带预制孔冲压件的临界变形机理研究(二)

带预制孔冲压件的临界变形机理研究(二)

Apr 25, 2022

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来源:机械设计与制造      2017年 第1 1期

作者:张国智

(新乡学院机电工程学院,河南新乡453003)

2,2模型的建立及计算结果的验证

当拉深的压边力等于翻边力时,是翻边的极限临界值,即:

式中:D以,d山,/一平板坯料的外径,翻边后直径,平板坯料预制孔直径,凹模圆角半径,板料厚度“,q一板材的屈服应力,单位压边力由表1的冲压的几何尺寸参数,各个几何参数为:佻147mm, dF99mm,rF55mm,t=1mm材料选取Q235钢

材料及工艺参数为: Cs=235MPa,q=25MPao求得临界翻边的预制孔直径d为77,5mm,与实验中的极限翻边预制孔直径卩0]的相对误差为13.97%,由此,验证了理论模型的准确性

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3有限元模型的建立与验证

带预制孔件,当预制孔径小的时候是拉深,当预制孔径大的时候变成翻边变形,因而,本节建立以预制孔径为参数的冲压有限元模型各个几何参数

如表1所示拉深过程具有对性,因而只对其] /4进行分析。当无预制孔时的有限元模型,如图2所示

应用ANSYS进行显式求解,冲压模具和压边圈为刚体,板材采用幂指数材料,板材最终成形时的有限元计算结果,如图3所示

从图3中可见,拉深件没有出现褶皱,说明计算结果与实验结果相符

此外,根据有限元计算的拉深力和根据实验的经验公式计算的拉深力的相对误差仅为8.65%,由此验证了所建立的有限元模型的准确性

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4冲压变形机理分析

4· 1预制孔为翻边临界值时变形过程分析

当零件冲压的几何参数如表1所示时,且预制孔径为临界值68mm时,应用所建立的有限元模型分别对压边力为 1 &228KN、8KN、OKN进行了有限元分析

其中,1 &228KN是根据拉深变形计算的压边力六分析结果,如图4、图5所示

从图4中可见,虽然材料没有被完全压紧,因为,按照拉深计算的压边力是保证在成形过程中不出现褶皱,但不会阻碍材料的流动,材料完成的是翻边

当压边力为8KN时仍然发生的是翻边,表面平整,但无压边力时发生的也是翻边,但成形后凸缘部分有较大的褶皱

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这说明,有无压边力,均发生的是翻边变形但从图5(a)中可见,当压边力不同时,预制孔的变形不同,有压边力时变形近似,但与无压边力完全不同

从图5(b)中可见,材料在凸模下行10mm之前,材料有流动,也就是这是发生了很小的拉深变形,虽然流动不大,且压边力越小材料向凹模口流动的越大,当凸模行程大于20mm时,材料的流动很小,主要发生的是翻边变形。