拉延筋 起皱破裂.doc

使拉延筋起作用的必须条件必须依赖于足够的压边力才能使拉延筋起作用。当压边力不足时,在压边圈与凹模面接触的过程中,拉延筋自身成形不足,不仅不能增加材料流动的阻力,随着材料向里流动,凸缘面将产生皱纹,皱纹产生的阻力及皱纹通过筋时的反作用力会导致压边圈上浮,皱纹还将拉毛模面。另外即使压料时筋的成形充分,如果压边力不足,材料通过筋时的反力也会造成压边圈上浮。生产过程中常常出现气压不足或波动等引起压边力不足而造成废品率上升的现象。因此使拉延筋起作用的必须条件是:初始压力足以使筋成形。确保在板料流入凹模的全过程中,随着材料硬化加剧引起弯曲力不断上升, 使筋不被抬起。(2) 当零件对称变形或者变形接近均匀及不需要很大的胀形成分等情况下,不设置筋而采用平面压边形式。(3) 材料的相对厚度大时,不用拉延筋甚至不用压料。(4) 多次拉延时,一般只在最后一次拉延时设置拉延筋。(5) 拉延筋阻力大小尚无准确的量的计算,国内外有多种计算拉延筋阻力的方法,这些方法都是建立在经过简化的等效拉延筋阻力模型基础上的。较简便的估算经验公式如下:P = L tb式中: P 拉延筋约束力(kg)L 拉延筋全长(mm)t 材料厚度(mm)b 材料抗拉强度(kg/ mm2 )这些计算方法的结果与实际情形有较多出入。一般情况下拉延筋的设置还是依经验类比而行。在实际调模中对拉延筋的调试研配占有相当的工作量,有时也是调模的主要手段,常要反复调整拉延筋的位置、间隙、R 值、高矮、数量、光洁度,有时要重新堆焊拉延筋再打磨或上数控铣。如何准确计算拉延筋的约束力,找出约束力与上述各调整要素的参数关系,继而准确设置拉延筋的位置、形状、根数,减少调试研配工作量,有待于进一步探讨。(6) 需借助数字仿真分析软件对拉延筋的设置及更改作出快速评估,减少物理试模,降低制造成本,缩短制造周期。6. 1起皱 实际冲压成形时，一般常采用调节压边力和设置拉仲筋的方法控制拉深过程中冲压件突缘与侧壁起皱，但由此又会导致板材成形极限下降，使冲压件过早地发生破裂。特别是对于形状复杂或深度大的冲压件来说，既要保证成形形状或深度，又要抑制起皱发生，在实际加工工艺中常常是比较困难的。当起皱与破裂两者发生矛盾时，起皱的抑制必须以板材不破裂为基本条件。由于起皱经常发生在汽车的覆盖件上形成波纹或折叠，极大地影响了表面质量，因此近年来对起皱的研究，特别是理论研究越来越多。起皱的形成可以由H ill的分义准则(Hutchin-son将其特别用于薄壁薄壳的情况)来预测，可以假设一个局部的分歧位移区，在这个位移区内忽略接触条件和连续性条件，就可以推导出只决定于材料性能和儿何性质的临界应力。以卞应力为坐标轴的起皱极限图就是依据这种方法制得的。研究表明zap，应力状态的各向异性以及进入侧壁的板料的曲率对起皱的影响最大，各向异性指数增大时，板料发生起皱时拉仲距离也变大。起皱还与坯料的长宽比有关，也与冲头冲压的距离有关zs用于起皱的有限元方法有两种:一种是具有完美结构的分义分析;另外一种是具有初始非理想度的非分义分析。对于第一种方法，它能够非常精确地预测起皱现象，但是分析过程复杂，而目需要一定的起皱判据;第一种方法的精确度受到初始非理想度的影响。Xu Xjeiliz采用了一种简单的模拟起皱现象的方法:在接触算法中采用节点直接投影以及使用BH G ( blankholder gap)，这种方法避免使用起皱判别准则，不需要复杂的塑性分义理论以及坯料的初始非理想度。谢晖等人z从16个单元区域的起皱分析入乎，用能量法计算，初步得到各单元的起皱临界因了，然后进一步进行区域搜索或选定区域计算，找到包含某单元最可能发生起皱的区域，得到能反映各单元起皱发生难易程度的起皱临界因了，并用云图将它描述出来，从而较精确、直观地预测起皱的发生。 对不均匀拉应力下的起皱机理、起皱规律、影响起皱高度的因素、消皱措施等，各国都进行了大量研究工作。但对剪应力下的起皱的研究还很少。崔令江zap研究表明，剪应力起皱实验中试样的起皱区长度越大，其抗剪应力起皱能力就越差;板材的硬化指数n值和厚向异性系数:值越大，抗剪应力起皱的能力越强。6. 2开裂 。开裂发生的位置卞要在:日模端部、侧壁、日模圆角部位、法兰部分和拉仲筋部分zy。由于开裂的影响因素很多，因此到日前为止，还没有十分精确的判断开裂的准则。对于开裂的判断，现在用的比较多的卞要还是成形极限图 30，包括FLCN ( forming limit curves at neck)以及FLCF ( forming limit curves at fracture);最大拉深率也是卞要判据之一，M in W an等人川结合了圆柱和圆锥杯形的内在联系，从理论上给出了圆锥杯形的极限拉深系数的判断公式。 在有限元模拟上，人们一方面在探索新的模型，另一方面将现有的判断准则与有限元模拟结合起来进行研究。