如今，在試模之前，在零件設計的早期階段進行成形模擬仿真是一種常見的做法。 隨后在試模階段驗證模擬，并且僅在試模成功后才開始批量生產(chǎn)。 但是，試模和生產(chǎn)之間的工藝設置存在一些差異。

因此，定義一個穩(wěn)定的工藝窗口非常重要，這樣可以在試模和生產(chǎn)條件下產(chǎn)生無缺陷的產(chǎn)品。 由于其對工藝參數(shù)的高靈敏度，這在鋁成形中變得更加關(guān)鍵。 摩擦條件是鋁板成形產(chǎn)品質(zhì)量的最大影響之一。 因此，在這項研究中，考慮了深拉延鋁合金翼子板（AA6014）（圖1）。 使用AutoForm-Sigma模塊和TriboForm軟件進行靈敏度研究，以選擇與成形過程中使用的實際摩擦學系統(tǒng)相對應的真實摩擦模型。

圖1. 翼子板模型，包括凸模，凹模，板料，壓邊圈

本文研究了摩擦行為在成形過程中起重要作用的三個設計變量，即成形速度，涂油量和溫度（表1）。

 表1. 工藝參數(shù)及其應用范圍

本文考慮了兩種溫度場景，即板料/模具溫度為20oC，以描述基于緩慢沖壓過程的試模條件，并在沖壓生產(chǎn)之間進行多次中斷。 另一方面，模具/板料溫度為30oC，用于描述基于批量生產(chǎn)的生產(chǎn)條件，其中較少/沒有中斷，這種情況會使模具和板料溫度升高。

本文目標是確定適當?shù)耐坑土?，同時在兩種生產(chǎn)方案下實現(xiàn)適合的成形速度的安全工藝窗口。 為此，研究了三種標準涂油量（圖2）。

 

圖2. TriboForm模型顯示了三種不同涂油量下摩擦對壓力和滑動速度的依賴關(guān)系。 請注意，此處未顯示對溫度和應變的依賴性。

模擬結(jié)果表明，通過增加涂油量，最大失效和塑性應變均明顯下降（圖3）。 涂油量的增加導致較低的摩擦系數(shù)，特別是對于較高的速度范圍（圖2），這反過來導致最大失效和塑性應變均較低（圖3）。著重要強調(diào)的是兩個結(jié)果參數(shù)（最大失效和拉伸極限相對于彼此具有相反的效果。即，期望較低的最大失效但是塑性應變不應低于拉伸極限值。

圖3.模擬結(jié)果表明，通過增加涂油量，最大失效和塑性應變都會明顯下降

最后，為了回答這一敏感性研究的主要目標，可以看出涂油量對定義的質(zhì)量問題有顯著影響，只有1.0 g / m2的涂油量才能形成安全的工藝窗口（圖4）。 對于這種涂油量，針對這兩種情況，在規(guī)定的速度范圍（~100-250mm / sec）下均能獲得安全的產(chǎn)品。

圖4.行程速度的過程窗口僅顯示在試用和生產(chǎn)條件下潤滑量為1g / mm2的安全區(qū)域。

0.5g / m 2的涂油量滿足拉伸極限，但是在生產(chǎn)設置下發(fā)生開裂（不依賴于成形速度）。 也就是說，由于30℃的較高溫度，觀察到更高的摩擦系數(shù)，從而導致更敏感的產(chǎn)品（圖5）。 相反，較高的涂油量對于開裂的安全的工藝窗口具有相反的效果，但是導致在某些位置拉伸不充分。

 

圖5.較高的溫度導致較高的摩擦范圍，隨后增加最大失效并降低拉伸極限。

該敏感性研究強調(diào)了摩擦條件通過將AutoForm-Sigma模塊與TriboForm軟件結(jié)合使用來實現(xiàn)工業(yè)鋁件的穩(wěn)健成形過程的重要作用。在試模和生產(chǎn)設置下的安全產(chǎn)品只能通過在特定潤滑條件下使用特定范圍的成形速度來實現(xiàn)。重要的是要意識到這些工藝參數(shù)彼此相互作用，不可分開單獨研究。

來源：AutoForm軟件解決方案