Mar 22, 2022
建立模型時,以上述三項內容為基礎,將工件的各個部分以微米為單位劃分為若干部分,對存在較嚴重回彈問題的結構需要進行精劃分。
沖壓加工是一種典型的物理加工方法,應用外力破壞板材固有的物理特征,并通過模具對其進行規范,在這一過程中,板材首先受力,之后出現形變,并在整個過程中不斷回彈。
各國工業生產都面臨回彈問題,德國、日本等機械制造強國對回彈的控制最為成功,日本對各行業所用工件都給出十分嚴格的標準,而德國所用的加工材料性能突出、加工設備的剛性和精度也極為優越,因此能夠有效控制回彈問題。
在板材受力的一瞬間,作用力和反作用力雖然在數值上基本是均等的,但會造成構件的形變,作用力消失后,反作用力也消失,被導入板材中的力因此失去制約,會沿著力消失的方向快速擴散,擴散的力受到板料物理性質影響,在擴散過程中不斷損耗,如果在工件邊緣已經嚴重損耗,回彈也會相對輕微,反之則較為嚴重。
2.3 模具設計
模具的設計理念是往復式加工,其控制則依賴于自動化技術,模具加工系統結構上包括控制端、執行端兩大部分,應用集成技術和通信技術實現實際作業。
在往復加工的過程中,沖壓的負載是不同的,取往復 5 次加工模式,則負載變化的基本規律為:100%、90%、 80%、70%、60%。實際工作中可視工件精度要求調整負載水平,基本規律是逐步降低。
控制端主要由計算機構成,在對工件進行加工前,要通過反復收集數據了解精度要求,設定默認程序控制加工過程,控制端與執行端連為一體,依靠通信技術進行指令的下達,并將指令集和各類軟件、輸入、輸出系統、可視化結構集成到一塊芯片中,控制全過程。
沖壓件模具實際工作的流程是:設定程序、粗加工、精加工、完成。
人員下達的指令通過輸入模塊和通信技術傳輸至控制段,并實現記憶,之后模具對板料進行沖壓加工,分割為規格要求下的小模塊,再利用往復加工法進行精加工,最終完成沖壓作業,實現工件的精度加工。
3 實驗分析
3.1 實驗過程
為檢驗往復式加工法的可行性,利用虛擬現實技術建立了實驗。實驗共進行 4 次,包括常規加工實驗 2 次以及往復式沖壓件模具加工實驗 4 次,比對兩組實驗后的回彈量,并模擬使用,了解兩類工件的使用價值。
實驗過程中,人工模擬了工作環境和往復式加工的作用力、反作用力。所選的工作模型如圖 1 所示。該工件的加工重點為 AGFE 范圍內的部分,要求將其突出工件表面 0.5cm。
3.2 實驗結果與分析
常規加工共進行四次,第一次加工所獲工件, AGFE 部分突出工件表面 0.5cm,但 DB 一側存在明顯的回彈問題,回彈量達到 0.6%,無法滿足使用。
第二次加工所獲工件回彈問題同樣在 DB 一側,回彈量超過1%,造成 AGFE 部分突出范圍大于 0.6cm,也難以滿足使用要求。
應用往復式沖壓件模具進行加工,第一次加工完成后,AGFE 部分突出工件表面 0.5cm,工件回彈量為 0.03%,滿足使用需求,第二次加工完成后, AGFE 部分突出工件表面 0.5cm,工件回彈量為 0.02%,滿足使用需求。實驗數據如表 1 所示。
在隨后進行的使用模擬中,以數控機床為模擬對象,為快速了解成果,人員加快了模擬速度,取 100 倍數值快速進行試驗。
1、2 號工件在作業中存在嚴重的不穩定問題,使加工作業誤差增加。3、4 號工件工作性能較為良好,也能應對電動穩定性問題。
4 結語
通過分析補償回彈的沖壓件模具設計,了解了相關理論內容。回彈是板料沖壓中的主要缺陷之一,在工件制造等領域,回彈會帶來很多不利影響,比如降低工件精度、影響電動穩定性、降低剛性等。
通過建立有限元模型,可以分析得到金屬板料受力、形變、回彈等情況,再根據具體情況設計往復式沖壓件模具。
應用虛擬現實技術對設計構想進行模擬,結果證明了設計方法的可行性。深入了解上述理論,有利于在后續工作中控制回彈問題。
參考文獻:
[1]李貴 . 面向產品設計的回彈模擬與幾何補償方法研究 [D]. 華中科技大學 ,2014.
[2]解利娜 . 車身覆蓋件的回彈補償與模具型面設計方法的研究
[D]. 沈陽工業大學 ,2014.
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