可行的 成形性圖 破裂特性中沒有被考慮 。然而， 沖壓 工藝設計采用具有高 n值和低斷裂應變 的 需要額外的斷裂特性 高強度鋼 ，其在頸縮前可以估計出 。它的設計方法仍然是今后 的 工作。 在 這項研究 中 一個通過可行的成形性圖 的沖壓流程設計 已經(jīng) 被 提出了 。在有限元 仿真結果和所提出的手段的實驗結果的基礎上，可以得出以下結論。 （ 1）有限元仿真和 設計實驗 以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡已用于描述可行的成形性圖。該 可行的成形性圖 被主要工藝參數(shù) ，如初始 坯料 形狀，壓邊力，拉延筋的形狀 同時考慮 ，這些都與 沖壓 過程 有關。 （ 2） 自從用 可行的成形性圖表示的斷裂和褶皺地區(qū)以及作為 工藝參數(shù) 所有組合的安全區(qū)域 以來 ，它可以 表 明 在圖表安全區(qū)工藝參數(shù)的 選擇可能 生產(chǎn) 完善的產(chǎn)品。 （ 3）可在可行的成形性圖 看出 ， 隨著坯料偏移距離，壓邊力，拉延筋高度和拉延半徑的增加，由于 過度拉伸應力發(fā)生在 坯料 的 邊緣， 斷裂區(qū)域增大，皺紋 區(qū)域減少 。 （ 4） 該 方法成功地應用于工業(yè)的案例研究，例如 懸架和輪罩的 工藝設計。從有限元仿真和實驗結果的比較表明，通過可行的成形性圖的 沖壓 流程設計 是很有效的 ， 適合于 給定條件的 實際 沖壓 流程設計 ，如 沖壓能力 ，工具磨損，修整寬度等應 考慮 的因素 。 致謝 這項研究在財政上 得到 知識經(jīng)濟部（知識經(jīng)濟部）和韓國產(chǎn)業(yè)技術基金會（ KOTEF）通過人力資源培訓項目的戰(zhàn)略技術 支持 ，并通過 由教育部，科學技術在 20xx 年 (MEST)提供的 韓國國際 科技 交流財團 (KICOS)的贈款（第 K2060111114 08E0100 00410）。 參考文獻 [1] 郭， ， ， ， 和 ， 《最新簡化的逆算法鈑金成形分析和優(yōu)化設計 發(fā)展》 20xx 年 [2] 佩 ， 和 ，《 利用數(shù)值模擬的 板材沖壓成形 過程的優(yōu)化設計》 20xx 年 [3] ， ， 《 汽車的金屬板材 同時設計與制造的有限元模擬》 ，20xx 年 [4] ， 《 金屬板料沖壓成形過程 的 計算機輔助分析 與設計 ：第一部分 有限元建模的概念 》 ， 20xx 年 [5] ， 和 ， 《 基于 汽車 成員 沖壓設計參數(shù)的仿真研究》 ， 20xx 年 [6] 和 ， 《 汽車模具使 的 有效自動 優(yōu)化 設計 方法 》 ， 20xx年 [7] ， ， 《使用 曲面 響應 模型 對 金屬板材成形過程 的 優(yōu)化預測 》，20xx 年 [8] 李和