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DYNAFORM矩形拼焊件拉深成形有限元分析与工艺正交优化(8)
(2)由于薄厚两侧母材的承载能力不一样,将导致拉深过程中材料流入和焊缝两侧材料变形不均匀,产生焊缝移动,加剧薄侧材料的应变集中,从而降低整块板料的成形性能。因此,需要选择合适的模具来解决这些问题,
为了使得差厚拼焊板料能够与模具充分接触,可选择将压边圈和凸模改造分块式;分块式压边圈则由于薄厚两侧材料所受的压边力可以分别调节,因而能够同时防止起皱和破裂的提前发生。
4 矩形拼焊板盒形件冲压成形的仿真分析及正交优化
本仿真采用分块式压边圈,它不但可以使得差厚拼焊板料能够与模具充分接触,还可以针对两侧材料流动性的不同施加不同的压边力,从而更好的防止起皱。影响冲压成形性能有很多因素,其中影响最大的也是最主要的包括:压边力,凸模圆角半径,板厚比,冲压速度,焊缝位置。首先冲压速度应该先讨论,因为冲压速度直接影响到冲压过程的快慢,冲压成形的质量,过大的冲压速度会造成计算误差较大,容易出现破裂。其次要研究压边力对冲压成形的影响,过小的压边力会使冲压过程中容易出现起皱,变形;过大的压边力则容易出现破裂。接下来是研究凸模圆角半径对变形结果的影响。因为前三个因素都是外加条件所以应先讨论,最后是研究板料本身的性质,如板厚比和焊缝位置。因此,仿真试验顺序安排如下:
(1)研究冲压速度对变形结果的影响,
(2)研究压边力大小对变形结果的影响,
(3)研究凸模圆角半径对变形结果的影响,
(4)研究板厚比对变形结果的影响,
(5)研究焊缝位置对变形结果的影响。
4.1 冲压速度对成形的影响分析
冲压速度对拉深的成形效果有着重要的意义,冲压速度不能过慢也不能过快,合理的冲压速度不但可以防止起皱的现象,还能提高成形效果。不同冲压速度分析方案如下:
(1)凸、凹模的间隙为1.4t,凸模圆角半径为10mm,凹模圆角半径为10mm;
(2)压边力组大小为P1=170KN,P2=200KN,拉深深度为30mm;
(3)材料参数如表3.1;摩擦系数0.15;
(4)焊缝居中,板厚比为1.4mm/1.0mm,不同冲压速度见下表4.1。
根据上述的参数设定在DYNAFORM中进行分析,分别采用不同冲压速度进行模拟,模拟试验结果如表4.1所示:
表4.1不同冲压速度下的实验数据表
冲压速度(mm/s) 1500 2000 3000 4000
最大变薄率(%) 21.470 20.885 20.938 20.657
最大变厚率(%) 3.332 3.129 3.203 3.145
最大应力(Mpa) 372.450 368.467 365.747 405.835
最小应力(Mpa) -378.870 -385.072 -385.782 -388.308
最大应变 0.103 0.099 0.100 0.099
最小应变 -0.445 -0.447 -0.453 -0.450
焊缝移动量(mm) 2.407 2.257 2.302 2.722
成形效果 好 最好 好 好
不同冲压速度下的试验数据图如图4.1所示:
(a)厚度变化试验数据图
(b)应力变化试验数据图
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