沖壓件拉延成形過程
通常用伸長率和斷面收縮率來表征材料的延性。然而在板料成形中,材料的應力應變狀態比較復雜,如何才能簡單準確地判斷材料破裂是一個重要問題。板料成形中厚度方向的應力與板料平面內的應力相比很小,這樣就可以假設板料法向應力為零,則板料成形中材料的應力狀態簡化為平面應力。
許多板料成形工藝中,板料在板料平面承受雙向拉伸,破壞發生在局部頸縮之后。局部頸縮與圓形試件拉伸試驗中的頸縮不同。對于金屬板料試件,頸縮時試件在寬度和厚度方向上都在減小,而局部頸縮時,試件僅在厚度方向上減小,而寬度方向上沒有減小。
為了給后續模具結構優化和分析提供準確的荷載信息,沖壓件拉延成形過程模擬需要達到以下目標:
(1)拉延成形模擬中需采用與模具結構優化和分析中相同的模具表面網格。這樣由成形模擬的模具表面節點力就可以直接施加到結構優化和分析模型中;
(2)拉延成形模擬需模擬出的零件成形性能良好,即零件可以生產;
(3)拉延成形模擬中的材料參數、工藝條件要盡可能接近實際生產情況,以結果與實際的可比性。
由于板料成形是包括幾何非線性、材料非線性、邊界條件非線性的大變形問題,有限元算法的選擇、單元類型、材料模型以及接觸和摩擦的處理都將影響模擬結果的精度。
沖壓件的中間護面支架需要能夠承受沖擊、彎曲疲勞載荷和扭矩等作用,故而要求其需要具有足夠的抗彎強度、抗剪強度和較好的韌性。此外,如果該制件在成形時超過許用應力,或者微裂紋擴展到相應程度,從而造成撕裂或歪斜,這樣不僅會浪費材料,而且還會讓模具處于偏載作業,加速模具老化。
在駕駛室儀表盤支架總成生產中,發現沖壓生產后,其中間護面左/右支架經常出現撕裂、歪斜現象,這些缺陷主要分布在制件孔型處、側壁拐角處和R圓弧與壁頸交界處。通過仔細分析后,我們認為其主要原因是由模具在運行過程中壓料芯成形導向不穩定、凹模與壓料芯間隙長期磨損后不可調整以及模具結構設計不當引起的。于是,可以從技術和管理兩方面提出相應的控制措施,并為同類零件工藝、模具設計與成形加工提供參考。
沖壓件機器冷沖壓件一般不再經切削加工,或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態低于冷沖壓件,但仍優于鑄件、鍛件,切削加工量少。
沖壓件設備沖壓是高速的生產方法,采用復合模,尤其是多工位級進模,可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序,實現由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產。生產速率高,勞動條件好,生產成本低,一般每分鐘可生產數百件。
沖壓件上的曲面、彎角、凸臺、加強筋等結構。型面是沖壓件設計和制造上一個比較復雜的過程,尤其是比較復雜的型面,比如轎車的大型覆蓋件的設計和制造就是一個非常耗時的過程。型面由造型、目的和沖壓工藝能達到的程度決定。車身上的沖壓件要求配合良好,不互相干涉,沖壓件之間要有足夠的位置打焊,這些都是通過型面來的。
在五金沖壓件制造過程中,會因為板料質量、壓力機精度、模具結構和沖壓工藝過程等原因使沖壓件生產出來時有多種缺陷,如毛刺、疊邊等,這些缺陷起先會影響沖壓件的表面質量,在沖壓件表面形成難看的瑕疵;其次這些缺陷會影響沖壓件的強度和剛度,如有些沖壓件生產出來會出現料厚不一的問題,在厚度較小的地方強度不足,會對車身的使用穩定造成隱患;有些嚴重的缺陷會造成沖壓件無法使用,很大的浪費了沖壓件生產過程中的人力和物力,而有些位置不準確的沖壓件,會對生產造成印象,特別是白車身生產過程中應用頻繁的定位孔和定位面,如果這些關鍵部位不準,焊裝尺寸鏈就無法,白車身的尺寸精度也就無從談起。