回弹对v形折弯成形精度的影响

回弹对v形折弯成形精度的影响

霍尼韦尔弯曲是一种柔性加工工艺。由于使用较少的模型组合，可以加工出不同规格的弯曲零件，因此在航空、汽车、家电等制造领域得到了广泛应用。后向弯曲是折叠形成的主要缺点之一。这是折叠形成加工中板料的反弹性变形。这是折叠形成加工中存在的普遍现象。它直接影响到折叠件的尺寸精度。卡其色t的返回是整个形成历史的累积效应，这与折叠材料的能源性参数、折叠形状参数、焊接尺寸参数和润湿条件有关。在这些因素的共同作用下，卡其色回收率的预测精度难以达到工业应用的要求。以前的解决方案是通过重复试验获得足够的弯曲精度。这是因为投影板的成本高，种植面积低。目前国内外对钣金折弯成形回弹的研究主要集中在理论模型的探索和有限元仿真模拟两个方面.Gan和Vogener提出一种考虑回弹的折弯下模具设计方法,这是一种通用的方法,对下模具的形状和回弹量的变化没有限制;Papeleux和Ponthot应用有限元的方法分析板料回弹变形,并通过实验验证说明有限元的方法可以用于板料折弯回弹的预测;Ling等通过有限元的方法研究压边折弯的回弹预测;ÖzgurTekaslan等通过实验的方法研究不锈钢V形折弯的回弹,对影响回弹的两个因素(板料的厚度、折弯角度)进行实验研究,结果表明板料的回弹随板料的厚度和折弯角度的增大而增大;李欧卿和梁庆伟等根据Mises屈服准则,建立了弹塑性材料线性硬化条件下板料折弯成形的回弹计算模型,并推导出纯折弯条件下折弯的最小折弯半径计算公式;NaderAsnafi针对一系列不用厚度的板料进行折弯实验,得出下模具V形开口宽度和板料厚度对板料回弹及发生折弯断裂破坏的影响;郑鹏和韩方方等利用Dynaform有限元分析软件模拟汽车内衬板的冲压成形过程,并分析比较了各个冲压成形参数对回弹的影响,降低了磨具成本,缩短了模具的开发周期,对模具设计具有一定的参考价值;S.K.Panthi、N.Ramakrishnan和M.Ahmed等对大变形、大旋转的折弯成形问题进行有限元分析,模拟不同参数组合情况下的成形与回弹过程,并分析材料性能参数与润滑条件对于回弹的影响;K.Yilamu、R.Hino和H.Hamasaki通过实验与有限元分析的方法研究了不锈钢复合铝板的成形与回弹过程,着重讨论了板料的厚度与折弯角度对回弹的影响,与此同时,研究了材料的包申格效应对于折弯回弹的影响;R.Narayanasamy和P.Padmamabhan研究了润滑条件对于折弯成形回弹的影响,通过实验的方法定性地分析了有润滑剂和无润滑剂条件下板料折弯回弹的差异;Z.Q.Jiang、H.Yang和M.Zhan等对钛合金管材折弯回弹的影响因素进行深入研究,从折弯角度、材料的屈服极限、加工硬化系数、加工硬化指数、杨氏模量和板材壁厚等方面分析了各个因素对折弯回弹的影响;HezongLi、XianghuaiDong和YuShen等提出一种考虑塑性应变与塑性应变强化的理论模型,用于纯铝箔折弯回弹分析,对不同厚度的铝箔进行折弯试验,并与理论模型的计算结果进行比较,验证了理论模型预测结果的准确性.已有的关于钣金折弯回弹的有限元模拟分析大部分都集中在考虑模具的几何尺寸参数和折弯角度对于回弹的影响方面,而对于材料性能参数和润滑条件对于折弯回弹的影响的研究则较少.本文采用ABAQUS有限元分析软件对钣金V形折弯与回弹过程进行仿真计算,分析工件及模具的几何尺寸、材料的性能参数和润滑条件对板料折弯回弹的影响.工件及模具的几何尺寸参数包括工件的厚度、折弯深度、上模具的圆角半径和下模具的开口宽度.材料的性能参数包括材料的弹性模量和加工硬化指数,润滑条件是指模具与工件之间摩擦系数.1折弯回弹过程模拟ANASYS和ABAQUS是两种最常用的有限元分析软件,其中,ANASYS常用于线性分析,ABAQUS更适合用于非线性分析.板料成形及回弹过程存在几何非线性、材料非线性和接触非线性,所以本文采用ABAQUS有限元软件模拟板料的成形及回弹过程.折弯回弹过程的模拟一般可以采用两种方法,即有模法与无模法.有模法是指在板料折弯成形结束后,控制上模反向运动直至接触消失,这种方法的计算时间较长;无模法是指在板料折弯成形结束后,去除模具并代之以接触反力,直至接触反力减小到零为止.