基于离散夹钳的板材柔性拉边成形工艺研究

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在冲压成形过程中压边技术是抑制起皱等缺陷的关键技术,可有效提高冲压件的成形质量。在柔性拉边装置中用拉边技术替代压边技术,拉料机构是由一套拉力供给系统的三十六个独立的液压缸组成的,可以与多套不同尺寸、形状各异的多点模具或整体模具配合使用,适合均匀拉边力拉边成形。当为柔性拉边装置提供多套拉力供给系统时,可实现非均匀拉边力成形。柔性拉边冲压成形过程中夹料机构可以在三维空间内实现平动和自由转动,能有效抑制板料成形过程中起皱、拉裂等缺陷,有利于得到应力应变分布均匀且回弹量小的高质量成形件,研究前景广阔。本文采用有限元分析软件ABAQUS对柔性拉边冲压成形工艺进行了数值模拟,研究对象为变形程度较大的鞍形件多点模具和盒形件整体模具。分析了刚性压边、柔性压边、柔性拉边三种工艺下成形件的成形质量,对比分析表明:采用柔性拉边冲压成形方式所得的成形件不易产生起皱、拉裂的缺陷,应力分布均匀工件夹持面弯曲弧度与模具曲面更接近,板料流动趋势好且回弹量明显减小。研究了夹钳离散数量和各种工艺参数对成形件质量的影响,结果表明夹钳离散程度越大板材成形质量越高;拉边力能很好的抑制板料的起皱现象,但是在不起皱的情况下,拉边力不能太大,否则容易引起拉裂;通常情况下,板料与上下模具之间的摩擦系数越小,板料的成形质量越高;板料越厚,材料的屈服极限及弹性模量越大,成形过程中所需的拉边力越大,成形性能也逐渐变好。探讨了非均匀拉边力对柔性拉边冲压成形工艺的影响,结果表明:非均匀拉边力较均匀拉边力的成形效果更好;从对称中心到边缘逐步减小的拉边力变化趋势更加符合鞍形件的成形规律,更有利于板料的成形;随着变化速度的加快,厚度分布越来越均匀,减薄越来越小,但是表面接触应力随着变化速度的加快并不是逐渐递增的,有一定的临界值。
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