搜索翻邊系數及材料參數對空調面板成形的影響
2013-06-16 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
圓孔翻邊是沖壓成形的一種基本工序,且是拉伸類沖壓成形的典型工序之一。在圓孔翻邊過程中,變形區材料在單向拉應力作用下,切向伸長變形大于徑向壓縮變形,導致材料厚度減薄,孔緣處厚度減薄最大,而且沿徑向的應變分布是不均勻的,極易出現開裂,造成廢品。空調面板零件是室外機的外殼件,材料為鍍鋅板,是典型的圓孔翻邊成形方式,因此,開展圓孔酩邊系數與材料參數之間關系的研究,對正確選用材料和提高產品質量具有重要的意義。
筆者采用動力顯式有限元軟件DYNAFORM對空調面板零件進行有限元分析,研究分析了圓孔翻邊過程中翻邊系數K與材料參數n和r值對成形的影響。
1研究方法及材料
1. 1有限元幾何模型
有限元計算使用DYNAFORM軟件,在前處理系統將模型IGS文件讀人,分別建立凸模、凹模、壓邊圈和板料的幾何模型,見圖1。模具單元定義為剛性殼單元,采用自適應網格劃分法,將單元劃分為四邊形網格,模具間隙=1.1t0(t0為原始板厚),凸模與板料的靜摩擦因數μ1=0.2,動摩擦因數μ2=0.04。凸模運動速度=2000mm/s,壓邊力=50 kNo
1. 2材料模型及材料參數
根據Hill各向異性彈塑性模型的屈服準則,使用指數應變強化模型,其等效應力-應變關系為:
1. 3模擬研究方案
圓孔翻邊時的變形程度用翻邊系數K表示,公式如下
可以看出,K越小,翻邊高度H越大。
根據某空調面板零件的實際尺寸,設計了五種翻邊系數K值,選用四種材料及三種板料厚度的計算方案,翻邊系數K與材料參數設定見表2。分別對其進行計算分析,得到翻邊系數K與材料參數的關系。
2結果與分析
采用計算機仿真成形技術,通過模擬板材成形行為,對模具與板材之間的相互作用關系以及板材實際變形的全過程進行模擬計算,分析翻邊變形過程中的板料厚度和最大應變的變化,以厚度減薄率和材料的成形極限來判斷是否開裂。
2. 1翻邊系數對成形的影響
面板零件變形的難易程度取決于翻邊系數K值,K越小,成形難度越大。從式(2)中可以看出,當模具尺寸D。確定后,初始坯料的圓孔尺寸d。取值不同,翻邊系數K值不同,因此對材料性能要求就不同。
圖2-圖4是模擬計算結果,圖2和圖3是材料2的不同K值與厚度減薄率和主應變的關系。圖4是材料2不同K值和不同板厚時的二值與板厚減薄率的關系。可以看出,K越小,圓孔邊緣區域的厚度減薄率和主應變越大,此處很容易開裂。在同樣條件下,板料厚度增加可以降低減薄率,從而減少開裂,提高產品質量,但同時也增加了生產成本。根據圖4可以對不同翻邊系數的零件選擇使用材料的牌號及厚度等參數,達到科學選材的目的。
2.2 材料參數對成型的影響
在零件翻邊時,圓孔邊緣上毛坯受單向拉應力,因此,其邊緣的伸長變形應小于材料在單向拉伸時的伸長率。但由于毛坯變形區內伸長變形較小的鄰區對具有最大伸長變形的邊緣的影響,使后者的穩定性得到加強,因而翻邊時毛坯邊緣部分可能得到比簡單拉伸時大的伸長應變,這樣使得難以用伸長率來衡量材料的成形極限。計算機模擬結果表明,塑性應變比r值對零件成形極限的影響很大,能更好地量化翻邊時材料的成形極限。所以,通過輸人不同的r值,可以得到與實際相一致的計算結果。模擬結果表明,K值越小,要求材料的r值越大,選用材料牌號的級別越高。所以,在選材時應該以K值的大小來確定材料的r值。圖5是r值與厚度減薄率的關系,可以看出,r值越大,厚度減薄越小,極限應變值也越小。因為較高的:值使板料在板面內比在板厚方向更容易變形,零件沖壓時板厚不易減薄;相反r值較低,使鋼板抵抗減薄能力差,板厚在危險部位容易減薄,不利于板料的拉深成形。
模擬結果表明,應變硬化指數。值對翻邊成形的影響要遠小于:值,總的來說,n值對翻邊成形的影響很小,見圖6。
2. 3有限元分析結果與實際測試結果的比較
應用ASAME應變測試分析系統對該面板零件進行實際測試,將有限元分析結果與實際測試結果進行比較,以檢驗仿真計算的準確性,結果見表3。實際沖壓零件見圖7,仿真計算的零件圖見圖8。結果表明,仿真計算結果與實際應變測試結果相符,兩者吻合的較好,說明仿真分析過程中的建模、有限元前處理以及邊界條件、工藝參數的確定是合適的。
3結論
(1)翻邊系數越小,板料厚度減薄越大,要求材料的r值越大,選用材料牌號的級別越高。材料的r值越大,厚度減薄越小,極限應變值也越小。n值對翻邊成形影響較小。
(2)根據建立的翻邊系數與材料參數的關系,可以對空調翻邊零件進行科學選材,同時也可以對模具尺寸的修改提出建議,達到提高產品質量的目的。
相關標簽搜索：翻邊系數及材料參數對空調面板成形的影響 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓 Abaqus培訓 Autoform培訓 有限元培訓 Solidworks培訓 UG模具培訓 PROE培訓 運動仿真