无模法的模拟计算时间要明显少于有模法,因此本文采用无模法模拟板料的回弹过程.在模拟算法方面,本文采用显式/隐式相结合的方法模拟板料的折弯成形及回弹过程,即采用动力显式算法模拟板料的成形过程,而用静力隐式算法模拟板料的回弹过程.本文利用ABAQUS建立的有限元仿真模型如图1所示.图中,R为上模具端点的圆角半径,w为下模具的开口宽度,t为折弯工件的厚度.2影响因素分析2.1材料因素参数对回波的影响利用有限元分析软件对钣金V形折弯成形及回弹过程进行模拟仿真,分析材料性能参数弹性模量和加工硬化指数对折弯回弹的影响.2.1.1折弯回弹仿真结果设定弹性模量E分别为90、130、170、210和250GPa,折弯深度分别取为15、20、25、30和35mm,仿真计算钣金折弯的回弹量,计算结果如图2所示.从图2中可以看出,回弹角度随着弹性模量的增大而减少.当折弯深度小于30mm时,回弹随着折弯深度的增加而增加,当折弯深度大于30mm时,随着折弯深度继续增大,回弹开始减小.2.1.2硬化指数对回弹的影响设定硬化指数n为0.05、0.1、0.2和0.3,折弯深度分别取为15、20、25、30和35mm,仿真计算钣金折弯的回弹量,计算结果如图3所示.从图3中可以看出,折弯材料的硬化指数对回弹的影响很大,回弹随着硬化指数的增大而减小.2.2板料厚度的影响板料的形状尺寸参数对回弹也存在很大的影响,其中板料的厚度对于回弹的影响最为明显.分别采用不同厚度的板料进行折弯仿真试验,分析其影响结果.设定板料厚度t为1.0、3.0、5.0和8.0mm,折弯深度分别取为15、20、25、30和35mm,仿真计算钣金折弯的回弹量,计算结果如图4所示.从图4中可以看出,板料厚度对回弹的影响较大,钣金折弯的回弹量随板料厚度的增大而减小.2.3模具尺寸参数对折弯回弹的影响在回弹的影响因素分析中,模具的尺寸参数是必不可少的,其中下模具开口宽度和上模具的圆角半径对于回弹的影响较大.研究中分别采用不同的下模具开口宽度参数和上模具圆角半径参数进行折弯仿真试验,并分析模具尺寸参数对折弯回弹的影响.2.3.1折弯回弹仿真结果设定下模具开口宽度w为30、50、80和100mm,折弯深度分别取为15、20、25、30和35mm,仿真计算钣金折弯的回弹量,计算结果如图5所示.从图5可以看出,钣金折弯的回弹量随着下模具开口宽度的增大而增大.下模具开口宽度为30和50mm,折弯深度大于30mm时,回弹开始减小,说明在下模具开口宽度较小的情况下,折弯深度对板料回弹的影响很敏感.在折弯压力允许的情况下,应该尽量选择小的下模具开口宽度.2.3.2折弯深度的影响设定上模具圆角半径R为1.0、2.5、5.0、10.0和20.0mm,折弯深度分别取为15、20、25、30和35mm,仿真计算钣金折弯的回弹量,计算结果如图6所示.从图6中可以看出,上模具圆角半径的差异,对回弹的影响较小,回弹随上模具圆角半径的增大而减小.折弯深度小于30mm时,板料折弯的回弹量随折弯深度的增大而增大,当折弯深度大于30mm时,随着折弯深度的继续增加,回弹量开始减小.2.4折弯深度对回弹的影响在V形折弯成形中,润滑条件主要指的是板料与下模具之间的压力与摩擦力关系指标.一般情况下,压力与摩擦力符合库仑摩擦定律,所以衡量润滑条件的主要参数就是库仑摩擦因数.设定板料与下模具间的库仑摩擦因数f分别为0.02、0.1、0.2和0.3,折弯深度分别取为15、20、25、30和35mm,仿真计算钣金折弯的回弹量,计算结果如图7所示.从图7中可以看出,在折弯深度小于20mm的情况下,润滑条件对回弹的影响很小,当折弯深度大于20mm时,回弹随着摩擦因数的增大而减小.折弯深度小于30mm时,板料折弯的回弹量随折弯深度的增大而增大,当折弯深度大于30mm时,随着折弯深度的继续增加,回弹量开始减小.3折弯回弹的影响通过有限元分析软件ABAQUS对钣金V形折弯成形及回弹进行仿真分析,研究了板料的材料性能参数(弹性模量,硬化指数)、板料厚度、模具尺寸(下模具开口宽度,上模具圆角半径)和折弯件与下模具之间的润滑条件对折弯回弹的影响.各影响因素的分析结果如下:1)折弯件的材料性能参数对回弹的影响很大,回弹量随着弹性模量的增大而显著减小,回弹量随着硬化指数的增大而逐渐减小.2)折弯件板料的厚度对回弹会产生显著的影响,回弹随板