新聞：工藝模擬設置如何影響回彈結果

2017-03-17 by:CAE仿真在線來源:互聯網

近些年,新材料在汽車沖壓件的生產中應用越來越多,例如高強鋼和鋁板。比起那些通過常規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,回彈和回彈補償在汽車行業已經成為挑戰性的問題。為了迎接這些挑戰,獲得精確的回彈模擬,精準的工藝描述非常必要。

模擬設置和回彈結果

回彈通過使用A柱加強板進行分析。大部分產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。

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用兩種不同的設置進行模擬,A和B,詳情如下。圖二顯示基于這兩種不同設置的回彈模擬結果。回彈計算采用自由回彈,回彈量為法向方向數值。兩種模擬下回彈值的差異引出一個問題,為什么這里會有差異。

基于模擬設置A和B的回彈結果

圖二:基于模擬設置A和B的回彈結果

成形工藝模擬設置

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。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

圖三:拉延工序的定義

成形工藝設置A

圖四中的四張圖片呈現了拉延、修邊、翻邊和回彈。拉延工序根據上述模擬后,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,進行自由回彈計算。

成形工藝設置A

圖四:成形工藝設置A

成形工藝設置B

圖五所示的軟件模擬設置同沖壓車間的實際工藝設置非常接近。這五張圖呈現了拉延、分段修邊T30、分段修邊T40、翻邊及回彈。對完整工藝的精確表述被稱為全工藝流程模擬。如上所述,拉延工序結束后,修邊、沖孔被分成兩個工序。實際上,修邊是分段完成的,因為要確保修邊廢料可以排出。如果一次性整體修邊的話,實際生產中難以排出廢料。修邊和沖孔時,需要相當的力量來分開廢料。因此,板料必須被緊緊壓住以避免不需要的板料移動或成形。如下圖五中第二和第三張圖呈現了上下模如何保證產品型面不被改變。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,最后來執行自由回彈模擬。

成形工藝設置B

圖五:成形工藝設置B

成形工藝設置比較

圖二呈現的回彈結果顯示了基于各自模擬設置的差異。設置A和設置B之間最主要的差異是后序的模具運動。一個潛在造成不同結果的原因可能是修邊工序T30和T40中工具閉合時一定量的塑性變形。確定模具關閉期間塑性變形是否發生就需要分析塑性應變率。圖六顯示在T30的上下模閉合時的塑性應變率。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。通過厚度的變形標明在這些圓角處存在彎曲變形。總的來說,彈塑性彎曲變形導致很明顯的幾何偏差引起回彈。在工藝設置B中,由于上下模閉合引起輕微彎曲變形產生回彈。在工藝設置A中,后序工序中工具關閉不模擬。因此,對回彈的影響在模擬結果中沒有體現。

T30工序,上下模閉合后的塑性應變率