关于补偿回弹的冲压件模具设计方法的探讨(二)

关于补偿回弹的冲压件模具设计方法的探讨(二)

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关于补偿回弹的冲压件模具设计方法的探讨(二)

2022-03-22

建立模型时,以上述三项内容为基础,将工件的各个部分以微米为单位划分为若干部分,对存在较严重回弹问题的结构需要进行精划分。

冲压加工是一种典型的物理加工方法,应用外力破坏板材固有的物理特征,并通过模具对其进行规范,在这一过程中,板材首先受力,之后出现形变,并在整个过程中不断回弹。

各国工业生产都面临回弹问题,德国、日本等机械制造强国对回弹的控制最为成功,日本对各行业所用工件都给出十分严格的标准,而德国所用的加工材料性能突出、加工设备的刚性和精度也极为优越,因此能够有效控制回弹问题。

在板材受力的一瞬间,作用力和反作用力虽然在数值上基本是均等的,但会造成构件的形变,作用力消失后,反作用力也消失,被导入板材中的力因此失去制约,会沿着力消失的方向快速扩散,扩散的力受到板料物理性质影响,在扩散过程中不断损耗,如果在工件边缘已经严重损耗,回弹也会相对轻微,反之则较为严重。

2.3 模具设计

模具的设计理念是往复式加工,其控制则依赖于自动化技术,模具加工系统结构上包括控制端、执行端两大部分,应用集成技术和通信技术实现实际作业。

在往复加工的过程中,冲压的负载是不同的,取往复 5 次加工模式,则负载变化的基本规律为:100%、90%、 80%、70%、60%。实际工作中可视工件精度要求调整负载水平,基本规律是逐步降低。

控制端主要由计算机构成,在对工件进行加工前,要通过反复收集数据了解精度要求,设定默认程序控制加工过程,控制端与执行端连为一体,依靠通信技术进行指令的下达,并将指令集和各类软件、输入、输出系统、可视化结构集成到一块芯片中,控制全过程。

冲压件模具实际工作的流程是:设定程序、粗加工、精加工、完成。

人员下达的指令通过输入模块和通信技术传输至控制段,并实现记忆,之后模具对板料进行冲压加工,分割为规格要求下的小模块,再利用往复加工法进行精加工,最终完成冲压作业,实现工件的精度加工。

3 实验分析

3.1 实验过程

为检验往复式加工法的可行性,利用虚拟现实技术建立了实验。实验共进行 4 次,包括常规加工实验 2 次以及往复式冲压件模具加工实验 4 次,比对两组实验后的回弹量,并模拟使用,了解两类工件的使用价值。

实验过程中,人工模拟了工作环境和往复式加工的作用力、反作用力。所选的工作模型如图 1 所示。该工件的加工重点为 AGFE 范围内的部分,要求将其突出工件表面 0.5cm。

3.2 实验结果与分析

常规加工共进行四次,第一次加工所获工件, AGFE 部分突出工件表面 0.5cm,但 DB 一侧存在明显的回弹问题,回弹量达到 0.6%,无法满足使用。

第二次加工所获工件回弹问题同样在 DB 一侧,回弹量超过1%,造成 AGFE 部分突出范围大于 0.6cm,也难以满足使用要求。

应用往复式冲压件模具进行加工,第一次加工完成后,AGFE 部分突出工件表面 0.5cm,工件回弹量为 0.03%,满足使用需求,第二次加工完成后, AGFE 部分突出工件表面 0.5cm,工件回弹量为 0.02%,满足使用需求。实验数据如表 1 所示。

编辑

在随后进行的使用模拟中,以数控机床为模拟对象,为快速了解成果,人员加快了模拟速度,取 100 倍数值快速进行试验。

1、2 号工件在作业中存在严重的不稳定问题,使加工作业误差增加。3、4 号工件工作性能较为良好,也能应对电动稳定性问题。

4 结语

通过分析补偿回弹的冲压件模具设计,了解了相关理论内容。回弹是板料冲压中的主要缺陷之一,在工件制造等领域,回弹会带来很多不利影响,比如降低工件精度、影响电动稳定性、降低刚性等。

通过建立有限元模型,可以分析得到金属板料受力、形变、回弹等情况,再根据具体情况设计往复式冲压件模具。

应用虚拟现实技术对设计构想进行模拟,结果证明了设计方法的可行性。深入了解上述理论,有利于在后续工作中控制回弹问题。

参考文献:

[1]李贵 . 面向产品设计的回弹模拟与几何补偿方法研究 [D]. 华中科技大学 ,2014.

[2]解利娜 . 车身覆盖件的回弹补偿与模具型面设计方法的研究

[D]. 沈阳工业大学 ,2014.

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