毛坯鑄件修正形狀的基本步驟及零件形狀誤差
大多數(shù)沖壓件在成形過程中毛坯上各部分變形情況很復雜,各處的金屬質點的流動情況和應力分布不均勻。在成形過程中,既要毛坯 大變形區(qū)不開裂,也要避免毛坯增厚的區(qū)域發(fā)生起皺。影響沖壓件成形性的參數(shù)很多,如拉延筋的布置、壓邊力的控制、合理毛坯形狀的確定、模具的運動、模具的幾何參數(shù)等。毛坯形狀和尺寸是控制板料成形過程金屬流動的一個重要的工藝參數(shù),也是分析沖壓件變形程度、設計工藝及擬定工藝規(guī)程的前提。如果毛坯形狀合理,可以變形過程中金屬流動不均勻的現(xiàn)象,提高成形 ,并能減小切邊余量。
毛坯形狀確定問題在20世紀50年代就已經(jīng)提出,研究者們提出了很多毛坯形狀的計算方法。目前常用的毛坯形狀設計方法大致有以下幾種:經(jīng)驗法、滑移線法、勢場模擬法、幾何映射法、增量有限元試錯法和有限元反向法等。經(jīng)驗法、滑移線法、勢場模擬法和幾何映射法采用了一些近似條件,精度較差。增量有限元試錯法和有限元反向法這類數(shù)值計算方法,適用于任意形狀沖壓件的毛坯設計,具有較好的通用性和精度。
有限元反向法可以在模具和工藝參數(shù)以及毛坯未知的情況下,作前期的大致模擬分析,是一個的分析工具。
在沖壓成形中,零件的形狀誤差主要分為兩種情況:一是成形零件的凸緣輪廓小于目標零件的凸緣輪廓;二是成形零件的凸緣輪廓大于目標零件。毛坯形狀修正的基本思路是,將成形零件與目標零件之間的形狀誤差補償?shù)矫魃?,即通過修改毛坯的輪廓形狀,降低成形零件和目標零件之間的形狀誤差。
修正毛坯形狀的基本步驟如下:
1)分割成形零件的輪廓線,若干參考點;
2)確定參考點在成形前的毛坯輪廓線上的位置,稱為標定點;
3)求出參考點的形狀誤差,并以此確定修正后的標定點位置;
4)將修正后的標定點連接成光滑曲線,修正的毛坯形狀。
毛坯邊緣上的某點在成形后仍位于成形零件的邊緣上,由于在成形過程中毛坯邊緣上各點的流動情況很復雜,很難根據(jù)成形零件邊緣上某點的位置來確定該點在成形之前毛坯邊緣上的位置。由于增量有限元法模擬中存在網(wǎng)格重劃分,根據(jù)計算結果追蹤質點軌跡也很困難。本文提出了一個毛坯輪廓邊質點法向流動的假設,來近似定位成形零件邊緣上的某點在毛坯邊緣上的位置。即假設在增量成形的任意一個中間過程中,毛坯邊緣上任一點的瞬時流動方向是沿著毛坯邊緣線在該點處的法線方向。
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