温州精密冲压加工基于汽车左侧围内板拉延工艺及冲压仿真是？

一、导言

轿车掩盖件是组成轿车车身的薄板冲压件，具有资料薄、形状杂乱、结构尺度大、表面质量要求高及出产成本高等特色。形状较杂乱的冲压件要经过多道工序才干完结，可是掩盖件的质量好坏在很大程度上受拉延模质量的控制，因此拉延件的规划是冲出高品质冲压件的要害。怎么敏捷而精确地猜测整个冲压成形进程可能呈现的起皱、开裂以及不合要求的回弹等缺点并断定其间的一些重要冲压参数，成为冲压技能发展的瓶颈问题。跟着板料成形有限元理论的完善、核算机技能的敏捷发展、对冲压进程认识的深入了解，以及板料成形有限元模仿技能的日趋老练，使得模仿冲压成形进程成为可能，并日益成为推进冲压模具工业甚至轿车工业发展的要害技能。

本文以轿车左边围内板为例，根据其结构特色判别资料的活动方法，使用UG软件作合理的工艺弥补，借助冲压仿真软件AUTOFORM进行成形进程的模仿，获得了合理的拉延工艺参数，并用于辅导出产。

二、轿车左边围内板拉延工艺剖析

图1所示为轿车左边围内板零件图，资料为ST14，料厚1mm。从图1能够看出，该零件结构杂乱，需要经过多道工序才干完结，如拉延、修边冲孔、斜楔冲孔以及翻边，这儿首要偏重拉延件的规划。
图1 轿车左边围内板零件图

该零件结构杂乱，部分成形较多，是曲折、拉延和胀形复合的成果。在拉延进程中，零件中部的三个大孔是整个面中拉深深度改变最大的，因此也是较风险的部位。为了保证资料能够顺畅的流入，压料面沿零件四周的改变趋势顺延成曲面。由于零件四周的曲率改变不大，压料面没有呈现急剧台阶转化现象，使得拉延深度趋于均匀。

为了进步资料的变形程度，在零件周围布置了一整圈的拉延筋。本次模仿选用的拉延筋为半圆形，拉延筋的深度为8mm，宽度为19mm。图2为工艺弥补完结的拉延件。
图2 零件的工艺弥补图

三、模仿进程与成果

1、有限元模仿的理论方法

轿车掩盖件冲压模仿所选用的有限元方法是大变形弹塑性有限元法，是在弹塑性有限元根底之上，选用Hill有限变形理论和Lagrange描绘，由虚功原理导出速率平衡方程而树立的。

数值模仿选用的求解方法首要有静态隐式算法和动态显式算法。静态隐式算法是对于大多数板料成形进程中成形速度小于1m/s，假定整个进程均处于相似平衡状况，由虚功原理树立1个高阶非线性方程组，选用牛顿2拉费森迭代核算求解方程组。其长处是核算精度高，但在每一增量步中都需构成大型刚度矩阵，核算量大，时间长，适用于较简略成形剖析。本文选用的冲压剖析软件AUTOFROM选用的即为静态隐式算法。

2、轿车左边围内板动态冲压仿真

冲压仿真选用的资料为ST14，厚度1mm，板坯尺度为1700mm×1300mm，摩擦系数为0.15，压边力初定为1400kN。资料模型为各向异性弹塑性资料模型，其他力学性能参数如表1所示。

表1 ST14资料的力学性能参数表

将做好工艺弥补的CAD模型从UG以IGES格局导出，再导入AUTOFROM，进行网格区分得到如图3所示的有限元网格模型。
图3 有限元网格模型

模仿成果如图4所示，由图能够看出零件拉延比较充沛，起皱也较少，但在零件A、B、C三处的圆角部及周边却有多处严峻决裂。
图4 模仿成果

三、模仿成果剖析及改善

1、模仿计划的开始改善

从图4的成果剖析可知，造成决裂的首要原因是资料的流入较困难。因此能够经过调整压边力、摩擦力的巨细及拉延筋的高度，使资料更易于流入。采纳下降拉延筋的高度，改善后的拉延筋形状仍为半圆形，宽度也不变，但深度下降为6mm；一起，压边力从1400kN降为1200kN，摩擦系数改为0.12。再次进行冲压模仿，其成果如图5所示。

从图5的模仿成果能够看出，改善后的冲压作用比第一次冲压的作用有很大的改善。拉延较充沛，零件部分简直不存在显着的起皱现象，只剩下一处拉裂，即图5所示的A处，其他决裂的部位已基本得到改善。
图5 开始改善后的模仿成果

2、模仿计划的再次改善

经过剖析可知，轿车左边围内板在冲压成形进程中，部分深拉延成形部位未被拉薄前的受力状况如图6所示。

在部分深拉延部位中近似存在一个σ3等应力场，在这个等应力场中，每条曲线中的σ3为一常数，曲线上任一点的应力σ1为x，y的函数。由平衡微分方程式简化得：σ1＝-2σ3 ∫dy/dx＝-2σ3y（x）+c[2] （1）式中：y（x）—σ3等应力曲线c—积分常数在部分深拉延部位，由于传递拉延力的截面积较小，发生的拉应力σ1较大，一起，由于在该处需要搬运的资料较少，故该处资料的变形程度很小，尤其是变薄当地的最严峻。此刻σ1最大，σ1max＝s10，σ3≈0，σ3等应力曲线为y0＝y（x0），当σ1超越资料的强度极限时，掩盖件将在此处拉裂或变薄过于严峻，以致使工件作废。

边界条件：y0＝y（x0），σ3＝0，代入式（1），可得：c＝σ10＝P （2）P＝ms （3）式中：P—掩盖件拉延成形时的最大变形抗力m—反映工件受力状况的无因次系数s—变形条件下资料的实在应力将式（2）、式（3）代入式（1）中，得：σ1＝-2σ3y（x）+ms （4）依H Tresca原则，塑性方程式可为：σ1+σ3＝σs将上式代入（4）后，整理得： （5）式中：σs—资料的屈服点从式（5）能够看出，在σ3等应力曲线上，最大主应力σ1max与变形抗力成正比。即只有在此处下降其变形抗力，才干使部分深拉延部位不被拉裂。而下降变形抗力的仅有方法——即开设工艺切口。

该零件在拉延的进程中，凸模的A、B、C三部分首要和毛坯触摸，跟着板料向下运动，坯料经过塑性变形沿凹模四周被拉进。当凸模的D部分与板料完全触摸成形时，由于进料阻力过大，坯料无法流入，首要在A、B、C的圆角处发生最大的拉应力σ1max，该处成为掩盖件最单薄的部位。

当在零件容易发生部分变形的部位开设了工艺孔后，其详细形状和方位如图7所示。压边力和拉延筋的形状和尺度都坚持不变，再次进行冲压仿真，其成果如图8所示。从图中能够看出，零件冲得比较抱负。

根据模仿所供给的工艺参数，实践出产出的零件如图9所示。

四、定论

经过对轿车左边围内板的多次冲压模仿，定性地判别了冲压件的风险区域，并定量地给出了拉延成形进程中的工艺参数，较为精确地猜测了整个冲压成形进程中可能呈现的起皱、开裂等缺点，模仿成果为实践出产供给了较好的根据。

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