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冲压件的工艺过程及受力分析

发布时间:2019-10-30发布者:博江金属

板料成形又称为冲压,这种成形方法通常是在常温下对板料进行成形,所以也称冷冲压。对于某个金属薄板零件,一般要经过多个工艺过程,才能直接用于装配。常见的工艺过程有如下几种

(1)冲裁

为了生产和运输方便,板料多是卷料。首先要将板材分离为一定形状的坯料才能用于冲压生产。这是一个复杂的塑性剪切和破坏过程,在板料边缘会有局部的硬化现象。冲孔和修边也是冲裁过程。

(2)弯曲

较简单的情况是沿一条直线将板料折弯。仅在弯曲部分发生塑性变形。如材料延性不够,在弯曲部位外表面容易发生破裂。但由于回弹的原因,精确控制弯曲角度非常困难。板料一边被夹持不动,另一边被夹紧绕边缘旋转一定角度;冲头向下运动将材料压入v形模具中;在滚轧机械中有成套的轧棍,大型面板及复杂的槽型截面都可以用这种工艺制造;2。2(d)是翻边,通常用于对冲压件边缘进行处理。将板料边缘弯曲直至贴在板料背面,从而使零件形成圆润的边缘,叫做包边。

(3)拉深成形

拉深也叫拉延,是利用模具使冲裁后的坯料变成开口的空心零件的冲压工艺方法。通常情况下一副拉延模包含凸模、凹模和压边圈。拉延工艺广泛应用于汽车覆盖件,与其它工艺配合,可以制造出形状极为复杂的零件。按照变形力学特点可分为:直壁圆筒形零件、盒形件、曲面形状零件(指曲面旋转体)和非旋转体曲面形状零件等四种类型。

此外还有胀形、液压成形、管胀成形、热成形等多种工艺方式。通常情况下一个工业零件的成形过程包含许多基本的成形工艺。汽车覆盖件是板材冲压成形加工中较复杂的,一般要经过拉深、修边、翻边、冲孔等多道工序才能得到一个可用于装配的零件。能否得到合格的覆盖件,关键在于冲压的可行性。冲压的质量直接决定了零件的较终品质,本文就是基于覆盖件冲压过程模拟而对拉延模具进行结构优化和受力分析的。

为了给后续模具结构优化和分析提供准确的荷载信息,覆盖件拉延成形过程模拟必须达到以下目标:

(1)拉延成形模拟中需采用与模具结构优化和分析中相同的模具表面网格。这样由成形模拟得到的模具表面节点力就可以直接施加到结构优化和分析模型中;

(2)拉延成形模拟需保证模拟出的零件成形性能良好,即零件可以生产;

(3)拉延成形模拟中的材料参数、工艺条件要尽可能接近实际生产情况,以保证结果与实际的可比性。

由于板料成形是包括几何非线性、材料非线性、边界条件非线性的大变形问题,有限元算法的选择、单元类型、材料模型以及接触和摩擦的处理都将影响模拟结果的精度。

通常用伸长率和断面收缩率来表征材料的延性。然而在板料成形中,材料的应力应变状态比较复杂,如何才能简单准确地判断材料破裂是一个重要问题。板料成形中厚度方向的应力与板料平面内的应力相比很小,这样就可以假设板料法向应力为零,则板料成形中材料的应力状态简化为平面应力。

许多板料成形工艺中,板料在板料平面承受双向拉伸,破坏发生在局部颈缩之后。局部颈缩与圆形试件拉伸试验中的颈缩不同。对于金属板料试件,颈缩时试件在宽度和厚度方向上都在减小,而局部颈缩时,试件仅在厚度方向上减小,而宽度方向上没有减小。


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