大型薄壁網(wǎng)格筋殼片沖壓拉伸的有限元模擬二

古哈

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本文針對某大型網(wǎng)格筋殼片的沖壓拉伸成型，采用有限元進(jìn)行計算模擬優(yōu)化，得出了該產(chǎn)品沖壓拉伸成型過程的關(guān)鍵特性，并從優(yōu)化的角度對產(chǎn)品的設(shè)計方案進(jìn)行了設(shè)計。其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與模具示意圖如圖3所示。本文針對該產(chǎn)品及其工藝成型過程，分別采用基于動態(tài)顯式算法的Dynaform軟件和一步成型法FastForm與Fastamp等軟件進(jìn)行了模擬，較好地指導(dǎo)了產(chǎn)品與模具的優(yōu)化設(shè)計過程與最終產(chǎn)品的細(xì)節(jié)設(shè)計方案。

一、網(wǎng)格筋殼片拉伸成型模擬的關(guān)鍵

基本的板料成形有圓筒件拉伸、凸緣圓筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、彎曲成型、翻邊成型和脹型等。基本的板料成形，有一些經(jīng)驗公式和類似零件作為參考。由于在板料沖壓成型過程中，通常模具的剛性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于板料的剛性，因此模具的變形相對板料的變形來說極小，可以忽略不計。板料成形需要解決的主要問題包括起皺、拉裂、回彈等缺陷預(yù)防、壓邊力確定、模具磨損的影響、潤滑方案確定、成形力確定、毛坯尺寸確定和壓延筋布置等。

在沖壓成形過程的計算機(jī)仿真中應(yīng)考慮的問題歸結(jié)為板料成形的工藝主要有沖壓工藝設(shè)計中的毛坯展開計算、分步成形計算、模具設(shè)計、沖壓設(shè)備選擇和成形缺陷預(yù)測與消除等。下文對某網(wǎng)格筋殼片沖壓拉伸成型過程的有限元模擬分析進(jìn)行簡單介紹。

1.產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點

圖3所示為該產(chǎn)品及其模具結(jié)構(gòu)示意圖。從中可以看出該殼片的主要特征是采用十字交叉的網(wǎng)格筋，且為薄壁圓錐面，該產(chǎn)品尺寸較大，沖壓拉伸過程中模具運(yùn)動行程較高，網(wǎng)格筋交叉處拉伸成型困難，容易出現(xiàn)缺陷。因此其模具投資費用較大，模具的投資風(fēng)險也比較大。在模具設(shè)計和加工之前，對該產(chǎn)品的拉伸成型工藝性進(jìn)行科學(xué)的分析是非常必要的。

圖3 網(wǎng)格筋殼片及其模具示意圖(1/3)