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轉發自：專題報道

作者：文/羅丞，屈亞奇，張祥林，華中科技大學材料科學與工程學院

減小精沖齒形件（尖角處）的塌角是業界十分關注的工作，本文通過成形流速仿真形象說明了塌角的形成機理，即條料上壓邊部分對零件部分的牽扯力，導致零件塌角部分材料向下運動的速度小于其他部分的材料。目前減小塌角的改進方法有增大反頂力、對向凹模精沖、負間隙精沖、修整、預壓以及級進分步切角等方法。揚州鍛壓\揚州沖床\揚鍛\yadon\沖床廠家\壓力機廠家\鍛造廠家\

題

羅丞，碩士研究生，主要從事精沖工藝設計及模具開發方向的研究。

本文對這些方法進行了一一分析對比。

丶 用精沖工藝生產齒形件（可引申為

表1精沖工藝參數

厶帶尖角零件）越來越成為一種趨勢，但若塌角過大會使零件的工作面積顯著減小，進而削弱零件的使用性能。本文通過有限元方法，探索了塌角產生的機理，并比較了幾種方法的優缺占

精沖塌角成形機理有限元分析

有限元型建立表結栗為了說明塌角的形成機理，運用有限元模擬軟件DEFORM—2D對沖裁過程進行數值模擬。采用二維軸對稱模型，精沖工藝參數見表1，板料為彈塑性體，凸模、凹模、壓邊圈、反頂器皆為剛性體，模擬中不考慮溫度變化對材料的影響。有限元模型及網格劃分，如圖1所示 劃分10000個網格，為防止網格畸變，整體網格每計算5步進行一次網格重劃分，以保證運算順利進行。

項目 工藝參數

材料 AIS141 37

沖裁間隙 o，025mm

凹模圓角 o，3mm

壓邊力 280kN

反頂力 1 10kN

材料厚度 5mm

圖1精沖有限元模型

29

專題報道 Features

在零件的中間和邊緣產生塌角的位置各取一占進行點跡跟蹤，根據模擬結果觀察它們的速度變化。圖2a為塌角產生的初始時刻，材料的運動速度圖，圖2b為塌角產生之后，材料的運動速度圖。可通過顏色分布觀察到在塌角開始產生的時候，零件由內向外的運動速度是逐漸減小的，在零件邊緣速度最小，圖中的速度曲線分別為靠近零件中心部分的PI點和零件邊緣處的P2點的速度曲線。精沖的塌角大部分是在沖頭剛進入零件的前一小段時間內產生，這段時間零件中心和零件邊緣的速度差較大，故導致產生了相應的高度差。圖2b中標記的時刻為塌角產生過程結束的時刻，此時零件邊緣的速度和零件中心的速度相等，塌角不再增大。在此之后零件邊緣產生一定的回彈

時間/s

圄塌角產生的初始時刻

悶塌角產生之后圖2速度模擬結果

30 鍛造與沖壓2016 / 2

速度會稍稍大于零件中心的速度，此時塌烏會有細微的減小。

在沖裁塑性變形區域中的廢料側從上到下選取三個點，P3、P4、P50這三點的速度曲線起伏情況接近，主要在0一0．13s內有較大的速度，這個區間剛好是塌角產生的區間，如圖 3所示。理想狀態下，零件部分的材料向下運動的速度應該相等，而事實上在零件邊緣會出現塌角的部分，材料的運動速度是小于零件中心部分的速度。在大致忽略材料沖壓過程發生彈性形變產生的勢能的情況下，根據能量守恒原理，此時塌角部分材料所損失的動能應該等于廢料部分產生的動能，所以廢料區域速度較大的時間段也就是塌角產生的時間段。

圖3廢料區域的材料速度狀態

減小精沖塌角的改進方法增大反壓力法

精沖過程中施加反壓力可以使零件擁有較好的平面度，同時反壓力使變形區的靜水壓增大，變形區材料的塑性得以提高。反壓力模擬參數見表2，經過數值模擬得到，不同反壓力參數下的塌角大小，如圖4所示。可以看出，隨著反壓力的增大，塌角逐漸減小，所以可以通過增大反壓力來減小塌角。反壓力的增大可以使得零件中心部分的運動速度減小，變相的使塌角部分的速度接近零件中心的速度，導致塌角的減小，但是反壓力使塌角減小的同時會導致能耗增多，并且會一定程度上減小零件的厚度，導致零件精度得不到保障，此外，其對塌角的減小也有一定的極限，并不適合在精沖工藝設計中當作解決塌角的獨立方法，可以和其他方法進行組合，在其他方案中將反壓力調整到一個合適的大小來進一步的減小塌角的大

表2反壓力模擬參數

o，03 8