中文--拉深模設(shè)計中拉深壁起皺的分析(參考版)
2025-05-17 17:34本頁面
【正文】 感謝 KYM為此課題提供試驗用的實際生產(chǎn)樣件。因此可以說：有限元方法可以取代傳統(tǒng)的實際生產(chǎn)試驗的昂貴的方法。修改后的模具設(shè)計生產(chǎn)出了無缺陷的盒形零件。根據(jù)有限元分析，起皺的原因主要是由于凸模頂部和臺階邊緣之間的不均勻拉深造成的。 另一種類型的起皺發(fā)生在實際生產(chǎn)中帶有階梯的幾何結(jié)構(gòu)的方形盒件中。較大的凸模間隙會導(dǎo)致拉深到凸模頂部與凹模肩部的金屬板料處產(chǎn)生較大的無支撐區(qū)域，而金屬板料較大的無支撐區(qū)域是形成起皺的最終原因。 第一種類型的起皺出現(xiàn)在帶有斜度的方形盒件的拉深壁處。這就證明了有限元分析方法的有效性。比較情況如圖 15所示。盒形件的外形也與用有限元模擬所獲得的外形效果一樣好。為了維 9 持較低的生產(chǎn)成本，設(shè)計師對盒形件外形做了適當(dāng)?shù)男薷?，并且根?jù)有限元模擬的結(jié)果，修改了模具，切斷去除了較低的階梯，如圖 12 所示。 有限元模擬分析指出要想獲得理想的帶有階梯的方形盒件，使用一次拉深幾乎是不可能成功的。從圖 13（ b）中可以清楚地看出，帶有階梯的方形盒件通過兩次拉深被制作出來，而且沒有褶皺。 在兩次拉深過程中，金屬板料首先拉深成較深的 臺階，如圖 13（ a）所示。如果較低的臺階被切斷去除，那么這種盒形件的拉深就與矩形盒件的拉深十分相似，詳見圖 12。毫無疑問，模具的設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)有兩處需要調(diào)整，一處是切斷整個階梯；另一處是增加拉深工序，使用 2次拉深可以獲得期望的形狀。然而在拉深壁處還是存在起皺現(xiàn)象。因此，模具應(yīng)設(shè)計成在階梯拐角處切斷一部分，如圖 11 所示，以有利于改善拉深條件。有限元分析還可以為模具設(shè)計的改進(jìn)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。在拉深過程中，仔細(xì)地看金屬板料的流動，可以看出金屬板料首先由凸模拉深進(jìn)凹模腔內(nèi)，直到金屬板到階梯邊緣 D—— E處時，褶皺才開始形成。但是從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度考慮，這種 結(jié)構(gòu)是不可行的。模擬的結(jié)果表明：正如所期望的那樣，通過壓桿的作用，階梯拐角處的起皺被控制住了，但是一些褶皺還是存在于拉深壁處。壓桿應(yīng)加到平行于起皺的方向，以便能有效的控制多余的金屬料流。因此我們得出 的結(jié)論是：通過增加壓邊力是不能抑制起皺現(xiàn)象的發(fā)生的。然而，正如和有斜度的方形盒件拉深時獲得的結(jié)論是一樣的，壓邊力對起皺的影響并不是最主要的。 還有一些試驗也是模擬褶皺的。然而，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，通過加大上述兩處圓角可以避免破裂的產(chǎn)生。從圖 8可以看出，盒形件頂部邊緣的網(wǎng)絡(luò)拉 深比較嚴(yán)重，褶皺分布在拉深壁處，這與實際生產(chǎn)中的狀況是一致的。最初的設(shè)計已經(jīng)用有限元模擬完成。金屬板料在凸模頂部的邊緣開裂，進(jìn)而形成破裂，如圖 7所示。由于凸模拐角處的小圓角半徑和復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在盒形件的頂部邊緣發(fā)生破裂，在盒形件的拉深壁處發(fā)生褶皺，如圖 7所示。生產(chǎn)中，板料的厚度為，壓力 —— 拉力關(guān)系從應(yīng)力試驗中獲得，如圖 3所示。圖 1（ b）所示為帶有階梯的方形盒件拉深用的凸模，圖 1（ b）給出了拉深壁 C和階梯處 D、 E。 距離（ mm） 圖 5 對于不同凸模間隙在 M—— N截面處的 β值 圖 6 在不同的壓邊力狀態(tài)下，拉深壁不同高度處的橫斷面線。從圖 6可以看出，幾種情況截面處的波度是相似的。如圖 4所示，在 M—— N截面處的 β值，和壓邊力分別為 100KN、 600KN的拉深相比較，模擬結(jié)果指出，在 M—— N截面處的 β值都是相同的。其他模擬條件和先前的規(guī)定保持一致（在模擬當(dāng)中采用了 300KN的壓邊力）。為了研究增加壓邊力的影響，采用凸模間隙為 50mm，不同的壓邊力數(shù)值來對有斜度的方形盒進(jìn)行拉深起皺的模擬。因此，增加凸模間隙將可能增加帶有斜度的方形盒件在拉深壁處起皺的可能性。從圖 5可以看出，在 3次模擬 中位于拉深壁的拐角處起皺比較嚴(yán)重，在拉深壁的中間起皺
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