可以获得期望的形状。如图12所示，是这种成形方法模拟出的外形。如果较低的台阶被切断去处，那么这种盒形件的拉深就与矩形盒件的拉深十分相似，详见图12。从图12可以看出，褶皱被去除了。
在两次拉深过程中，金属板料首先拉深成较深的台阶，如图13（a）所示。因此，较低的阶梯是在第二次拉深工序中形成的，此时，可以获得我们所期望的外形，如图13（b）所示。从图13（b）中可以清楚地看出，带有阶梯的方形盒件通过两次拉深被制作出来，而且没有褶皱。在两次拉深工序中，如果假想使用相反的顺序拉深，较低的阶梯首先成形，然后再拉深成较高的台阶，那么在较深台阶的边缘处，如图1（b）A—B处，容易形成破裂现象，因为凹模中在较低阶梯处的金属板料很难流动。
有限元模拟分析指出要想获得理想的带有阶梯的方形盒件，使用一次拉深几乎是不可能成功的。然而，使用两次拉深则增加了生产成本，因为模具成本和制造成本增加了。为了维持较低的生产成本，设计师对盒形件外形做了适当的修改，并且根据有限元模拟的结果，修改了模具，切断去除了较低的阶梯，如图12所示。修改之后，拉深模制造出来了，并且盒形件消除了褶皱问题，如图14 所示。盒形件的外形也与用有限元模拟所获得的外形效果一样好。
为了更进一步验证有限元模拟的结论，将从模拟的结果中获得的截面GH处的板料厚度的分布情况与实际生产中的情况进行比较。比较情况如图15所示。从图15的比较情况可以断定通过有限元模拟的厚度分布于实际生产的情况基本上一致。这就证明了有限元分析方法的有效性。
五、简要论点及结束语
在拉深过程中发生的两种类型的褶皱通过有限元分析研究以及对起皱原因做的试验，最终发现了抑制起褶皱的方法。
第一种类型的起皱出现在带有斜度的方形盒件的拉深壁处。在凹模口部的高度尺寸和凸模顶部的高度尺寸等因素中，起皱的发生归因于较大的凸模间隙。较大的凸模间隙会导致拉深到凸模顶部与凹模肩部的金属板料处产生较大的无支撑区域。金属板料的较大无支撑区域容易形成起皱。有限元模拟表明这种类型的起皱是不能通过增加压边力而抑制的。
另一种类型的起皱发生在实际生产中带有阶梯的几何结构的方形盒件中。研究发现即使凸模间隙影响不是很重要，起皱还是会发生在阶梯上面的拉深处。根据有限元分析，起皱的原因主要是由于凸模顶部和台阶边缘之间的不均匀拉深造成的。为了避免起皱，在模具设计中使用有限元模拟做了一些试验，试验最终确定的最优设计就是将阶梯去除。修改后的模具设计生产出了无缺陷的盒形零件。模具分析的结果和实际生产所获得的结论证明了有限元分析的准确性和使用有限元模拟的有效性。因此可以说：有限元方法可以取代传统的实际生产试验的昂贵的方法。
鸣谢：
作者感谢中国国家科技委员会给予这个课题授予NSC—86—2212—E002—028。
感谢KYM为此课题提供试验用的实际生产样件。 |
|小黑屋|手机版|模具论坛
( 浙ICP备15037217号 )
发表于 2010-6-1 20:02:13
/5 