I . Iomori 3z提出了一种节点分离的模型:将服从开裂准则的单元体和与它邻近的单元体共有的节点分离开来，也就是假设开裂沿着单元体的边界扩展;而一般的有限元模型中常常将服从开裂准则的单元直接删除，在一定程度上改变了材料本来的特性，导致模拟结果误差相对较大CZ. H. Chen等人33应用了混合有限元法(M fixed fi-nite element method) ,混合了位移不I I压力的有限元法，可以对板料成形中的不可压缩的塑性变形进行比较精确的模拟。而Ridha H ambli等人3a用了一种反向技术的模型，可以识别开裂准则的临界值，从而将其应用于开裂模拟中，对研究开裂准则和开裂模拟都有很大的帮助。 另外，由于摩擦力在板料成形过程中常常充当拉应力的一部分，所以摩擦和润滑也是研究开裂问题的卞要方向之一。薄板冲压成形过程中的压边力(BHF) 是板料塑性成形的一个重要的工艺参数1 。压边力的主要作用是用来增加板料中的拉应力, 控制材料的流动, 避免起皱。一般来说, 压边力过小, 无法有效地控制材料的流动, 板料很容易起皱; 而压边力过大, 虽然可以避免起皱, 但拉破的趋势会明显增加, 同时模具和板料表面受损的可能性亦增大, 从而影响到模具的寿命和板料成形的质量。所以, 压边力的合理控制就成为薄板冲压成形过程中的一个十分重要的因素。冲压工艺是非常复杂的问题，每个零件都有自己结构方面的特点，工艺补充设计和压料面形状千差万别，板料的性能参数各不相同，还有冲压过程中的润滑条件、压边力大小、拉深筋设置等工艺参数也不相同，这些因素都或多或少地对零件的冲压工艺有一定影响，而且这些因素有时还是相互影响，仅仅依靠经验很难将这些因素全部或者综合考虑，因此在这些复杂因素中积累经验比较困难，积累的过程也都比较漫长，可能需要5年也可能是10年或者更长时间，而且大部分的经验是在失败的基础上积累起来，因此经验的积累需要付出很大的代价。四、在自适应网格技术是在模拟成形过程中，在坯料遇到比较剧烈变形时自动进行局部区域的网格细分，以提高这些部位计算的准确度。自适应网格技术对冲压成形是至关重要的，因为初始的冲压板材通常比较平坦、形状很简单，刚开始就采用较小的网格，计算时间将很长。到成形后期，板材变的非常复杂，网格不细将无法提高计算精度，自适应网格技术刚好解决了这一问题，并在时间与精度上巧妙地取得了平衡。自适应网格技术提高了对零件的表面质量（表面缺陷、擦伤、微皱纹等现象）判断的准确性。1、 拉伸件起皱原因的分析 在研究具有复杂的曲面形状的拉深件之前，首先讨论最简单的材料平板形状。在平面应力作用下，平板的板厚方向由于外力的压缩成分（、中的负应力）的存在而可能引起不稳定。引起这种应力状态的外力是有很大区别的，大致可分为压缩力、剪切力、不均匀的拉伸力、板内弯曲力等。当这些外应力中的压应力成分在平板的板厚方向达到或超过其材料的稳定极限时，工件便产生起皱现象。 工件在拉深时，其凸缘部分在切向压应力作用下，使凸缘材料失去稳定而形成起皱。一般来说切向压应力在凸缘的外边缘为最大，故起皱也首先在最外边缘出现。同时，材料的相对厚度t/d0越小（即材料越薄），越容易发生起皱。起皱的走向与压应力的方向垂直。除了压应力以外，还有其它应力成分引起的起皱，其形状也不相同。 根据以上分析，拉伸过程中工件是否起皱主要由以下两个方面的因素来决定。 、坯料的相对厚度t/d0。坯料的相对厚度越小，工件抗失稳能力越差，即越易起皱。 、拉深系数m。拉深系数m越小，变形程度越大，切向压应力也随之增大。同时m小时，凸缘部分的宽度大，其抗失稳的刚度越差，所以坯料的起皱现象越厉害。 工件在拉伸时，是否能起皱的极限条件，可按下式计算： t/d0100%（34.5）（1-m） 式中：t坯料厚度，mm d0坯料直径，mm m首次拉深系数。 若坯料的相对厚度及拉深系数满足上述条件，工件在拉深时是不轻易起皱的，否则工件起皱极易产生，且t/d0越小，m越小，越易发生。 2、 防止拉深件起皱的措施 2.1、增加压边圈的压力 在拉深模中一般都加有防皱压边圈，其压边力在拉深过程不能过大或过小。若过大会增加坯料与凹模间的摩擦而使工件拉裂；若过小会使工件发生失稳而引发起皱。故拉深开始时就应施加压边力，且在拉深过程中对压边力进行随机调节和控制。对于单边压力机最好选用气垫和液压来控制压边力。对于拉深一些中、小型的工件，还可采用弹簧和橡胶，靠自身的弹性力来控制压边力的大小。 对于双动压力机，由于有两个滑块，故在拉深一开始时，外滑块首先进行压边，而内滑块进行拉深。这时应该控制好压边间隙Z（压边圈下底面和凹模上平面之间的距离）来调整压边力。若压边间隙Z1小时，当材料变厚后压边力就会猛增，对拉深极为不利，这时需要重新调整间隙值。一般情况下，间隙值Z1=（1.031.07）t较为合适（t为材料厚度）。 2.2、增加径向拉应力1 主要采取以下措施 2.2.1、工件加拉深筋 对于一些复杂曲面的工件，特别是对于凸缘较大的工件，应设有拉深筋，对防皱起到很好的效果。拉深筋应设在径向拉应力较小的位置外。 2.2.2、采用反拉深方法 采用反拉深方法可增加弯曲和磨擦，从而加大了径向拉应力，可预防起皱。 2.3、增加工序 对于必须深拉深的工件或