鋰離子動力電池鋁塑膜沖坑制程工藝仿真（2）——仿真應用【轉發】

2017-08-18  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

上一篇文章:鋰離子動力電池鋁塑膜沖坑制程工藝仿真(1)——沖坑機理

本文主要通過ABAQUS軟件對鋁塑膜進行沖壓成型仿真,找出成型過程的薄弱部位以及對延伸性沖壓和補償性沖壓進行對比分析。

上篇文章介紹了鋁塑膜的結構,以及沖壓成型后鋁塑膜的關鍵檢測項目鋁層的殘存率,一般要求殘存率大于60%。為便于仿真計算,在仿真應用中,我們只分析鋁層的成型,既鋁塑膜簡化建模,只建立鋁層結構。

一、模型說明

延伸性沖壓和補償性沖壓模型如下:

以補償性沖壓模型界面為例,具體結構如下:

模型簡化界面示意圖如下:

二者的主要區別在于鋁板(鋁塑膜)的邊界條件,延伸性沖壓鋁板與下模板(Die)接觸區域設置為固定約束,補償性沖壓鋁板與上壓板(blankholder)和下模板(Die)設置為摩擦接觸,上壓板施加壓力。

由于運算時間比較長,本文采用load rate scaling方法,進行算短時間運算,但是由于加載速率放大,導致的慣性對結果的準確度造成一定影響,但不影響整體對比分析。

二、結果分析

1)應力分布結果

兩種沖壓成型后的整體結果對比圖如下:

延伸性沖壓應力分布云圖

補償性沖壓應力分布云圖

由上圖可以看出仿真結果與我們預想的一樣,在凸模(Punch)四角處的應力最大,延伸性沖壓的最大應力與補償性沖壓無太大區別。延伸性沖壓在成型底部出現了明顯應力紋,而補償性沖壓底部應力紋較小。兩者底部均顯示有凹陷現象。補償性沖壓四邊出現由補償引起的微小縮邊現象。

原因分析:延伸性沖壓成型過程中,沖深部分完全由底部材料變形補充,底部發生塑形變形相對較多,沖頭(凸模)離開后,底部分布發生不均勻回彈,表現為條紋形塑性區域,即所看到的應力紋。補償性沖壓成型過程,沖深部分由底部和壓邊材料同時補充,引起底部的皺褶會明顯減少。凹陷現象,一方面為采用load rate scaling減少運算時間,造成的底部中心區域慣性力,而引起的塌陷,一方面是沖坑過程中材料的自身變形,此部分在后邊的等效塑性應變可以看出。

2)等效塑性應變分布結果

延伸性沖壓等效塑性應變云圖

由上圖可看出延伸性沖壓的最大等效塑性應變要遠大于補償性沖壓的最大等效塑性應變。塑性應變分布呈類似的四角對角交叉分布。

三、部分結論

根據文獻可知通常影響沖坑質量的因素如下圖所示

盡管影響鋁塑膜沖壓質量的因素很多,但是由仿真結果我們可以知道影響鋁塑膜沖坑的主要設計元素為凸模Punch和凹模Die的四個角的倒角,補償性沖壓能夠有效的降低局部塑性形變,有利于增加沖深。此外我們還可以通過修改接觸面摩擦系數來模擬磨具粗糙度對沖坑質量的影響。通過減小凸模和凹模、減小部分區域摩擦系數來模擬部分壓邊沒有壓緊,已模擬沖坑皺褶現象、通過改變磨具邊線R角查看邊線R角對沖坑質量的影響。

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