新聞：工藝模擬設(shè)置如何影響回彈結(jié)果

2017-03-17 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

近些年,新材料在汽車沖壓件的生產(chǎn)中應(yīng)用越來越多,例如高強(qiáng)鋼和鋁板。比起那些通過常規(guī)深拉延鋼制作的沖壓件,用這些新材料做的沖壓件更易受回彈影響,回彈和回彈補(bǔ)償在汽車行業(yè)已經(jīng)成為挑戰(zhàn)性的問題。為了迎接這些挑戰(zhàn),獲得精確的回彈模擬,精準(zhǔn)的工藝描述非常必要。

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模擬設(shè)置和回彈結(jié)果

回彈通過使用A柱加強(qiáng)板進(jìn)行分析。大部分產(chǎn)品型面通過第一道工序成形,也就是深拉延成形。在修邊和沖孔之后,零件已經(jīng)基本上最后成型。最后一道工序中,底部小的翻邊被成形。圖一為各個(gè)工序成形后的工序件。從左向右顯示:初始毛料,拉延工序件,修邊和沖孔后的工序件,以及翻邊后的最終零件。

初始毛料及拉延、修邊、沖孔和翻邊后的工序件。

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圖一:初始毛料及拉延、修邊、沖孔和翻邊后的工序件。

圖一描述的工藝可以通過應(yīng)用兩種不同的設(shè)置進(jìn)行模擬,A和B,詳情如下。圖二顯示基于這兩種不同設(shè)置的回彈模擬結(jié)果?；貜椨?jì)算采用自由回彈,回彈量為法向方向數(shù)值。兩種模擬下回彈值的差異引出一個(gè)問題,為什么這里會(huì)有差異。

基于模擬設(shè)置A和B的回彈結(jié)果

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圖二:基于模擬設(shè)置A和B的回彈結(jié)果

成形工藝模擬設(shè)置

全工序的精確模擬包括拉延、后序和回彈模擬。模具最初的位置如圖三所示。第一道拉延工序采用單動(dòng)拉延和雙曲壓料面。利用分段、變截面的拉延筋來控制材料流動(dòng)。A和B模擬中,拉延工序是一樣的;然而后序的模擬并不同。

拉延工序的定義

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圖三:拉延工序的定義

成形工藝設(shè)置A

圖四中的四張圖片呈現(xiàn)了拉延、修邊、翻邊和回彈。拉延工序根據(jù)上述模擬后,定義零件上所有修邊和沖孔輪廓。模擬過程中,沖孔輪廓內(nèi)和修邊輪廓外的單元被刪除。這是沖壓模擬中非常普遍的方法。為了模擬翻邊工序,并避免不想要的零件彎曲,工序件被緊緊壓住。零件上部平的區(qū)域用扁平工具壓緊。工序最后,零件從所有模具和約束中釋放出來,進(jìn)行自由回彈計(jì)算。

成形工藝設(shè)置A

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圖四:成形工藝設(shè)置A

成形工藝設(shè)置B

圖五所示的軟件模擬設(shè)置同沖壓車間的實(shí)際工藝設(shè)置非常接近。這五張圖呈現(xiàn)了拉延、分段修邊T30、分段修邊T40、翻邊及回彈。對(duì)完整工藝的精確表述被稱為全工藝流程模擬。如上所述,拉延工序結(jié)束后,修邊、沖孔被分成兩個(gè)工序。實(shí)際上,修邊是分段完成的,因?yàn)橐_保修邊廢料可以排出。如果一次性整體修邊的話,實(shí)際生產(chǎn)中難以排出廢料。修邊和沖孔時(shí),需要相當(dāng)?shù)牧α縼矸珠_廢料。因此,板料必須被緊緊壓住以避免不需要的板料移動(dòng)或成形。如下圖五中第二和第三張圖呈現(xiàn)了上下模如何保證產(chǎn)品型面不被改變。在翻邊工序中,板料也要被完全壓住以避免不需要的板料移動(dòng)或成形。模擬的最后一步是要釋放所有的工具和約束,最后來執(zhí)行自由回彈模擬。

成形工藝設(shè)置B

圖五:成形工藝設(shè)置B

成形工藝設(shè)置比較

圖二呈現(xiàn)的回彈結(jié)果顯示了基于各自模擬設(shè)置的差異。設(shè)置A和設(shè)置B之間最主要的差異是后序的模具運(yùn)動(dòng)。一個(gè)潛在造成不同結(jié)果的原因可能是修邊工序T30和T40中工具閉合時(shí)一定量的塑性變形。確定模具關(guān)閉期間塑性變形是否發(fā)生就需要分析塑性應(yīng)變率。圖六顯示在T30的上下模閉合時(shí)的塑性應(yīng)變率。不僅中性層,也分析上下表面。中間的圖片,表示中層,幾乎不顯示任何塑性應(yīng)變率,然而頂層和底層則在圓角處顯示一定量的塑性變形率。通過厚度的變形標(biāo)明在這些圓角處存在彎曲變形?？偟膩碚f,彈塑性彎曲變形導(dǎo)致很明顯的幾何偏差引起回彈。在工藝設(shè)置B中,由于上下模閉合引起輕微彎曲變形產(chǎn)生回彈。在工藝設(shè)置A中,后序工序中工具關(guān)閉不模擬。因此,對(duì)回彈的影響在模擬結(jié)果中沒有體現(xiàn)。

T30工序,上下模閉合后的塑性應(yīng)變率