基于林用消防车DP590高强钢冲压件回弹性能的研究(二)

基于林用消防车DP590高强钢冲压件回弹性能的研究(二)

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基于林用消防车DP590高强钢冲压件回弹性能的研究(二)

2022-04-01

因此,采用最小二乘法只拟合板厚对回弹的影响,用ya+ 和 ya-、yb+ 和 yb- 分别表示 A、B 截面的最大垂直正回弹值和最大垂直负回弹值,拟合式如式(1)~(4)所示。

(1)ya+=-9.2313x3+41.993x2-62.817x+33.31 R2=1

(2)ya-=0.9295x3-4.621x2+8.0439x-5.6176 R2=1

(3)yb+=-2.9214x3+11.852x2-15.616x+8.7151 R2=1

(4)yb-=0.1271x3+0.0885x2-1.1334x+0.071 R2=1

式中:x 为板厚,mm;R2 为回归平方和与总离差平方和的比值。

拟合公式中 R2 值等于 1,说明拟合公式准确性高,可为工艺参数的选取提供参考。

研究结果显示: 板料的翘曲回弹现象并不能单一地用某一个截面的最大垂直回弹量来描述, 而应从结构的整体出发,因此引入垂直回弹量差的概念,即不同截面处回弹量的差值。

如图 3 所示,d1、d2 和 d3 分别表示结构件在 A、B 两截面处最大垂直正回弹量差和最大垂直负回弹量差。

从图 3(a)可看出,在板厚 t=1mm 的 d1 小于 t=2mm 的 d2, 即板厚 t=1 mm 的垂直回弹量差较小 (t=0.8mm 处的回弹量差更小,但各截面的垂直回弹量大,不予考虑)。

但单独来分析发现:板厚 t=1mm 处的各截面垂直回弹量比 t=2mm 处的大, 而 t=2mm 处的回弹量差值大约为 0.5mm, 且各截面垂直回弹量较小, 更满足工艺要求。

从图 3(b)可看出,虽然在板厚 t=0.8mm 处的 B 截面最大垂直负回弹量最小,但相应的 A 截面的垂直负回弹量最大,翘曲变形严重,不可取;同样在板厚 t=1mm 和 t=1.2mm 中间,曲线相交于点 Q,即回弹量差最小

但各截面的垂直回弹量却达到了-1 mm 左右,不符合工艺装配要求;而在板厚 t=2mm处,虽 d3 回弹量差相对较大,但 A 截面的最大垂直负回弹量为-0.58mm,B 截面的最大垂直负回弹量为-0.82mm,相对来讲这更符合工艺要求。

在板厚 t=2mm 下,进一步研究摩擦系数对结构件回弹的影响,结果如图 4 所示。

可看出,只有在摩擦系数为 0.15 的 A 截面处的最大垂直负回弹量最大但值也接近-0.5mm,基本能满足工艺要求,并且其余的回弹量都在摩擦系数为 0.15 条件下最小,因此结构件整体的垂直回弹量相对较少。

综上,板料的厚度应选 2mm、摩擦系数选 0.15,垂直回弹量以及最大垂直回弹量差相对较小, 较为符合工艺装配的要求。

3 回弹控制方法以及加强筋的设置

经过以上分析, 得到了最佳的板厚和摩擦系数组合,但其垂直回弹量仍然大于工艺要求的范围,故需要采取其他的回弹控制方法。

目前除了控制工艺参数外,还可以通过控制材料性能、整形校正法以及模具补偿法等来控制回弹[10]

但这几种方法对高强构件上设置加强筋的方法, 通过增加截面的惯性矩来提高结构刚度和抗弯曲能力,从而减少回弹量[11]

此方法并不影响本文结构件的表面精度要求和正常装配问题。

因此选择在变形较大且距离两端 70mm 处设置两条长形加强筋,两筋直线设计并贯通,长为 192.37mm、宽 5mm、高 2mm,如图 5(a)所示。

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将设计好的结构件导入 Autoform 中进行仿真分析,板厚 t=2mm、摩擦系数μ=0.15,成型结果如图 5(b)、(c)所示。

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从结果中看出,整个结构变形均匀,无起皱和钢的回弹控制都存在一定的不足之处。

本文根据结构件的材料特性以及几何形状,在设计时,采用在结设置加强筋的 A、B 截面与未设置加强筋的 A、 B 截面的最大垂直正负回弹量的对比如表 3 所示。

可看出,A、B 截面的最大垂直正回弹量分别减少了 1.629、1.162 mm; 最大垂直负回弹量分别减少了0.449、0.509mm,抑制效果明显。

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表 3 设置加强筋与未设置加强筋的最大垂直正负回弹量

破裂现象,加强筋部分胀形充分,最大减薄处板厚为 1.62mm,减薄率为 19%;最大板厚为 2.2 mm,增厚率为 10%, 满足高强钢的冲压成型要求 (减薄率<20%)。

查看加上加强筋后的结构件及 A、B 截面的垂直回弹量,如图 6 所示。

从图 6(a)可看出,加上加强筋后的结构件最大垂直正负回弹量分别为 0.381mm 和-0.369mm,完全控制在±0.5mm,达到了零件装配的要求。

4 结论

(1) 通过回弹量与板厚的关系曲线图以及板厚在 2mm 下不同摩擦系数对回弹的影响曲线图,最终得出在板料厚度 t=2mm、摩擦系数μ=0.15 时,垂直回弹量以及最大垂直回弹量差相对较小, 较为符合工艺装配要求。

(2) 结构件在设置加强筋后,A、B 截面的最大垂直正回弹量分别减少了 1.629 mm 和 1.162 mm,最大垂直负回弹量分别减少了 0.449 mm 和 0.509 mm;且结构件的最大垂直正负回弹量分别为 0.381 mm 和-0.369mm, 完全控制在工艺要求的±0.5mm 之间,这提高了装配精度。

参考文献:

[1] 邹本存,储江伟.基于层次分析法的林用车辆技术状况分析

[J].东北林业大学学报,2014,42(6):148-150.

[2] 丛静华,何瑞银,王家胜.森林消防车的发展现状和功能分析

[J].林业机械与木工设备,2006,34(8):4-6.

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