得到修正后的冲压件形状, 然后对此工件形状 向上偏移1 个板料厚度( 模具采用刚性壳单元划分, 单元厚度和板料厚度相同。) 得到凸模形状, 并上移 1 个冲压行程确定凸模位置; 对工件形状向下偏移1 个板料厚度, 得到凹模形状; 补齐凹模圆角和板料 支撑面, 得到模具型面( 图10) , 最后以IGES 文件 记录, 作为下一次成形回弹循环模拟计算的模具 CAD 模型。 在建立了CAD 模型后, 建立有限元模型, 进 行下一次成形) ) ) 回弹模拟计算。计算表明, 本算 例仅需要三次循环、两次补偿修正就使得到的模具 型面成形的工件与目标工件的误差非常小。第三次 循环计算得到的工件与目标工件及采用的模具型面 在A- B、A- C、B- D 和C- D 截面处的偏差如 图10 由第- 次循环所得回弹结果修正的模具 Fig1 10 Modified punch based on s pringback of the first cycle 图11 和图12 所示。可以看出, 所得工件的形状尺 寸偏差显著降低, 最大偏差处( D 点) 仅为 01 1 mm。所得工件与目标工件型面吻合的非常好, 如图13 所示。 4 实验验证 通过实验验证循环位移补偿法设计的模具补偿 回弹的效果。制作两套模具, 分别根据目标工件和 反向补偿得到的模具型面的数模生成的数控代码在 数控铣床上加工得到, 如图14 所示, 由凸模、凹模 第5 期李文平等: 补偿回弹的冲压件模具设计方法 89 组成。在两套模具上各进行了8 次实验, 实验所得 工件如图15 所示。 由于实验试件小, 若在大吨位液压机上进行实 验, 位移控制不准确, 且在成形工件上施加大的校 正力, 也不会出现预想的回弹, 所以实验是在WE - 108 型材料实验机上进行。WE- 108 型材料实验 机的工作台和活动横梁无T 型安装槽, 凸凹模不能 利用模架紧固在上面, 所以仅设计加工了凸凹模。 实验时, 板料依靠模具上事先划好的线定位, 而凸 模的定位依靠在本身和板料上划的线与凹模对正。 另外, 为了对比采用三坐标划线测量机测得的工件 数据和数值模拟数据, 测量的轨迹应和数值模拟时 板料划分的结点对应。前面零件上C- D 截面和 B- D截面也是节点的位置, 但由于是零件的边界, 实际上无法测得准确值, 所以在实验前在板料上还 划了便于三坐标测量的轨迹线, 靠近试件边界划线 的位置分别离边界是5 个和3 个单元格, 见图1 中 的EF 和FG 线。 冲压实验过程如图16 所示。 图16 实冲过程 Fig1 16 Pract ice st amping process 用三坐标测量机对冲压试件进行了测量, 测量 结果如图17 和图18 所示。 图17 经补偿和未经补偿的模具得到的工件 与目标工件在A- E 和F - G 截面比较 从测量的数据可以看出, 经补偿的模具所得工 件的测量结果与目标工件非常接近, 而依据目标工 件制作的模具得到的工件却与目标工件在这几个截 面处相差较大, 回弹变形很大。未经补偿的模具得 到的工件在A- E、E- F 和F - G 截面最大误差分 别为01 14, 01 40 和01 38mm; 而补偿后得到的工件 与目标工件在A- E 、E - F 和F - G 截面最大误差 分别为01 04, 01 14 和01 10 mm; 由于A- G截面成 形充分, 回弹量小, 补偿也小, 所以补偿前后与目 标工件误差很小。 因此, 可以说经过三次模拟循环和两次修正所 90 锻 压 技 术 第32 卷 图18 经补偿和未经补偿的模具得到的工件 与目标工件在E- F 、A- G 截面比较 得模具型面加工出的工件精度已经大大提高, 同时 说明采用循环位移补偿法来修正模具型面补偿回弹 误差是可行的。 5 结论 提出了一种基于数值模拟预测回弹的冲压件模 具设计方法, 即冲压件CAD 模型) ) ) 冲压模具 CAD 模型) ) ) 冲压模具CAE 模型) ) ) 能够进行回 弹变形补偿的冲压模具CAE 模型) ) ) 符合设计要 求的模具CAD模型的设计过程。利用此方法对一 小型三维弯曲冲压件的模具型面进行了设计。数值 模拟和实验结果证明, 这种模具设计方法对纠正冲 压件回弹误差非常有效。
5 金属热处理6 杂志是中国热处理行业会刊, 1958 年创刊, 1979 年公开发行。本刊由北京机电研究所、中国热处理学会、 中国热处理行业协会合办, 拥有资深编委、高级顾问120 余名, 其中两院院士13 名( 含外籍院士) , 180 多名通讯员遍布全国 各省市, 精英荟萃, 已发表论文6000 余篇, 600 余家中外客户刊登广告。长期入选CA、MA、Ei、AJ、日速报等期刊检索系 统, 荣获全国优秀科技期刊一、二等奖, 3 次评为机械、冶金工业核心期刊, 2001 年荣获中国期刊方阵双奖期刊, 2002 年获 第二届国家期刊奖, 2004 年第三届国家期刊奖提名奖期刊, 2006 年荣获机械工业联合会期刊评比一等奖。主要栏目包括综 述、新材料研究与应用、表面改性、典型零件热处理、工艺研究与改进、设备研制与改造、测试与控制、计算机应用、节能 与环保、失效分析、标准化、企业管理、减排降耗、行业信息等。 5 金属热处理6 杂志, 国内统一刊号: CN11- 1860/ TG, 国际刊号: ISSN 0254- 6051, CODEN: JRECDB, 刊名商标注 册号: 第309308 号。广告经营许可证: 京海工商广字第0012 号, 邮发代号: 2- 827 ( 国内) 0687- MO ( 国外) 。大16 开, 240 页, 2008 年每册71 00 元, 年订价84 元( 国内) 和90 美元( 国外) 。 地址: 北京市海淀区学清路18 号5 金属热处理6 编辑部 邮编: 100083 电话: 010- 62935465, 82415083 传真: 010- 62935465 联系人: 周 莉 E2mail: jsrcl@vip1 sina1 com ( 编辑部) , jsrclgg@vip1 sina1 com ( 广告部) 金属热处理6 杂志坚持理论联系实际, 普及与提高并重, 促进行业技术进步, 努力为提高机电产品质量和企业的经济效 益服务, 同时注重国际交流, 信息量大, 精品意识强, 广告宣传效果好。 欢迎订阅, 欢迎赐稿, 欢迎刊登广告, 欢迎技术咨询! 第5 期李文平等: 补偿回弹的冲压件模具设计方法 91
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