毛坯鑄件對塑性流動的影響
2017-12-23 21:08:28
動態(tài)詳情
毛坯形狀和尺寸的反算是薄板沖壓成型中的一個難題。毛坯形狀的確立是設(shè)計工藝和制定工藝流程的前提。毛坯形狀設(shè)計得合理,沖壓過程中材料的流動將 合理,從而明顯地減少起皺、拉裂發(fā)生的可能。對于復(fù)雜的沖壓件,采用經(jīng)驗和解析方法至今未能獲得滿意的結(jié)果。到現(xiàn)在為止,使用 多的仍是毛坯展開方法和有限元仿真方法。
研究毛坯展開方法的理論有多種,如經(jīng)驗法,滑移線法,模擬法等。
經(jīng)驗法是工廠中常用的方法,一般計算矩形、圓筒的展開長度和圓角部分的展開半徑,然后在過渡區(qū)用直線和圓弧相連。這種方法假設(shè)薄板厚度在拉延成型過程中不變,面積不變。
滑移線法技術(shù)較成熟,已被用于求等截面杯體,如圓形、橢圓形、各類盒形以及某些不規(guī)則形狀筒型體。但這種方法要作以下假定:板料法蘭厚度不變化,并處于平面應(yīng)變狀態(tài),材料各向同性,無硬化,不考慮摩擦力分布對塑性流動的影響。
模擬法是在的假設(shè)條件下,根據(jù)許多物理問題數(shù)學(xué)描述的相似性,通過數(shù)學(xué)相似理論,采用其它物理介質(zhì)構(gòu)成的模型來模擬板料法蘭的金屬流動。從理論上可以證明,沖壓工件凸緣處金屬的這種流動同相似區(qū)域相似邊界條件的純粘性流體的流動、電流的流動或熱傳導(dǎo)是相似的。一般的假設(shè)條件為沖壓前后毛坯面積保持不變,以及法蘭部分處于塑性變形狀態(tài)。
利用有限元仿真方法來求毛坯的初始形狀和尺寸是近幾年發(fā)展起來的。有增量有限元方法,幾何映射法,有限元反算法等。
增量有限元方法考慮了成型過程中金屬的塑性流動受模具形狀等多種因素的影響,有較高的精度,但耗時較大,較難設(shè)置接觸邊界條件,計算模型復(fù)雜。
幾何映射法認為應(yīng)變由變形前后板料的幾何差別定義,而變形后板料形狀已知,就可以將變形后板料上的點映射回初始板料,而且不需要載荷就能計算應(yīng)力的分布。應(yīng)變?nèi)Q于厚度分布,但變形后板料的厚度分布未知,這樣,幾何映射法取決于厚度分布的正確假設(shè)并視厚度與特定的邊界條件相匹配。
有限元反算法可看成是沖壓成型的逆過程,要解決的問題很多且計算過程復(fù)雜。這種反算法一般將成型過程簡化為一個或多個加載的過程,采用全量理論進行分析計算,所以計算可以只考慮初始態(tài)和變形態(tài),忽略中間的變化。
1)若存在組合沖壓,此時的投影面可看成是多個投影面的組合。
2)要獲得 的毛坯形狀和尺寸,應(yīng)知道在前處理過程中在何處、怎樣設(shè)置工藝措施。為解決這個問題可以在傳遞的數(shù)據(jù)中帶上在沖壓過程開始時與網(wǎng)格相對應(yīng)的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
3)求毛坯的形狀和尺寸雖然在計算機仿真過程中屬于后處理的范疇,但它又與核心處理和前處理緊密相關(guān),所以應(yīng)將三者集成化處理。
4)如果計算機仿真過程中采用了自適應(yīng)技術(shù),以上的方法同樣適合于階譜自適應(yīng)情況。當采用網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)時,上述方法實施較為困難,主要是“毛坯形狀的初步獲取”這一步應(yīng)加以修改。
5)由于計算機的舍入誤差以及某些判斷條件的存在,不可避免地產(chǎn)生誤差,從而對精度有些影響; 同時在計算機仿真的前處理過程中網(wǎng)格的劃分、核心處理的計算輸出結(jié)果等也是影響精度的根本因素。
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